低介装置陶瓷学习教案

会计学1低介装置低介装置(zhungzh)陶瓷陶瓷第一页，共66页。dTd11、对电容器瓷的一般要求：、介电系数大，以制造小体积、重量轻的陶瓷(toc)电容器，电容器体积整机体积、重量、介质损耗小，tg=（16）10-4，保证回路的高Q值。高介电容器瓷工作在高频下时、tg 。、对I类瓷，介电系数的温度系数要系列化。对II类瓷，则用随温度的变化率表示（非线性）。CCooTC2525I类瓷II类瓷 3-1 概述(i sh)第1页/共66页第二页，共66页。、体积电阻率v高（v1012cm） 为保证高温时能有效(yuxio)工作，要求v高、抗电强度Ep要高 a、小型化，使=V/d b、陶瓷材料的分散性，即使Ep，可能仍有击穿 3-1 概述(i sh)第2页/共66页第三页，共66页。2、电容器瓷分类(fn li)： 3-1 概述(i sh)低频：高 ，较大的tg高频低介（ 第7页/共66页第八页，共66页。电介质的极化(j hu)- + - + - + - +- + - + - + - +- + - + - + - +- + - + - + - +-P iiENNVP EENi01 极化(j hu)强度:介电常数(ji din chn sh):有有关关系系。与与iEN, 3-2 电容器瓷的介电特性第8页/共66页第九页，共66页。+-EE=0原子核电子(dinz)极化(j hu)前极化(j hu)后304re离子晶体中主要是电子位移极化与离子位移极化。 3-2 电容器瓷的介电特性2r第9页/共66页第十页，共66页。-+-+E=0E 3-2 电容器瓷的介电特性(txng)1)(430nrra第10页/共66页第十一页，共66页。TiO6八面体，Ti4+高价、小半径离子(lz)位移极化强大的局部内电场EiTi4+，O2- 极化率大电子位移极化为主 3-2 电容器瓷的介电特性(txng)0 3-2 电容器瓷的介电特性(txng) Tn（距离(jl)） TV（热膨胀）（r+r-）a（极化率）按（r+r-）3第12页/共66页第十三页，共66页。c、BaO4TiO2 3-2 电容器瓷的介电特性(txng)0)(arrTEiTnT 第13页/共66页第十四页，共66页。2211lnlnlnxx 2121xx 121 xx 对于(duy)n相系统：1.ln.lnlnln2122112211nnnnnxxxxxxxxx 3-2 电容器瓷的介电特性(txng)第14页/共66页第十五页，共66页。 由以上法则，在生产实践中，可用具有不同i、i材料通过改变浓度比来获得满足各种( zhn)温度系数要求的材料。如：由0 +0的瓷料获得0的瓷料。 3-2 电容器瓷的介电特性(txng)第15页/共66页第十六页，共66页。3-2-4 产生高介电系数(xsh)的原因 3-2 电容器瓷的介电特性(txng)第16页/共66页第十七页，共66页。3-2-5 含钛陶瓷的介质(jizh)损耗 3-2 电容器瓷的介电特性(txng)第17页/共66页第十八页，共66页。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第18页/共66页第十九页，共66页。3-3-1 热补偿(bchng)电容器瓷 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第19页/共66页第二十页，共66页。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第20页/共66页第二十一页，共66页。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第21页/共66页第二十二页，共66页。板钛矿板钛矿金红石金红石锐钛矿锐钛矿（矾酸加快转变）（矾酸加快转变）等杂质使转变点等杂质使转变点、（C650AlZnC91532 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料金红石金红石板钛矿板钛矿锐钛矿锐钛矿晶系晶系正方晶系正方晶系斜方晶系斜方晶系正方晶系正方晶系八面体共棱数八面体共棱数2条条3条条4条条比重比重4.254.113.87莫氏硬度莫氏硬度65656介电系数介电系数1147831第22页/共66页第二十三页，共66页。 由此可见，金红石结构最稳定、最紧凑、介电系数最大、性能最好，锐钛矿最差。然而，工业用TiO2主要是锐钛矿和微量的金红石，因此，必须在12001300氧化气氛中预烧，使TiO2全部转变(zhunbin)为金红石结构，同时也使产品在烧结时不致因晶型转变(zhunbin)、体积收缩过大而变形或开裂。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第23页/共66页第二十四页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料tgtgV、电子松弛极化电子松弛极化、）跃迁到导带（激发能低跃迁到导带（激发能低弱束缚电子弱束缚电子第24页/共66页第二十五页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第25页/共66页第二十六页，共66页。32TieVVOO a、烧结(shoji)气氛 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第26页/共66页第二十七页，共66页。b、高温(gown)热分解烧成温度过高，尤其在超过1400时，TiO2脱氧(tu yng)严重，即产生高温分解。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第27页/共66页第二十八页，共66页。22534215224)(2)21 (OxONbTiTiONbxTiOxxxx34TieTi c、高价(o ji)（5价）杂质 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料525222TixTixoTiTiOTiTieOeNbONb第28页/共66页第二十九页，共66页。34TieTi d、电化学老化(lohu) 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第29页/共66页第三十页，共66页。 采用氧化气氛烧结：抑制(yzh)还原 加入添加剂：降低烧结温度，抑制(yzh)高温失氧再氧化过程：在低于烧结温度2040，强氧化气氛回炉 掺入低价杂质（受主）：抑制(yzh)高价杂质 加入La2O3等稀土氧化物：改善电化学老化特性 加入ZrO2：阻挡电子定向移动，阻碍Ti4+变价 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第30页/共66页第三十一页，共66页。(3) 用途 电容器介质：由于-tg与温度、频率有关，适宜于工作在低温高频下（85），通常作热补偿(bchng)电容器。 作为 的负值调节剂。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第31页/共66页第三十二页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第32页/共66页第三十三页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第33页/共66页第三十四页，共66页。钛酸钙瓷工作温度高，适合制造小型、大容量、对电容量稳定性要求不高的耦合旁路、隔直流等场合(chng h)或者电容器温度系数的调节剂。钛酸钙瓷与金红石瓷性能(xngnng)比较 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料性能指标性能指标金红石瓷金红石瓷钛酸钙瓷钛酸钙瓷原因原因7080150160结构不同结构不同（+20+80）-（700100）10-6/-（15001600）10-6/Ei、线性膨胀系数、线性膨胀系数大大tg（1MHz，20）（45） 10-4（23） 10-4玻璃相含量少玻璃相含量少V（cm）101110121014同上同上工作温度工作温度85150第34页/共66页第三十五页，共66页。231320128023COCaTiOTiOCaCOC 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料球磨干燥预烧研磨成型烧结第35页/共66页第三十六页，共66页。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第36页/共66页第三十七页，共66页。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料3-3-2 热稳定(wndng)电容器瓷第37页/共66页第三十八页，共66页。 3-3 高介电容器瓷的主要(zhyo)原料正钛酸镁正钛酸镁二钛酸镁二钛酸镁偏钛酸镁偏钛酸镁化学式化学式2MgOTiO2MgO2TiO2MgOTiO2结构类型结构类型尖晶石尖晶石钛铁矿钛铁矿（20，1MHz）141714（2080）10-6/+60+204+70tg/10-4（20）383烧结温度（烧结温度（）145013801450优点优点稳定稳定稳定稳定介电性能好介电性能好缺点缺点烧温高烧温高结晶能力强，不适结晶能力强，不适宜作介质瓷宜作介质瓷烧温范围窄，易生烧温范围窄，易生成粗晶；难以成型成粗晶；难以成型第38页/共66页第三十九页，共66页。 3-3 高介电容器瓷的主要(zhyo)原料钛酸镁瓷的基本晶相为正钛酸镁Mg2TiO4与金红石TiO2。若要得到(d do)0的瓷料，且较小，则加入CaO或CaCO3。323)(CaTiOTiOCaCOCaO即MgTiO3-CaTiO3固溶体陶瓷(toc)。第39页/共66页第四十页，共66页。 3-3 高介电容器瓷的主要(zhyo)原料第40页/共66页第四十一页，共66页。 3-3 高介电容器瓷的主要(zhyo)原料第41页/共66页第四十二页，共66页。71. 04Snr68. 04Tir 3-3 高介电容器瓷的主要(zhyo)原料第42页/共66页第四十三页，共66页。 3-3 高介电容器瓷的主要(zhyo)原料CaTiO3CaSnO315014（2080）10-6/-1300+110tg/10-4（20）233工作温度（工作温度（）150150第43页/共66页第四十四页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料NoImage700TiO1500CaTiO233量大，较稳定，易控制量大，较稳定，易控制量少，线性，不易控制量少，线性，不易控制调节剂调节剂瓷的瓷的CaSnO第44页/共66页第四十五页，共66页。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料第45页/共66页第四十六页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料C1330C1400%1wt. 1:SiO%6wt. 3:BaCO,SnTi,%4wt. 1:TiOCOCaSnOSnOCaCO%2 .54:%7 .39:2344223C13302323降降低低到到烧烧结结温温度度由由助助熔熔使使扩扩散散激激活活能能降降低低取取代代矿矿化化剂剂主主晶晶相相wtSnOwtCaCO第46页/共66页第四十七页，共66页。 3-3 高频(o pn)电容器瓷的主要原料形状（最大的缺点）形状（最大的缺点）限制了坯体的大小和）限制了坯体的大小和（有很强的结晶能力）有很强的结晶能力）（）快冷：防止二次粒长）快冷：防止二次粒长（烧结温度达烧结温度达2CaSnO1C15003第47页/共66页第四十八页，共66页。 这类电容器瓷的可在（+120-750）10-6/相当宽的范围内任意调节，可根据电路的要求来选择配方。 常用的该类瓷料有钛锆系、镁镧钛系及钛硅酸钙、硅酸镁系列(xli)。1、钛锆系瓷2、镁镧钛系陶瓷3、CaTiO3-CaTiSiO5瓷4、以2MgOSiO2为主晶相的陶瓷3-3-3 温度(wnd)系数系列化的电容器瓷 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第48页/共66页第四十九页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第49页/共66页第五十页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第50页/共66页第五十一页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料机械强度较高机械强度较高化学稳定性好化学稳定性好工作温度高工作温度高抗电强度高抗电强度高电性能好电性能好优点：优点：C155介介电电常常数数太太小小机机械械加加工工性性能能差差需需氧氧化化气气氛氛烧烧结结烧烧结结温温度度高高，温温区区窄窄：价价格格较较高高缺缺点点：C101380ZrO2第51页/共66页第五十二页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料第52页/共66页第五十三页，共66页。 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料晶相晶相烧结温度（烧结温度（）tg（104）（10-6/，30150）MgO2TiO21380178204La2O32TiO21400522-20La2O34TiO21380341-96TiO213808612-760四种晶相的性能(xngnng)如下表：第53页/共66页第五十四页，共66页。因此(ync)，MgOTiO2La2O3TiO2TiO2系的性能为： 3-3 高频电容器瓷的主要(zhyo)原料tgEc时，出现双电滞回线，表明由稳态的反铁电相转变为暂稳态的铁电相，这是一个储存电能的过程，当E或取消时，暂稳态铁电相转变为稳定态的反铁电相，这是一个释放能量的过程，因此在相变的同时，还伴有电荷的变化，可作为(zuwi)高压大功率储能电容器。 另外，反铁电体相变时将引起元件线性尺寸的变化，这一过程又可促成电能与机械能之间的转换，可作反铁电换能器。3-4 中高压(goy)陶瓷电容器瓷第65页/共66页第六十六页，共66页。