第十讲电容器材料及铁电材料.ppt

纸介电容器是电容器的主要类型之一，使用较早，用量很大。 * * 一般说来,铁磁体等强磁物质的磁化强度M或磁感应强度B 不是磁场强度H的单值函数而依赖于其所经历的磁状态的历史。以磁中性状态(H =M=B=0)为起始态,当磁状态沿起始磁化曲线0ABC磁化到 C点附近（如图）时，此时磁化强度趋于饱和,曲线几乎与H轴平行。将此时磁场强度记为Hs,磁化强度记为Ms。此后若减小磁场，则从某一磁场(B点)开始,M随H 的变化偏离原先的起始磁化曲线,M的变化落后于H。当H 减小至零时,M不减小到零,而等于剩余磁化强度Mr。为使M减至零,需加一反向磁场-,称为矫顽力。在此回线上,同一H可有两个M值,决定于磁状态的历史。 * * 斯塔表示特征温度，比居里温度略低，C为居里常数，伊普斯龙无穷代表位移极化产生的介电常数。 * Sr：锶，Pb：铅 * 加电发生极化，去电极化仍然存在，因此可以断电存储，为非易失性存储器。同时，可擦写，加反相电可使其极化为零。 * * 电解电容器有正（+）、负极（-）之分，以铝（CD型）、钽（CA型）、铌、钛等附着有氧化膜的金属极片为阳极（正极），阴极（负极）则是液体、半液体或胶状的电解液。一般在电容器的外壳上都有标记，若无标记时，则长引线为“+”端，短引线为“-”端。 电容量很高，可以达到法拉量级；用量很广。 4、电解电容器介质 * 4、电解电容器介质 阳极： 阀金属氧化物，如铝、钽、铌等。他们的氧化膜具有单向导电性，因此成为阀金属。 箔式铝电解电容器 价格便宜．容量比较大，但性能较差，寿命短(存储寿命小于5年)。一般用在要求不高的去耦、耦合和电源滤波电路 固体钽电解电容器 性能要优于铝电解电容器，主要用于温度变化范围大，对频率特性要求高，对产品稳定性、可靠性要求严格的电路中，价格较高。 缺点：漏电流大，损耗高。 * * 二、铁电材料 铁磁材料及磁滞回线 磁化强度 磁场强度 * 铁电材料及电滞回线 极化强度 电场强度 极化强度 电场强度 感应式极化的线性关系与自发式极化的电滞回线 * 1、铁电材料概述 电滞回线的产生：自发式极化的结果。 通常的电介质极化是在承受外加电场时产生的，然而某些介电晶体在适当的温度范围内，虽然不存在外电场的作用，但是原胞都具有一个固有偶极矩，这种形式称为“自发式极化”。 极化强度可以随着外电场方向改变而改变。当外电场变化一周时，出现与铁磁回线（磁滞回线，见下页）相类似的结果，这一类介质称为铁电材料。 * * 1、铁电材料概述 铁电材料最基本的特性 自发极化 电滞回线。 铁电材料的特点 铁电材料的介电常数可高达103～104（普通电介质的介电常数仅为几十） 由于自身结构的原因，铁电体同时具有压电性和热释电性，此外一些铁电晶体还具有非线性光学效应、电光效应、声光效应、光折变效应等。 why？ * 1、铁电材料概述 按照其对称性，晶体可分为7大晶系，32种点群，其中有20种点群不具有对称中心，它们的电偶极矩可因弹性形变而改变，因而具有压电性并称为压电体。 在压电体中具有唯一极轴（又称为自发极化轴）的10种点群可出现自发极化，即在无外电场存在的情况下也存在电极化。它们因受热产生电荷，故称为热释电体。 在这些极性晶体中，因外加电场作用而改变自发极化方向的晶体便是铁电体。因此，凡是铁电体必然是热释电体，而热释电体也必然是压电体。 * 介电体 压电体 热释电体 铁电体 介电体、压电体、热释电体和铁电体之间的关系 1、铁电材料概述 * 铁电材料自发极化的条件： 居里点（居里温度）：研究发现，铁电体的自发式极化只在某一温度范围内才存在，当温度超过某一温度值时，自发式极化消失。这一无理过程的临界温度被称为居里温度。 相变点：称自发式极化的晶体结构为“铁电相”，自发式极化消失的晶体结构为“顺电相”。 顺电相时满足：居里-外斯定律 1、铁电材料概述 * BaTiO3 晶体结构有立方相、四方相、斜方相和三方相等晶相，均属于钙钛矿型结构的变体，四方相、斜方相和三方相为铁电相，立方相为顺电相。 BaTiO3在室温附近（20℃）为铁电相，当温度高于居里温度（120℃），铁电相转变为顺电相。 2、BaTiO3材料 * 2、BaTiO3材料 居里点 1、介电常数随温度的变化显示明显的非线性； 2、介电常数非常高。室温介电常数一般为3000～5000，在居里温度处（120℃）发生突变，可达10000以上。 * BaTiO3的介电-温度特性 改变居里温度使介电常数峰值处于可利用的温度范围。 掺杂Sr2+取代Ba2+可降低居里温度。 掺杂Pb2+取代Ba2+则升高居里温度。 2、BaTiO3材料 * BaTiO3的介电-频率特性 2、BaTiO3材料 结论：