电容器陶瓷-高频.ppt

第二章 电容器陶瓷 片状电容器贴片式多层陶瓷电容器MLCC 1.电容的基础知识 1）概念： 能存储电荷的容器。 电容器基本模型是一种中间被电介质材料隔开的的双层导体电极所构成的单片器件。这种介质必须是纯绝缘材料。电容器常用的介质材料有空气、天然介质、合成材料。电容器所用陶瓷介质是以钛酸盐为主要成份。 2）电容器两个重要的特性 通交隔直 在充电或放电的过程中，两极板上的电荷有积累过程，或者说极板上的电压有建立过程，因此电容器上的电压不能突变。 2.电容器的分类 陶瓷介质类（1、2、3类） 有机薄膜类（聚酯PET、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC、聚2,6萘乙烯酯PEN、聚苯硫醚PPS） 电解类：钽、铝电解液、有机半导体络合盐TCNQ、导电聚合物阴极聚吡咯（PPY）\聚噻吩（PTN） 其他类（云母、云母纸、空气） 陶瓷电容器以其体积小、容量大、结构简单、优良的高频特性、品种繁多、价格低廉、便于大批量生产而广泛应用于家用电器、通信设备、工业仪器仪表等领域。 陶瓷电容器是目前飞速发展的电子技术的基础之一,今后,随着集成电路（IC)、大规模集成电路(LSI)的发展,可以预计,陶瓷电容器将会有更大的发展。 Ⅰ类瓷是电容量随温度变化稳定度高的电容器瓷，主要用于高频谐振回路中。Ⅰ类瓷主要以钛、锆、锡的化合物及固溶体为主晶相。（主要用于：高频热稳定电容器瓷，高频热补偿电容器瓷） Ⅱ类瓷以高介电常数为特征，为具有钙钛矿型结构的铁电强介瓷料，如BaTiO3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3。（主要用于：低频高介电容器瓷） Ⅲ类瓷：半导体陶瓷 一、高频电容器瓷的分类 二、 值不同的原因 三、ε的对数混合法则 四、产生高介电系数的原因 五、含钛陶瓷的介质损耗 三、ε的对数混合法则 金红石型和钙钛矿型结构的陶瓷具有特殊的结构，离子位移极化后，产生强大的局部内电场，并进一步产生强烈的离子位移极化和电子位移极化，使得作用在离子上的内电场得到显著加强，故ε大。 钛酸锶铋也是利用SrTiO3钙钛矿型结构的内电场，而加入钛酸铋等，使之产生锶离子空位，产生离子松弛极化，从而使ε增大。 低温下高频电容器瓷的tgδ较小，但在一定的频率下，当温度超过某一临界温度后，由离子松弛极化和电子电导所引起的大量能量损耗，使材料的介质损耗急剧地增大。 另外：①TiO2的二次再结晶，破坏晶粒的均匀度，使材料的机械性能和介电性能恶化；②Ti4+→Ti3+→tgδ↑ 一、 热补偿电容器瓷 二、 热稳定电容器瓷 三、 温度系数系列化的电容器瓷 1.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）。 介电系数较高：ε约80～90, αε有较大的负值约为（-750～- 850）×10-6/℃, 介质损耗很小。 2.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ε=140～150，和负温度系数αε= - （1000～1500）×10-6/℃，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。 CaCO3+Ti02 1250～1320℃ CaTi03+CO2↑ TiO2-CaO系统中存在三个化合物： CaTiO3（ CaO·TiO2 ）一致熔化合物 1915℃ Ca4Ti3O10 （4CaO·3TiO2 ） 不一致熔化合物 1755℃ Ca3Ti2O7 （3CaO·2TiO2 ） 不一致熔化合物 1740℃ 二、热稳定电容器陶瓷 TiO2-MgO系相图可知，存在三种化合物 镁镧钛瓷 由偏硅酸镁（MgTiO3)和二钛镧（ La2O3·2TiO2）晶相组成； 特点：ε比钛酸镁高，高温（150℃）下仍具有良好的介电性能，制造高温使用的高频陶瓷电容器； La2O3-TiO2系三种化合物， La2O3·TiO2 ，La2O3·2TiO2 2La2O3·9TiO2 MgO-La2O3-TiO2系,通过调整瓷料组成中各组份的比例，可获得一系列不同介电系数和温度系数的瓷料； ε=20～80 tanδ小于1×10-4, αε值为（-600～+140)×10-6/℃，并存在零温度系数区。 四、微波介质陶瓷 微波介质陶瓷（MWDC）是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段、300 MHz～300 GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。这主要是适应微波移动通讯的发展需求。 微波介质陶瓷是近20年来迅速发展起来的一类新型功能陶瓷，它具有微波损耗低、介电常数适中、频率温度系数小等优异的微波介电性能，在微波电路系统中发挥着介质隔离、介质