電子材料及元器件6.1

1、Company Logo第6章 電介質材料v電介質除了絕緣特性而外，主要是指在較電介質除了絕緣特性而外，主要是指在較弱電場下具有極化能力并能在其中長期存弱電場下具有極化能力并能在其中長期存在電場的一種物質。在電場的一種物質。 v與金屬不同，電介質內部沒有電子的共有與金屬不同，電介質內部沒有電子的共有化，不存在自由電子，只存在束縛電荷，化，不存在自由電子，只存在束縛電荷，它是通過極化過程來傳遞和記錄電子信息；它是通過極化過程來傳遞和記錄電子信息；與此同時，伴隨著各種特征的能量損耗過與此同時，伴隨著各種特征的能量損耗過程。程。v因此電介質能夠以感應而并非傳導的方式因此電介質能夠以感應而并非傳導的方

2、式來傳遞電磁場信息。來傳遞電磁場信息。 Company Logov近年來，由于信息技術的迅速發(fā)展，電介近年來，由于信息技術的迅速發(fā)展，電介質材料在壓電，鐵電，熱釋電特性方面的質材料在壓電，鐵電，熱釋電特性方面的研究領域取得了十分可喜的研究成果；使研究領域取得了十分可喜的研究成果；使其在光電、電聲、磁電、及濕度、溫度、其在光電、電聲、磁電、及濕度、溫度、氣體等傳感技術等方面的應用得到了很快氣體等傳感技術等方面的應用得到了很快發(fā)展，從而成為一種十分重要的信息功能發(fā)展，從而成為一種十分重要的信息功能材料。材料。36.1電容器介質材料v靜電電容器的基本結構由兩個平行的導電極板靜電電容器的基本結構由兩個

3、平行的導電極板和充于其間的電介質組成。和充于其間的電介質組成。v當在電容的極板上施加電場以后，由于電介質當在電容的極板上施加電場以后，由于電介質的極化，使束縛電荷在兩極板上積累而貯存電的極化，使束縛電荷在兩極板上積累而貯存電能，因此稱為電容器。能，因此稱為電容器。 v直流電就無法通過電容器，從而具有隔直功能；直流電就無法通過電容器，從而具有隔直功能；而交流電則能以充放電的形式通過電容器。而交流電則能以充放電的形式通過電容器。v電容器在電子電路中具有濾波、耦合及電源的電容器在電子電路中具有濾波、耦合及電源的功能。功能。v電容器種類繁多，特性各異，其中主要是電介電容器種類繁多，特性各異，其中主要是

4、電介質材料起關鍵作用。質材料起關鍵作用。 Company Logov電介質材料主要分為兩類：即絕緣材料，如電介質材料主要分為兩類：即絕緣材料，如紙、玻璃、陶瓷、云母、有機薄膜等；與在紙、玻璃、陶瓷、云母、有機薄膜等；與在鋁、鉭、鈮等閥金屬表面生成的介電氧化膜鋁、鉭、鈮等閥金屬表面生成的介電氧化膜等。等。 v近年來研究發(fā)展的一種超大容量離子電容器，近年來研究發(fā)展的一種超大容量離子電容器，如雙電層電容器及贗電容器，如雙電層電容器及贗電容器， 其中不存在通其中不存在通常所說的常所說的“電介質電介質”，而是，而是“電解質電解質”（可（可為液體電解質，也可為為液體電解質，也可為“固體電解質固體電解質”，

5、或，或稱稱 “快離子導體快離子導體”)。v在外電場的作用下，由于離子的遷移形成雙在外電場的作用下，由于離子的遷移形成雙電層，或在電解質電極界面產生欠電位沉電層，或在電解質電極界面產生欠電位沉積等電化學作用而形成電容。積等電化學作用而形成電容。 Company Logov電容器的電介質材料主要要求電容器的電介質材料主要要求: 介電系數(shù)介電系數(shù)值盡可能高值盡可能高 ； 盡可能低的損耗角正切盡可能低的損耗角正切(tan)值；值； 高的絕緣電阻值；高的絕緣電阻值； 高的擊穿電場強度高的擊穿電場強度 。Company Logo6.1.1紙電介質及其浸漬材料v紙電容器是電容器的主要類型之一，使用紙電容器是

6、電容器的主要類型之一，使用較早，用量很大。較早，用量很大。 v電容量值及工作電壓范圍較寬，通常為電容量值及工作電壓范圍較寬，通常為470pF-30F，63V-1500V。v高壓紙電容器耐壓值高達（高壓紙電容器耐壓值高達（30-40）kV。v電容器紙以硫酸鹽木質纖維素為主要原料。電容器紙以硫酸鹽木質纖維素為主要原料。v經抄紙，烘干，壓光等工藝制成。經抄紙，烘干，壓光等工藝制成。v它質地密實，厚薄均勻，目前國內可生產它質地密實，厚薄均勻，目前國內可生產（422）m紙，與國際水平相當。紙，與國際水平相當。 Company Logo1.電容器紙的結構和特性電容器紙的結構和特性 v電容器紙由無紡植物纖維

7、素和空氣隙交替電容器紙由無紡植物纖維素和空氣隙交替分布構成。分布構成。v纖維素為天然高分子物質，分子式為纖維素為天然高分子物質，分子式為（C6H10O5）n。聚合度。聚合度n2000。v纖維素纖維素6.5，并伴隨著較高的，并伴隨著較高的tan值。值。v由于電容紙中有較大氣孔率，所以由于電容紙中有較大氣孔率，所以200V/)及研究其在工作過程中的電化學過程機理，及研究其在工作過程中的電化學過程機理，達到改善在高溫和高場強長期工作時的老化達到改善在高溫和高場強長期工作時的老化問題。問題。 v極性有機電介質品種繁多，其中最常見的有極性有機電介質品種繁多，其中最常見的有對苯二甲酸乙酯，聚碳酸酯，聚酰聚

8、胺等。對苯二甲酸乙酯，聚碳酸酯，聚酰聚胺等。 Company Logo6.1.3電解電容器介質v電解電容器的比率電容量是各種電容器中電解電容器的比率電容量是各種電容器中最高的。其電容率上限可達最高的。其電容率上限可達(300-500)F/cm3，標稱容量可達法拉級，標稱容量可達法拉級，加之其結構、工藝與電特性與其它類型電加之其結構、工藝與電特性與其它類型電容器明顯不同，其用量已占整個電容器的容器明顯不同，其用量已占整個電容器的30-40。v電解電容器介質并不是分離存在的，它是電解電容器介質并不是分離存在的，它是通過電化學方法在閥金屬上生成的氧化膜通過電化學方法在閥金屬上生成的氧化膜薄層，其厚度

9、為薄層，其厚度為(0.01-1.5)m。Company Logov電解電容器介質并不是分離存在的，它是通電解電容器介質并不是分離存在的，它是通過電化學方法在閥金屬上生成的氧化膜薄層，過電化學方法在閥金屬上生成的氧化膜薄層，其厚度為其厚度為(0.01-1.5)m。v由于該氧化膜介質具有單向導電性，反向連由于該氧化膜介質具有單向導電性，反向連接時由于電導率大大增加，因電容器通過電接時由于電導率大大增加，因電容器通過電流過大而使元件損壞，所以具有極性。流過大而使元件損壞，所以具有極性。v電容器在工作過程中，電解質能自動修補或電容器在工作過程中，電解質能自動修補或隔離氧化膜疵點，從而加強和恢復絕緣能力

10、，隔離氧化膜疵點，從而加強和恢復絕緣能力，提高工作電場強度，稱為提高工作電場強度，稱為“自愈特性自愈特性” 。v作為電極的金屬，因在電解槽中形成的氧化作為電極的金屬，因在電解槽中形成的氧化膜具有單向導電性，故被稱為膜具有單向導電性，故被稱為“閥金屬閥金屬”，如鋁、鉭、鈮等。如鋁、鉭、鈮等。Company Logov閥金屬在電解過程中乃至在工作時接正極，為閥金屬在電解過程中乃至在工作時接正極，為元件的陽極。為了使電容量值進一步加大，常元件的陽極。為了使電容量值進一步加大，常將閥金屬活化將閥金屬活化-進行腐蝕。進行腐蝕。v電解電容器的另一電極為與氧化膜相接觸的電電解電容器的另一電極為與氧化膜相接觸

11、的電解質（一般為液體或半液體）稱為陰極。因為解質（一般為液體或半液體）稱為陰極。因為電解質與氧化膜能良好接觸，從而具有較高的電解質與氧化膜能良好接觸，從而具有較高的擊穿電場強度。擊穿電場強度。v其陽極材料通常為鋁、鉭、鈮，電介質則為上其陽極材料通常為鋁、鉭、鈮，電介質則為上述閥金屬的氧化物膜。述閥金屬的氧化物膜。v陽極的結構形式可為箔式、燒結式和絲式等。陽極的結構形式可為箔式、燒結式和絲式等。 Company Logov而作為陰極的電解質可為液體、半液體（糊而作為陰極的電解質可為液體、半液體（糊狀物）或固體。狀物）或固體。 1.箔式鋁電解電容器氧化膜介質箔式鋁電解電容器氧化膜介質v通過電化學方

12、法在閥金屬陽極表面生長氧化通過電化學方法在閥金屬陽極表面生長氧化膜電介質的過程稱為膜電介質的過程稱為“形成”。v氧化膜的結構和特性與閥金屬電解液的組氧化膜的結構和特性與閥金屬電解液的組合相關。合相關。v對于鋁而言，電解電容器的對于鋁而言，電解電容器的Al2O3膜主要是：膜主要是：不含水的無定形不含水的無定形Al2O3，立方晶型的，立方晶型的 Al2O3，水合氧化鋁水合氧化鋁Al(OH)3及多孔性及多孔性Al2O3。 Company Logov非固體鋁電解電容器氧化膜結構示意圖非固體鋁電解電容器氧化膜結構示意圖Company Logo2.固體鉭電解電容器鉭氧化膜結構及晶化v固體鉭電解電容器其比容

13、更大，性能優(yōu)異，固體鉭電解電容器其比容更大，性能優(yōu)異，結構形式多樣，易于制成適宜自動組裝的結構形式多樣，易于制成適宜自動組裝的小型或片式元件。小型或片式元件。v目前主要有燒結型固體，燒結型液體及箔目前主要有燒結型固體，燒結型液體及箔形卷繞固體等三種型式。形卷繞固體等三種型式。v其中燒結型固體鉭電解電容器占目前生產其中燒結型固體鉭電解電容器占目前生產總量的總量的90。 Company Logov固體鉭電容器是將鉭粉加粘合劑后壓制成固體鉭電容器是將鉭粉加粘合劑后壓制成塊，在真空中（塊，在真空中（6.510-3Pa）經）經350左右左右預燒除去粘合劑，再于預燒除去粘合劑，再于1600-2050高溫下

14、高溫下燒結，使壓塊純化、強度增加，使其成為燒結，使壓塊純化、強度增加，使其成為具有合適孔隙的多孔體。具有合適孔隙的多孔體。v形成（或賦能）則是用電化學方法在燒結形成（或賦能）則是用電化學方法在燒結鉭塊多孔表面生長一層作為電介質的氧化鉭塊多孔表面生長一層作為電介質的氧化膜膜 。v選用選用H3PO4、H2SO4、HNO3作為形成電解作為形成電解液。然后再用高溫熱分解被復液。然后再用高溫熱分解被復MnO2作為第作為第二電極（對面電極），涂石墨，噴金作為二電極（對面電極），涂石墨，噴金作為集電極，最后進行裝配、老練和檢測。集電極，最后進行裝配、老練和檢測。Company Logov在鉭陽極上形成的氧化

15、膜是無定形的在鉭陽極上形成的氧化膜是無定形的Ta2O5。如。如采用采用H3PO4電解液，氧化鉭膜由三層組成。電解液，氧化鉭膜由三層組成。v即靠近電解液側為有即靠近電解液側為有P存在的存在的Ta2O5，P離子有離子有保護膜的作用。中間為不存在保護膜的作用。中間為不存在P的均勻的均勻Ta2O5，而靠陰極一側為金屬過剩型而靠陰極一側為金屬過剩型Ta2O5，其中金屬離，其中金屬離子為帶正電荷的填隙離子。子為帶正電荷的填隙離子。v由于無定形由于無定形Ta2O5膜具有均勻結構，性能優(yōu)良。膜具有均勻結構，性能優(yōu)良。v當無定形膜上出現(xiàn)部分當無定形膜上出現(xiàn)部分“晶化晶化”現(xiàn)象時，在結現(xiàn)象時，在結晶區(qū)與無定形區(qū)間

16、界會出現(xiàn)細微的裂紋，影響晶區(qū)與無定形區(qū)間界會出現(xiàn)細微的裂紋，影響介電性能。介電性能。Company Logov陶瓷電容器的用量約占整個電容器的陶瓷電容器的用量約占整個電容器的40左左右，相當于鋁電解和鉭電解電容器的總和。右，相當于鋁電解和鉭電解電容器的總和。 v陶瓷電容器的介質稱為陶瓷電容器的介質稱為“介電陶瓷介電陶瓷”，具有，具有以下優(yōu)點：以下優(yōu)點： 介電系數(shù)值高，且變化范圍大。 串聯(lián)電感小，介質損耗低，在相當高的頻段仍具有優(yōu)越的電容特性。 陶瓷電介質與高穩(wěn)定電極Ag、Pt、Pd等材料高溫燒結相容，具有高強度結構和高可靠性，耐高工作溫度。本身不僅作為電介質，同時作為基體和支承結構。6.1.4

17、陶瓷電容器介質Company Logo具有高電阻率，高耐電強度。 介電陶瓷的種類繁多，本節(jié)從實用角度對介電陶瓷的種類繁多，本節(jié)從實用角度對介電陶瓷的特性將其分為四類：介電陶瓷的特性將其分為四類：v高頻溫度補償型介電陶瓷（高頻溫度補償型介電陶瓷（型）型）v高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷（高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷（型）型）v低頻高介電系數(shù)型介電陶瓷（低頻高介電系數(shù)型介電陶瓷（型）型）v半導體介電陶瓷（半導體介電陶瓷（型）型）Company Logov在高頻振蕩回路中，由于電感器及電阻器在高頻振蕩回路中，由于電感器及電阻器通常具有正溫度系數(shù)，為了保持回路諧振通常具有正溫度系數(shù)，為了保持回路諧振頻率的穩(wěn)定性，則

18、要求電容器介質具有負頻率的穩(wěn)定性，則要求電容器介質具有負溫度系數(shù)。溫度系數(shù)。v但在其它場合應用中，有時也要求正溫度但在其它場合應用中，有時也要求正溫度系數(shù)。系數(shù)。v這種陶瓷介質一般具有中低值介電系數(shù)，這種陶瓷介質一般具有中低值介電系數(shù)，為非鐵電類陶瓷。為非鐵電類陶瓷。v但要求溫度系數(shù)值穩(wěn)定，特別在高頻及較但要求溫度系數(shù)值穩(wěn)定，特別在高頻及較高溫度時介質損耗低。高溫度時介質損耗低。 1.高頻溫度補償型介電陶瓷高頻溫度補償型介電陶瓷Company Logov其其TC值為（值為（+190-4.7） 10-，工作頻，工作頻率范圍為率范圍為1kHz-50GHz，穩(wěn)定性應優(yōu)于，穩(wěn)定性應優(yōu)于(0.05-1.

19、00)，介質損耗低于，介質損耗低于2 10-4。v常用的這類電介質有常用的這類電介質有MgTiO3、CaSnO3、Al2O3、MgO等，但介電系數(shù)較低，等，但介電系數(shù)較低，=1018，熱穩(wěn)定性較差。熱穩(wěn)定性較差。 v目前較有前途的是目前較有前途的是MgO-La2O3-TiO3體系瓷和體系瓷和CaTiO3、SrTi3和和MgTiO3、LaTiO3復合瓷，復合瓷，現(xiàn)已形成了溫度補償值的全系列?，F(xiàn)已形成了溫度補償值的全系列。 v表表6.3.1列出了常見溫度補償型電容器陶瓷的介列出了常見溫度補償型電容器陶瓷的介電特性。電特性。 Company Logov常見溫度補償型電容器陶瓷的介電特性常見溫度補償型

20、電容器陶瓷的介電特性Company Logo.高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷v電子電路的主要功能之一是獲得精確的諧電子電路的主要功能之一是獲得精確的諧振點，這便要求電容器介質材料的振點，這便要求電容器介質材料的值高度值高度穩(wěn)定。穩(wěn)定。v比如當諧振頻率在比如當諧振頻率在100kHz的溫度范圍內要的溫度范圍內要求穩(wěn)定在求穩(wěn)定在0.1以內時，以內時，TC值則應低于值則應低于10 10-6/，這便要求高頻溫度穩(wěn)定型介電陶，這便要求高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷，其主要特點是瓷，其主要特點是TC值很低甚至接近于零。值很低甚至接近于零。v常見的有常見的有MgTiO3，CaSnO3等體系。等體系。 C

21、ompany Logov有時為了尋求理想的有時為了尋求理想的TC和低和低tan值，還可值，還可采用復合固溶體的方法來滿足。采用復合固溶體的方法來滿足。v如如PbZrO3的的r=110，TC=-1400/，tan=28 10-，CaSiTiO3的的r=45，TC=1200/，tan=5 10-。v當兩種介質按適當比例混合后，可獲當兩種介質按適當比例混合后，可獲TC，r=60-70，tan值也很低的高頻溫度穩(wěn)值也很低的高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷。定型介電陶瓷。 Company Logo 3.低頻高介型介電陶瓷低頻高介型介電陶瓷v這種介電陶瓷，介電系數(shù)可高達這種介電陶瓷，介電系數(shù)可高達4000-8000

22、，在濾，在濾波，旁路，穩(wěn)壓，整流及交流斷路器中廣泛使用。波，旁路，穩(wěn)壓，整流及交流斷路器中廣泛使用。v這類瓷料不僅要求這類瓷料不僅要求值高，而且要求溫度穩(wěn)定好，值高，而且要求溫度穩(wěn)定好，居里點應在工作溫度范圍內，且能方便地被調整。居里點應在工作溫度范圍內，且能方便地被調整。v主要材料有主要材料有BaTiO3系，系，SrTiO3和反鐵電系三類。和反鐵電系三類。v BaTiO3是最主要的高介材料，由于在某一溫度范是最主要的高介材料，由于在某一溫度范圍內具有自發(fā)式極化，極化強度隨電場反向而反圍內具有自發(fā)式極化，極化強度隨電場反向而反向，具有與鐵磁回線相仿的電滯回線，從而被稱向，具有與鐵磁回線相仿的電

23、滯回線，從而被稱為為“鐵電體鐵電體”。Company LogovBaTiO3具有鈣鈦礦型結構，為了使之能在中具有鈣鈦礦型結構，為了使之能在中高壓電路中廣泛使用，可通過等價離子置換進高壓電路中廣泛使用，可通過等價離子置換進行摻雜改性。行摻雜改性。 vSrTiO3系介質則較系介質則較BaTiO3系具有更優(yōu)越的介系具有更優(yōu)越的介電特性。電特性。v其居里點為其居里點為-250，在常溫下為順電體結構。，在常溫下為順電體結構。v在在30KV/cm電場強度以下，仍未引起電疇的電場強度以下，仍未引起電疇的轉動，繼續(xù)保持轉動，繼續(xù)保持P=f(E)的線性關系。的線性關系。vSrTiO3不象不象BaTiO3，在直流

24、電場作用下產生，在直流電場作用下產生值的跌落。在直流偏壓作用下，特別是引入少值的跌落。在直流偏壓作用下，特別是引入少量量CaTiO3后，后，值會隨偏壓增加而增大。值會隨偏壓增加而增大。Company LogovSrTiO3在較高的直流電場下在較高的直流電場下tan值始終未見值始終未見增加，不象增加，不象BaTiO3因此而導致熱擊穿。因此而導致熱擊穿。v因而成為較為理想的中、高壓高介瓷料。因而成為較為理想的中、高壓高介瓷料。v反鐵電體介質具有與鐵電體某些相似之處，反鐵電體介質具有與鐵電體某些相似之處，如晶體結構與同型鐵電體相近，在相變溫度如晶體結構與同型鐵電體相近，在相變溫度以上，介電系數(shù)與溫度

25、關系服從居里以上，介電系數(shù)與溫度關系服從居里-外斯外斯定律。定律。v但由于電疇中的離子沿相反方向發(fā)生自發(fā)式但由于電疇中的離子沿相反方向發(fā)生自發(fā)式位移，因而每個電疇中存在兩個相反方向的位移，因而每個電疇中存在兩個相反方向的自發(fā)極化強度，從而不存在剩余極化，及與自發(fā)極化強度，從而不存在剩余極化，及與此相關的電滯回線，但具有熱釋電效應與壓此相關的電滯回線，但具有熱釋電效應與壓電效應。電效應。Company Logov通常反鐵電體在高溫下為順電相，而在相通常反鐵電體在高溫下為順電相，而在相變溫度以下，則成為對稱性較低的反鐵電變溫度以下，則成為對稱性較低的反鐵電相。相。v最早發(fā)現(xiàn)的反鐵電材料為具有鈣鈦礦

26、結構最早發(fā)現(xiàn)的反鐵電材料為具有鈣鈦礦結構的鋯酸鉛（的鋯酸鉛（PbZrO3），此外還有），此外還有PLZT系系材料，其通式為材料，其通式為Pb1-x Lax(ZryTi1-y)1-x/4O3，具有較高的介電系數(shù)和絕緣強度。具有較高的介電系數(shù)和絕緣強度。 Company Logov(Pb0.78La0.11Ba0.07Ag0.02Bi0.02)(Zr0.64Ti0.35)O3，該介質，該介質2000，tan（525） 10-4），），TC150010-6（-+125），），v以及摻以及摻a的的b(Zr，TiSn)O3。 Company Logo4.半導體型介電陶瓷半導體型介電陶瓷v半導體瓷主要是在

27、強介瓷半導體瓷主要是在強介瓷BaTiO3的基礎上，的基礎上，經過摻雜發(fā)展起來的。經過摻雜發(fā)展起來的。v純純BaTiO3室溫下的禁帶寬度室溫下的禁帶寬度f=3eV，通常，通常電阻率電阻率1012cm，屬于絕緣體范圍。，屬于絕緣體范圍。v通過摻雜等半導化工藝，室溫電導率可下通過摻雜等半導化工藝，室溫電導率可下降為（降為（10-104）cm，成為一種半導體。，成為一種半導體。v半導化工藝有半導化工藝有 三種：三種：Company Logo(1)施主摻雜施主摻雜v摻雜微量離子半徑與摻雜微量離子半徑與Ba2+或或Ti4+相近，但電價相近，但電價較高的雜質離子，如較高的雜質離子，如La3+，Sm3+，Ce

28、3+，Ga3+，Bi3+或或Nb5+，Ta6+，Sb5+等施主雜質從而構成等施主雜質從而構成了了N-型半導體型半導體 。 (2)強制還原強制還原 v當當BaTiO3陶瓷在真空、惰性或還原氣氛中燒陶瓷在真空、惰性或還原氣氛中燒結或熱處理時，由于失氧而導至瓷體半導化的結或熱處理時，由于失氧而導至瓷體半導化的產生。產生。 v氧離子缺位帶正電，為了保持晶格結構的電中氧離子缺位帶正電，為了保持晶格結構的電中性，部分性，部分Ti4+離子俘獲弱系電子而還原為離子俘獲弱系電子而還原為Ti3+ 。Company Logov電子可在部分電子可在部分Ti4+與與Ti3+間交換，使間交換，使BaTiO3成為成為半導體

29、。半導體。 (3)iO2(Al2O3)摻雜摻雜v在生產中在生產中BaTiO3的半導化是通過的半導化是通過iO2(Al2O3)摻摻雜來進行的。雜來進行的。vBaTiO3原料中常含有有害的受主雜質，如原料中常含有有害的受主雜質，如e、Cu、Zn等。會對施主摻雜產生的補償作用，不等。會對施主摻雜產生的補償作用，不利于半導化的實現(xiàn)。利于半導化的實現(xiàn)。v引入引入iO2，在較高反應溫度下，可與受主雜質，在較高反應溫度下，可與受主雜質形成硅酸鹽玻璃相，便能消其對半導化的不利影形成硅酸鹽玻璃相，便能消其對半導化的不利影響。響。v另外，另外，SiO2本身不會與本身不會與BaTiO3產生化學作用。產生化學作用。C

30、ompany LogovAl2O3的引入也對的引入也對BaTiO3的半導化有促進作用。的半導化有促進作用。v半導化陶瓷作為電容器介質而言，是利用其外半導化陶瓷作為電容器介質而言，是利用其外表面或晶界層形成的絕緣層作為電介質的，其表面或晶界層形成的絕緣層作為電介質的，其實際厚度大約為實際厚度大約為BaTiO3基體厚度的基體厚度的1/50，所以，所以電容量值為一般陶瓷電容器的數(shù)十倍。電容量值為一般陶瓷電容器的數(shù)十倍。vBaTiO3半導化陶瓷電容器介質有三種類型：半導化陶瓷電容器介質有三種類型： 表面阻擋層型表面阻擋層型v阻擋層型介質是一種表面型介質。阻擋層型介質是一種表面型介質。v當半導體陶瓷表面

31、淀積一層金屬，形成金屬當半導體陶瓷表面淀積一層金屬，形成金屬-半半導體接觸時，對于型半導體，如果金屬的功導體接觸時，對于型半導體，如果金屬的功函數(shù)大于半導體功函數(shù)時，形成阻擋層接觸。函數(shù)大于半導體功函數(shù)時，形成阻擋層接觸。Company Logov這時半導體中的電子進入金屬界面，形成這時半導體中的電子進入金屬界面，形成正電荷積累的空間電荷區(qū)（即阻擋層），正電荷積累的空間電荷區(qū)（即阻擋層），同時產生自建電場并具有表面勢壘。同時產生自建電場并具有表面勢壘。v隨著外加偏壓極性和大小改變，空間電荷隨著外加偏壓極性和大小改變，空間電荷及勢壘寬度發(fā)生變化，產生勢壘電容效應及勢壘寬度發(fā)生變化，產生勢壘電容效

32、應（C=dQ/dv），構成了阻擋層電容。），構成了阻擋層電容。 v這是一種低電壓大容量電容器，比率容量這是一種低電壓大容量電容器，比率容量為為0.1-1/cm2，耐壓為，耐壓為3-16V。Company Logov邊界層型邊界層型v邊界層型介質則是一種晶界層型介質。邊界層型介質則是一種晶界層型介質。v對于燒結對于燒結BaTiO3半導瓷而言，由于雜質在晶界半導瓷而言，由于雜質在晶界中的擴散速率遠大于晶粒內的速率，所以添加中的擴散速率遠大于晶粒內的速率，所以添加劑或燒結氣氛中的離子，可取道晶界擴散滲入劑或燒結氣氛中的離子，可取道晶界擴散滲入瓷體中，在晶界上形成作為介質的氧化絕緣層。瓷體中，在晶界上形成作為介質的氧化絕緣層。v其絕緣電阻較高（其絕緣電阻較高（1010/cm2），額定工作），額定工作電壓也較高（電壓也較高（100V）。）。v還可在瓷體表面涂敷金屬氧化物（如還可在