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1、电介质陶瓷电介质陶瓷电介质陶瓷电介质陶瓷概念一般特性电介质陶瓷分类性能及应用电介质陶瓷举例1.电介质陶瓷概念电介质陶瓷概念电介质陶瓷：从电性能的角度分类，可将固体材料分为超导体、导体、半导体和绝缘体。绝缘体（材料）亦称电介质。电介质陶瓷即是指电阻率大于108（8次方）m的陶瓷材料，能承受较强的电场而不被击穿。2.2.电介质陶瓷的一般特性电介质陶瓷的一般特性2.12.1电绝缘与极化电绝缘与极化 电介质陶瓷中的分子正负电荷彼此强烈地束缚，在弱电场的作用下，虽然正电荷沿电场方向移动，负电荷逆电场方向移动，但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成电流，因而具有较高的体积电阻率，具有绝缘性。由于电荷的移动，造成
2、了正负电荷中心不重合，在电介质陶瓷内部形成偶极距，产生了极化。2.2.电介质陶瓷的一般特性电介质陶瓷的一般特性2.2极化与介电损耗极化与介电损耗 电介质陶瓷的另一特性是介电损耗。任何电介质在电场作用下，总会或多或少的把部分电能转变成热能使介质发热，在单位时间内因发热而消耗的能量称为损耗功率或简称介电损耗。3.3.电介质陶瓷的分类电介质陶瓷的分类电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用，评价其特性主要指标有体积电阻率、介电常数和介电损耗等参数。根据这些参数的不同，可把电介质陶瓷分为电绝缘陶瓷即装置陶瓷和电容器陶瓷。按性质分别称为压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷。3.1电绝缘陶瓷电绝缘陶瓷 电绝缘陶瓷又称
3、为装置陶瓷，是在电子设备中作为安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电子原件及器件的陶瓷材料。具有以下性质：a高的体积电阻率；b介电常数小；c高频电场下的介电损耗要小；d机械强度高；e良好的化学稳定性3.电介质陶瓷的分类电介质陶瓷的分类3.2电容器陶瓷电容器陶瓷 根据陶瓷电容器所采用陶瓷材料的特点，电容器分为温度补偿，温度稳定，高介电常数和半导体系四种类型。若按制造这些陶瓷电容器的材料性质也可分为四大类。第一类为非铁电电容器陶瓷，其特点是高频损耗小，在使用的温度范围内介电常数随温度变化而呈线性变化。因此又称热补偿电容器陶瓷。第二类为铁电电容器陶瓷，其特点是介电常数呈非线性且值高。又称
4、强介电常数电容器陶瓷。第三类为反铁电电容器陶瓷。第四类为半导体电容器陶瓷。3.电介质陶瓷的分类电介质陶瓷的分类3.2电容器陶瓷用于制造电容器的陶瓷材料在性能上有如下要求；介电常数应尽可能高。介电常数越高，陶瓷电容器的 体积可以做得越小。在高频、高温、高压以及其它恶劣环境下稳定可靠。介质损耗角正切值小。这样可以在高频电路中充分发挥作用，对于高功率陶瓷电容器，能提高无功功率。比体积电阻高于1010m，这样可保证在高温下工作高的介电强度，陶瓷电容器在高压和高功率条件下，往往由于击穿而不能工作。因此提高它的耐压性能，对充分发挥陶瓷的功能有重要的作用。3.电介质陶瓷的分类电介质陶瓷的分类3.3压电陶瓷压
5、电陶瓷概念：概念：压电效应压电效应 、热释电效应、铁电效应、热释电效应、铁电效应电介质陶瓷中的第三大类即为压电陶瓷，它包括压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷三种。4.电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用4.14.1电绝缘陶瓷的生产特点电绝缘陶瓷的生产特点 电绝缘陶瓷的性能，主要强调三个方面，即高体积电阻率、低介电常熟和低介电损耗。除此之外，还要求具有一定的机械强度。陶瓷材料是晶相、玻璃相及气相组成的多相系统，其电学性能主要取决于晶相和玻璃相的组成和结构，尤其是晶界玻璃相中的杂质浓度较高，且在组织结构形成连续相，所以陶瓷的电绝缘性和介电损耗性主要受玻璃相的影响。4.电
6、介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用4.1电绝缘陶瓷的生产特点电绝缘陶瓷的生产特点 通常陶瓷材料的导电机制为离子导电。离子导电又可分为本征离子导电、杂质离子导电和玻璃离子导电。要获得高体积电阻率的陶瓷材料，必须在工艺上考虑以下几点；选择体积电阻率高的晶体材料为主要相。严格控制配方，避免杂质离子，尤其是碱金属和碱土金属离子的引入，在必须引入金属离子时，充分利用中和效应和压抑效应，以降低材料中玻璃相的电导率。由于玻璃的电导活化能小，因此应尽可能控制玻璃相的数量，甚至达到无玻璃相烧结。避免引入变价金属离子，以免产生自由电子和空穴，引起电子式导电，使电性能恶化。严格控制温
7、度和气氛，以免产生氧化还原反应而出现自由电子可空穴。当材料中已引入了产生自由电子或空穴的离子时，可引入另一种产生空穴或自由电子的不等价杂质离子，以消除自由电子和空穴，提高体积电阻率这种方法称作杂质补偿。4.电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用4.14.1电绝缘陶瓷的生产特点电绝缘陶瓷的生产特点 另外，对于绝缘陶瓷还要求低介电损耗，陶瓷损耗的 主要来源是漏导损耗、松弛质点的极化损耗及结构损耗。因此，降低材料的介电损耗主要从降低漏导损耗和极化损耗入手：选择合适的主晶相。在改善主晶相性质时尽量避免产生缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体。尽量减小玻璃相含量。防止
8、产生多晶转换，因为多晶转变时晶格缺陷多，电性能下降，损耗增加。注意烧结气氛，尤其对含有变价离子的陶瓷的烧结。控制好最终烧结温度，使产品“正烧”。5.电介质陶瓷举例电介质陶瓷举例5.15.1镁质瓷镁质瓷镁质瓷是以含MgO的铝硅酸盐为主晶相的陶瓷。按照瓷坯的主晶相不同，它可分为以下四类：滑石瓷、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷及董青石瓷。滑石瓷用于一般高频无线电设备中，如雷达、电视机常用它来制造绝缘零件。镁橄榄石瓷的介质损耗低，比体积电阻大，可作为高频绝缘材料。董青石瓷上午膨胀系数很低，热稳定性好，用于要求体积不随温度变化、耐热冲击的绝缘材料或电热材料。5.15.1镁质瓷镁质瓷(以滑石瓷为例以滑石瓷为例)滑石
9、瓷因介电损耗小，是重要的高频装置瓷之一。由于膨胀系数大，热稳定性差，耐热性低，常用于机械强度及耐热性无特殊要求之处。滑石为层状结构，滑石粉为片状，有滑腻感，易挤压成型，烧结后尺寸精度高，制品已进行研磨加工，价格低廉。滑石瓷的配方滑石瓷的配方 主要原料是滑石。为改进生坯加工性能及瓷件质量，常引入一些外加剂。如：粘土-为增加塑性及降低烧结温度。碱土金属氧化物-改善滑石瓷的电性能。硼酸盐-大幅度降低烧结温度。氧化锆和氧化锌-提高材料机械强度。5.25.2非铁电电容器陶瓷非铁电电容器陶瓷5.2.15.2.1温度补偿电容器陶瓷温度补偿电容器陶瓷 高频温度补偿电容器陶瓷的介电系数在650以下，介电常数的温
10、度系数较小，而且可通过组成的调整，使介电常数的温度系数灵活地变化。介电常数的温度系数常为负值，用来补偿回路中电感的正温度系数，使回路的谐振频率保持稳定。a a金红石瓷金红石瓷 金红石瓷是一种利用较早的高介电材料，其主晶相为金红石（TiO2）TiO2的活性、晶粒大小及烧结温度与于烧温度有关。另外加入的高龄土、膨润土一方面可增加可塑性，另一方面降低烧结温度。5.2.1温度补偿电容器陶瓷温度补偿电容器陶瓷b b 钛酸钙陶瓷钛酸钙陶瓷 钛酸钙陶瓷是目前大量使用的材料，它具有较高的介电常数和负温度系数，可以制成小型高容量的高频陶瓷电容器，用作容量稳定性要求不高的高频电容器，如耦合、旁路、贮能、隔直流电容器等。在烧结过程中加入少量二氧化锆不仅能降低烧结温度、扩大烧结范围，且能有效阻止钛酸钙高温下晶粒长大。5.3热稳定型电容器陶瓷热稳定型电容器陶瓷热稳定性电容器陶瓷按用途可分为两类：高频热稳定性电容器陶瓷和微波电介质陶瓷。前者的主要特点是介电系数的温度系数绝对值很小，有的甚至接近于零。后者主要用于制作微波滤波器。A、高频热稳定型电容器陶瓷钛酸镁陶瓷B、微波电解质陶瓷钛酸钡陶瓷