Chapter 2-2 十~十一 絕緣,電容材料

1、絕緣材料： 電阻率為1091022cm，又稱電介質，直流電壓作用下僅有極微弱的漏電流通過，一般可認為不導電。金屬電導：電子的移動電介質電導：本身的離子或外來雜質（水分、酸及其它）離子的移動特點：當直流電壓作用其上時，通過介質的電流隨時間衰減并趨于一穩(wěn)定值十、絕緣材料十、絕緣材料在電工技術中的功用功用： 使導電體與其它部分相互絕緣 把不同電位的導體分隔開來 提供電容器儲能的條件 改善高壓電場中的電位梯度電工技術的發(fā)展方向：高壓、高頻、大容量、小體積絕緣材料分類：絕緣材料分類：（根據不同特征）物理狀態(tài)：氣體、液體、彈性體、固體化學成分：有機、無機用途：高壓工程材料、低壓工程材料來源：天然、人工合成

2、電絕緣材料幾個性能參數(shù)：電絕緣材料幾個性能參數(shù)：擊穿強度Eb(kVmm) 抗擊穿能力 Eb=Ub(擊穿電壓)/h(電極間距)電阻率(cm) 介質損耗角正切 tg tg=有功電流/無功電流 介電常數(shù)E0/E絕緣電阻的工程意義：材料吸濕后會顯著降低（大小判別受潮程度）表面電阻受外界環(huán)境影響很大（防止污染）交流電壓作用下 大，大時，電壓分布主要決定于介電常數(shù) 小，小時，電壓分布主要決定于電阻率介電常數(shù)的工程意義：電機、電器結構中，不同絕緣材料合用，會影響整個絕緣系統(tǒng)電壓分布的均勻性，設計時應給予足夠重視?；覊m、雜質、水份也會帶來影響。電容器中，用大的材料：減少體積，增加容量電纜中，用小的材料：防止產

3、生過大的充電電流吸濕受潮后值大大增加，改變對T、（頻率）變化的規(guī)律（以此判斷受潮程度及決定可否運行）產生介質損耗的主要原因：漏導電流使介質發(fā)熱，損耗能量介質緩慢極化過程中克服分子間的摩擦與引力，產生能量損耗（稱極化損耗，由吸收電流引起）強電場作用下，產生氣體游離而引起的損耗介質極化的基本形式：電子位移式：電子軌道相對于原子核產生位移，極化時間（1014 1015s ） 所有介質內部都存在，是完全彈性的，外電場消失后立即恢復離子位移式：正負離子在有限范圍內產生彈性位移，極化時間（ 1012 1013s ）以上兩種均為電荷在外電場作用下作相對位移形成偶極式：極性分子組成的介質內，偶極性分子沿電場方

4、向作有序排列（定向）極化時間（ 102 1010s ）介質損耗的工程意義：介質損耗的工程意義：根據tg的變化可判斷設備的絕緣品質，受潮或性質惡化， tg變大，根據tgf(t) 的變化速度可判別受潮程度。（材料干燥，溫度升高，變化不大，電導按指數(shù)上升，使有功電流分量增大， tg增大；材料受潮，溫度升高，明顯增大，使無功電流分量有某些增長， tg增加緩慢）工程上常以70與20 時測量的tg值之比，結合實際經驗確定材料是否受潮利用介質損耗發(fā)熱進行高頻加熱和干燥（熱量由內部產生，加熱迅速均勻）1、 電絕緣樹脂電絕緣樹脂 屬于高分子有機化合物，是多種絕緣材料的主要組成部分。屬于高分子有機化合物，是多種絕

5、緣材料的主要組成部分。它可配制成各種漆、膠、涂料及粘合劑，還可用它直接作電纜、它可配制成各種漆、膠、涂料及粘合劑，還可用它直接作電纜、電線的外包絕緣、電氣元件的鑄型絕緣結構。電線的外包絕緣、電氣元件的鑄型絕緣結構。主要包括：主要包括： 天然樹脂、酚醛樹脂、苯胺甲醛樹脂、聚酯樹脂、天然樹脂、酚醛樹脂、苯胺甲醛樹脂、聚酯樹脂、 三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯亞胺樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯亞胺樹脂、 芳香聚酰胺樹脂、聚四氟乙烯樹脂、有機硅樹脂、芳香聚酰胺樹脂、聚四氟乙烯樹脂、有機硅樹脂、 聚苯醚樹脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚苯醚樹脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯需考慮的性能參數(shù)：需考

6、慮的性能參數(shù)： 擊穿強度Eb(kVmm)電阻率(cm) 介質損耗角正切 tg 介電常數(shù)苯胺甲醛樹脂 (AF) 三聚氰胺甲醛樹脂 (MF) 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂芳香聚酰胺樹脂芳香聚酰胺樹脂聚苯醚樹脂聚苯醚樹脂(或或) 有機硅樹脂有機硅樹脂聚酯亞胺樹脂聚酯亞胺樹脂2、 絕緣漆和膠絕緣漆和膠 絕緣漆和膠在絕緣材料中應用很廣。常用的漆和膠按用途不同，可分為五類。有的漆和膠具有多種用途。 (1) 浸漬漆：浸透性良好，干透性好，固化性好，無腐蝕作用。具有熱彈性、高介電性，耐潮濕、耐熱、耐油和化學穩(wěn)定性(2) 覆蓋漆：干燥迅速，附著力強，可形成耐熱、導熱、耐潮及硬度高的漆膜(3) 復合膠：熱狀態(tài)時有良好的滲透性

7、和流動性。冷固有高的介電和防潮性能(4) 電磁線漆：介電、機械強度高，耐高溫性能好，包復性強，在導線上能形成均勻、無孔漆膜(5) 膠粘劑：是粘性強的漆和膠，含溶劑多的為液態(tài)，含溶劑少的或不含溶劑的為稠狀物半導體漆的配制及應用范圍半導體漆的配制及應用范圍 1）酸性飽和聚醋漆）酸性飽和聚醋漆 酸性飽和聚脂漆的配方酸性飽和聚脂漆的配方2）環(huán)氧聚酯半導體漆的配方）環(huán)氧聚酯半導體漆的配方 環(huán)氧聚酯、碳黑、石墨、溶劑研磨，當表面電阻系數(shù)環(huán)氧聚酯、碳黑、石墨、溶劑研磨，當表面電阻系數(shù) s 51035104時，即可使用。使用半導體漆前，按用量加入時，即可使用。使用半導體漆前，按用量加入651號聚酰胺樹脂號聚酰

8、胺樹脂作為固化劑。作為固化劑。(二二)高電阻半導體漆高電阻半導體漆 高電阻半導體漆的配方： 將環(huán)氧樹脂漆放入清洗干凈的球磨機內，然后按配方稱好碳化硅、二氧化硅及補加苯醇溶劑加入球磨機內研磨，研磨24h后取出測電阻，當其表面電阻系數(shù) s 1010 1012時，即可使用。使用半導體漆前，按用量加入651聚酰胺樹脂。表表14高電阻半導體漆的配方高電阻半導體漆的配方3、層壓制品、層壓制品 層壓制品是由天然或合成纖維紙、布，浸(或涂)膠后經熱壓卷制而成。成型材料主要有：紙板、布板、玻璃布板等。4、橡膠制品、橡膠制品1）橡皮在高壓下使用天然橡膠和丁苯橡膠制成的橡皮時，應在其表面包一層半導體橡皮，使其表面達

9、到零電位，防止橡皮表面產生氣體電離，避免橡皮遭受電離臭氧的破壞。 在光的作用下，特別是紫外線的作用下，為了避免橡皮老化，對天然、丁苯橡膠制成的橡皮絕緣層或護套需加覆蓋層。 在高溫、防爆電機、電器和無線電絕緣方面，可選用二甲基硅橡膠制成的橡皮。 2）硬橡皮硬橡皮是天然橡膠或丁基橡膠、丁苯橡膠及其混合物，加適量填料和添加劑(促進劑、硫化劑等)后，經混煉、塑擠(或硫化)而成。 5、塑料、薄膜、粘帶及復合制品、塑料、薄膜、粘帶及復合制品1) 彈性塑料：彈性塑料： 聚乙烯塑料、氟塑料、聚氯乙烯塑料聚乙烯塑料、氟塑料、聚氯乙烯塑料2) 薄膜：聚酯薄膜、薄膜：聚酯薄膜、3）粘帶：有機硅玻璃粘帶、）粘帶：有機

10、硅玻璃粘帶、4）復合制品）復合制品聚酯薄膜絕緣紙復合箔、聚酯薄膜玻璃漆市復合箔、聚酯薄膜玻璃漆布復合聚酯薄膜絕緣紙復合箔、聚酯薄膜玻璃漆市復合箔、聚酯薄膜玻璃漆布復合箔、聚由薄膜聚園纖維紙復合箔、聚酯薄膜聚酯纖維紙復合箔、聚酰亞胺薄箔、聚由薄膜聚園纖維紙復合箔、聚酯薄膜聚酯纖維紙復合箔、聚酰亞胺薄膜聚砜纖維紙復合箔、聚酰亞胺薄膜耐熱纖維復合箔膜聚砜纖維紙復合箔、聚酰亞胺薄膜耐熱纖維復合箔6、 天然纖維紡織品天然纖維紡織品電工用棉布、麻布、絲綢、棉布帶：不浸漬的棉布帶，做零、部件浸漬前或整形時的臨時包扎，浸漬后的布帶用于包扎各種線圈或絕緣零、部件。7、浸漬纖維制品、浸漬纖維制品漆布：有一定的電氣

11、性能和機械性能，可以在105溫度下長期使用，適用于一般電機、電器的包扎絕緣和襯墊絕緣。漆綢、玻璃漆布、防電暈漆布8、電絕緣紙和紙板、電絕緣紙和紙板9、云母制品、云母制品：（：（常態(tài)時具有柔軟性，適于作電機線圈絕緣）10、液體電介質：、液體電介質： 天然礦物(石油類產品)：變壓器油、油斷路器油、電容器油、電纜油 化工合成物：氯化聯(lián)苯、甲基硅油和苯甲基硅油、綜合硅油11、氣體電介質、氣體電介質： 空氣、氫、氮、六氟化硫空氣、氫、氮、六氟化硫12、絕緣材料用的防霉劑和防霉劑的溶劑、絕緣材料用的防霉劑和防霉劑的溶劑13、電工用玻璃與陶瓷、電工用玻璃與陶瓷1）電工用玻璃玻璃是由SiO2、B2O3、PbO

12、、Al2O3、CaO、Na2O等氧化物混合熔成的高粘度液體，在不使結晶析出的條件下急劇冷卻制成的。石英玻璃、高硅酸玻璃、鈉玻璃、鉛玻璃、硼硅玻璃、鋁硅玻璃、低熔點玻璃2）電工陶瓷：主要成分為鋁硅酸鹽(A12O32SiO22H2O)十一、電容器及電阻材料十一、電容器及電阻材料電容器電容器(capacitor)真空介CC 電容器是用來貯存從一電路接收到的電荷之電子元件，電容器的功用有:使電訊號波動變得平滑，積存電荷以避免電路的其他部份損壞。電電容器容器各種常用的電容器Ceramic disk capacitorsSwollen caps of electrolytic capacitors - s

13、pecial design of semi-cut caps prevents capacitors from burstingCapacitor packages: SMD ceramic at top left; SMD tantalum at bottom left; through-hole tantalum at top right; through-hole electrolytic at bottom right. Major scale divisions are cm.1、電容器材料、電容器材料1.1 概概 述述絕緣材料：紙、陶瓷，云母、有機膜等電容器材料（傳統(tǒng)的電容材料）（

14、介電材料）可生成介電氧化膜的閥金屬：鋁、鉭、鈮等（電解電容器材料） 電解電容器材料是上世紀中期發(fā)展起來的新型材料，獨石電容器材料是新一代的陶瓷電容器材料，這些新型電容器材料使電容器的比電容大幅度提高，體積縮小。 獨石電容器是多層陶瓷電容器多層陶瓷電容器的別稱，英文名稱monolithic ceramic capacitor或multi-layer ceramic capacitor, 簡稱MLCC 圖l 各類材料的電容器的體積比容量材料符號材料名稱材料符號材料名稱C高頻陶瓷L滌 綸T低頻陶瓷Q漆 膜I玻璃釉H復合介質O玻璃膜D鋁 箔Y云 母A鋁 粉V云母紙N銀 粉Z紙 介G合金粉J金屬化紙E其

15、它材料電容器材料的種類陶瓷電容器約占整個電容器銷售額的40，電解電容器占3040，其余各類電容器占2030。1）電容器介電材料的工作原理）電容器介電材料的工作原理電容器的基本結構：由兩個平行的導電極板和充滿兩極之間的電介質組成。電容器材料主要是指電容器中具有介電作用的功能材料電介質材料。 在電容器的兩極上加電壓，電荷在兩極板上積聚從而貯存電能，故稱電容器。直流電流不能通過電容器，交流電流可以以充、放電形式通過。在電子線路中電容器用作隔直流、濾波、耦合以及電源使用。 當電容器的兩極加上電壓形成電場時，與電極相鄰的電介質內部將引起極化，基本極化模型見圖2。圖2 施加電場時電介質的極化模型t真電荷；

16、 b 束縛電荷； f 自由電荷圖53 四種類型極化示意圖電容器的容量(C介）比同樣面積、同樣間距的極板在真空中的電容量(C真空)大，二者的比值稱為電介質的介電常數(shù)，用表示。2） 電容器及其材料的基本特性參數(shù)電容器及其材料的基本特性參數(shù)A 電容量電容量 電容量公式 式中 S電極面積；d電極間距離； 介電常數(shù)；K比例常數(shù)。電容器的電容量與電極面積和介電常數(shù)成正比，與極間距離(或電介質的厚度)成反比。電容量是電容器的基本參數(shù)。也是電容器材料的性能參數(shù)。 B 介電損耗介電損耗電介質的極化速度有限，當電介質上加交變電場時，電位也以同樣的角頻率振動，但電位的相位落后于所加電場的相位， 存在一定的弛豫時間)

17、。相位差角為，因此造成能量的損耗。無損耗情況下電介常數(shù)為實數(shù)，有損耗情況下變?yōu)閺蛿?shù)。 復介電常數(shù)： j ” 復介電常數(shù)與相位差角之間的關系為： tag = ” / 稱為損耗角正切(簡稱損耗)，表示電介質的交流特性參數(shù)。1.2 電解電容器材料電解電容器材料 電解電容器(electrolytic capacitor)占整個電容器的3040，包括鋁電解電容器和鉭電解電容器，與其它電容器材料的顯著差別是電介質是在陽極基體材料鋁、鉭上生成的氧化膜。 電解電容器材料為鋁、鉭、鈮、鈦等伐金屬材料。電介質是直接在金屬表面上用陽極氧化的方法生成的氧化膜(在一個電場方向上是絕緣材料) ，當反向施加電壓時則是導電的

18、，閥金屬材料因此特征而得名。作為電介質的氧化膜厚度在數(shù)千埃的范圍，比任何其它電容器介電層薄，極間介電層厚度越薄電容量越大，電解電容器的比電容是紙介電容的30倍。由于電解電容器材料的單向導電性，使電解電容器的正負極不能互換使用。鋁電解電容器的結構與特點鋁電解電容器的結構與特點正極板用鋁箔，將其浸在電解液中進行陽極氧化處理，鋁箔表面上便生成一層三氧化二鋁薄膜，其厚度一般為0.020.03m。這層氧化膜便是正、負極板間的絕緣介質。電容器的負極是由電解質構成的，電解液一般由硼酸、氨水、乙二醇等組成。NoImage鉭電解電容及特性鉭電解電容及特性鉭電解電容器是一種用金屬鉭（a）作為陽極材料而制成的，按陽

19、極結構的不同可分為箔式和鉭燒粉結式兩種。 材料名稱 使用狀態(tài) 電介質用途鋁箔Al2O3鋁電解電容器陽極(箔型)鉭粉末、箔 Ta2O5鉭電解電容器陽極(燒結型、箔型)鈮粉末Nb2O5鈮電解電容器陽極(燒結型)表5-2 電解電容器材料與用途 電解電容器的介電氧化膜是采用電化學陽極氧化的方法形成的。在一定的陽極氧化條件下氧化膜的厚度與陽極氧化電壓成正比。 dU形式中 d氧化膜的厚度，； a與伐金屬性質有關的常數(shù)，V； U形陽極氧化電壓，V。表5-3 由實驗得到不同伐金屬氧化膜的介電常數(shù)及a值 ：伐金屬介電氧化膜CV值，(fV/cm2)AlAl2O36 8.5TaTa2O511 13NbTa2O517

20、 19對于粉末陽極材料，往往用單位重量的CV值來表示其比電容量，或用單位體積的CV值表示體積比電容量。它們除與伐金屬的性質有關外，還與粉末的比表面積成正比。對于同一陽極材料陽極氧化所加的電壓越高(U形)，氧化膜單位面積的電容量越小，二者的乘積基本為常數(shù)。介電氧化膜a, /VAl2O3101014Ta2O5271520Ta2O5412021 漏電流：除與材料性質、表面狀態(tài)及雜質含量有關外，還與材料的比表面積即電容量大小有關。 鋁箔：陽極，表面用陽極氧化的方法形成的氧化膜就是電容器的電介質，因此鋁箔本身的化學純度及表面狀態(tài)是十分重要的。 要求：表面光滑，機械缺陷如深度劃痕、裂痕應盡量避免。此外，鋁

21、表面的晶型結構影響鋁箔的腐蝕系數(shù)，從而影響鋁電容器的電容量；鋁箔的強度影響電容器制作過程中鋁箔適應機械化操作的能力。對陰極引箔的純度要求工作電壓低于50V的也得與陽極箔的要求相同，至于高工作電壓用的陰極引箔可降低純度要求。 純度：以鐵雜質的影響最為嚴重，以分散的金屬互化物FeAl3顆粒形式出現(xiàn)，在形成氧化膜介質時阻礙該處的介質形成，并成為絕緣性差的導電通道。純度愈差耐蝕性也越差，從長壽命需要來說雜質銅引起的隱患是很大的 雜質的影響首先表現(xiàn)出來的是漏電流大，其次是壽命短。 鉭粉：陽極材料。用于低壓電容器的鉭粉可以得到較高的比電容；高壓鉭粉的比電容較低，雖然也希望它有盡可能高的比電容，但首先要滿足

22、耐壓的要求。 我國電容器用鉭粉質量標準根據其使用范圍劃分為： A系列：適用于制作陽極形成(賊能)電壓100V，工作電壓25V以下的電解電容器，即高比容鉭粉。 B系列：適用于制作陽極形成 (賦能)電壓200V，工作電壓50V以下的電解電容器，即中壓鉭粉。 C系列：適用于制作陽極形成 (賦能)電壓270V，工作電壓50V以 上的電解電容器，即高壓鉭粉。ab圖5-6 電容器鉭粉顆粒形貌a 高壓鉭粉， b-高比容鉭粉表5-4 電容器用鉭粉的分類類型應用的電壓范圍(V)比電容(fV/g)鉭粉生產方法高比容鉭粉中壓鉭粉高壓鉭粉6.3253240501253500 180002000 7000300 400

23、0鈉還原法鈉還原法、電子轟擊或燒結氫化法電子轟擊法，或燒結氫化法 電解電容器鉭粉的生產工藝流程 A 高壓電容器鉭粉的生產工藝流程 由于高壓鉭粉對純度及粉末物理性能的要求，一股都采用精煉提純。提純的方法有兩種： (1)真空燒結提純；(2)電子束熔煉提純。精煉得到的鉭錠經氫化破碎制成高純鉭粉。表5-5 幾種新型高比容鉭粉的性能牌號物理性能電性能松裝密度（g/cm3）平均粒徑(m)400目比例（%）比表面積(cm2/g)燒結條件(，min)比電容(fV/g)漏電K值(A/ fV)擊穿電壓(V)FTU 180FTU 150SGZR 144PL 18000RPL 22000 1.451.82.351.7

24、20.91.30.91.33.123.214.10.91.80.91.3607060851001003000298227501500, 301500, 301500, 301550, 201550, 2018000150001760018000220002.610 4210 44.210 4102104104120120熱處理分析檢驗去超細粉調 配壓 型垂熔燒結電子束熔煉酸洗除鐵氫化破碎磨細篩分 水 洗高純鉭錠Ta2O5原料鉭粉 產 品b后處理分析檢驗分 級脫 氫配料，混合，壓型一段還原二段還原燒結精煉脫 氧壓 型 氫化破碎破 碎石墨粉 產 品a圖5-7 高壓鉭粉生產工藝流程圖a-碳還原真空燒

25、結法 b-電子轟擊氫化法 B 高比容鉭粉的生產工藝流程 高比容銀粉主要是用鈉還原法生產，也有一部分采用碳還原法及氫還原法。當前國內外主要用攪拌鈉還原生產。熱處理分析檢驗烘 干調 配混合攪拌還 原酸 洗水 洗分 級 水 洗破 碎 K2TaF2 NaCl Na 產 品圖5-8 鈉還原法生產高比容鉭粉工藝流程圖 A 鋁箔腐蝕系數(shù)的測試方法 腐蝕：獲得腐蝕坑以擴大表面積，而獲得較大的電容量。 方法：一般采用鹽酸水溶液。低壓箔用2528%的鹽酸水溶液，比重為112114，溫度為80 5；高壓箔用6-7的鹽酸水溶液，比重為l03104，溫度為60 5。 有些產品采用鹽酸、硫酸、硝酸三酸腐蝕。 腐蝕分化學腐

26、蝕、電化學腐蝕。電化學腐蝕有交流腐蝕與直流腐蝕。腐蝕系數(shù)K用下式定義： K=C腐/C光=2NLR式中 C腐腐蝕鋁箔陽極氧化后的電容量； C光末腐蝕鋁箔陽極氧化后的電容量 N單位面積上腐蝕坑的數(shù)量； L腐蝕坑的平均深度； R腐蝕坑的平均半徑。 B 電容器用鉭粉電性能檢測方法 原理：將壓制成型、高溫高真空燒結成的電容器陽極基體在磷酸水溶液中進行陽極氧化，使其表面生成具有介電性質的單向導電陽極氧化膜。經過陽極氧化(按規(guī)定的條件)的鉭陽極基體作為正極置于測試電解液中，與電解液接觸的穩(wěn)定金屬(鉭或銀)作為負極。正負極間接入測試儀表，如漏電流測試儀或容量電橋即可測出鉭陽極的漏電流、電容量及損耗。這些電性能

27、參數(shù)與鉭粉的化學質量、物理性能有密切的關系，故可用作考核鉭粉的依據。 對于電容器鉭粉，尤其是高壓鉭粉，擊穿電壓是其質量參數(shù)之一。測試的方法原理是將按上述方法制成的陽極燒結體，采用恒電流密度進行陽極氧化，隨著氧化膜增厚，電壓升高，由于鉭陽極基體上的雜質或物理缺陷在高電場強度下氧化膜晶化及電子電流增加，直至發(fā)生電子雪崩，陽極氧化膜擊穿，此時的電壓稱為擊穿電壓。 C 電容器用鉭粉物理性能測試方法 (1) 平均粒徑按GB324982難熔金屬及其化合物粉末粒度的測定方法費氏法，測出的粒度稱為費氏平均粒徑。使用的儀器為WLP20 2型平均粒度測定儀。 (2) 松裝比重測量方法參見GBl47979 鐵粉松裝

28、密度測量方法或國際標準ISO3923 利用量杯和漏斗測定金屬粉末表觀密度的方法 (3) 粉末粒度分布測定方法。一般用篩分法。此外還用沉降光電掃描法，使用的儀器為光電微粒分析儀。1.3 陶瓷電容器材料陶瓷電容器材料 介電陶瓷是陶瓷電容器的基礎材料，化學成分及燒制工藝直接影響其介電常數(shù)、損耗特性(或品質因素)及溫度系數(shù)。用瓷片可制成簡單的單片陶瓷電容器，也可做成大容量的疊片式電容器。特點： (1) 串聯(lián)電感小，直到高頻仍有很好的電容器性能； (2) 它是以穩(wěn)定化的燒結陶瓷為電介質，以銀、鉑、鈀等穩(wěn)定的材料作電極制成的固體電容器，耐壓性能好，可靠性高。 一般的陶瓷電容器是由燒好的瓷片與電極組裝而成，

29、而獨石電容器是將瓷料直接與電極燒結成一個堅硬的整體(故稱獨石)。獨石電容器是向小型化發(fā)展的一個新型陶瓷電容器品種，介電常數(shù)為普通陶瓷電容器的兩倍，大量用于高頻混合集成電路的外貼元件和小型化設備。 根據所用的介電陶瓷的特性，陶瓷電容器分為：型溫度補償型；型高介電常數(shù)型；型半導體型；獨石電容器。表5-6 陶瓷電容器的分類及主要特征類型介質陶瓷主要成分特 征 獨石電容TiO2等BaTiO3等高溫摻雜TiO2Nb2O5，Pb3O4，MgCO3，TiO2等介電常數(shù)沮度系數(shù)在10047000ppm之間任意可調。介電常數(shù)高，可獲得較大的容量，絕緣電阻高。利用摻雜使型陶瓷的表面層半導體化，使其比 型更小型化。

30、將資料與電極在燒瓷過程中直接燒成堅硬的整體。ab 圖59 陶瓷電容器結構a 單片狀電容器 b 積層片電容器的結構 陶瓷電容器主要根據其使用的介電陶瓷的性能分類。 A、 型電容器陶瓷型電容器陶瓷表5-7 型陶瓷的類 型分類主要成分用 途 低介電常數(shù)陶瓷莫來石、滑石瓷、莫來石、滑石瓷、氧化鋁瓷氧化鋁瓷電氣裝置絕緣零件、小容高頻或高功率電容器高介電常數(shù)陶 瓷熱補償型金紅石或鈦酸鈣金紅石或鈦酸鈣振蕩回路中補償電感的正溫度 系數(shù)，使回路的頻率保持不變熱穩(wěn)定型金紅石、稀土氧金紅石、稀土氧化物、鈦酸鎂等化物、鈦酸鎂等廣泛用于制作各種陶瓷電容器型高介電常數(shù)陶瓷特點： (1)介電常數(shù)高，一般為12200； (2

31、)損耗值小 tag6104； (3)溫度系數(shù)范圍寬，分為熱補償型和熱穩(wěn)定型。 熱補償型金紅石瓷和鈦酸鈣瓷的主要成分及性能見表58。 熱穩(wěn)定型陶瓷的主要成分和性能貝表59，其主要特點是瓷料本身的溫度系數(shù)小，或者是以具有正負溫度系數(shù)的瓷料配合成的混合物或固熔體，溫度系數(shù)a 2=0 主要成分有以下幾種： (1)以金紅石和稀土氧化物La 2O3為基礎的熱穩(wěn)定型陶瓷 (2)以鈦酸鎂為主晶相，燒結時加入少量礦化劑(0.2氧化鋅)，或加入CaTiO3改性添加劑。(3)錫酸鈣陶瓷CaSnO3，介電常數(shù)高，燒結性能好，其中加入一定量的鈦酸鈣(CaTiO3)可以調節(jié)溫度系數(shù)。 (4)鈦鎂鑭陶瓷由偏鈦酸鎂(MgTi

32、O3)和二鈦鑭(La2O3、2TiO2)晶相所組成，通過調整鈦、鎂、鑭的配比可以獲得一系列不同介電常數(shù)和溫度系數(shù)，是目前廣泛使用的瓷料。表58 熱補償型金紅石陶瓷和鈦酸鈣陶瓷的主要成分及性能主要成分主要成分TiO2CaTiO3改性成分改性成分ZrO2 La2O3 La2O3、2TiO2介電常數(shù)(0.55MHz)70 80 65 80140 170 100 120溫度系數(shù)(104 )-75050 -470-750-1300100 -75050 損耗角正切104(1MHz)20 2 4 1 22 4 1 2802 5 1 2 36 1 2介電強度(kV/mm)10 12 12 1610 12 12

33、 16體電阻率(cm)1012 10131012 1013密度(g/cm3)3.93.83.83.7表59 MgTiO3陶瓷的性能主要成分Mg2TiO4改性成分CaTiO3介電常數(shù)(0.55MHz)16 1820 150溫度系數(shù)(106)30100 1300線脹系數(shù)(106)88損耗角正切102(1MHz)20 1 32 3802 3 24介電強度(kV/mm)12 1610 12體電阻率(cm)10121012密度(g/cm3)3.23.4B、 型電容器陶瓷型電容器陶瓷 型介電陶瓷的介電常數(shù)很高(40006000)，稱為強介瓷。主要用于濾波、旁路和穩(wěn)壓整流等直流電路。要求：介電常數(shù)高，溫度穩(wěn)

34、定性好，居里點(介電常數(shù)最高的溫度)在工作溫度范圍內，介電常數(shù)隨溫度變化平穩(wěn)。BaTiO3的居里點為120。移動居里點的添加劑稱為移動劑；使介電常數(shù)隨溫度變化平穩(wěn)的添加劑稱為降壓劑。表59型介電陶瓷的主要成分及添加劑主要成分BaTiO3主要移動劑降低居里點： SrTiO3， BaZrO3 ， BaSnO3 ， CaSnO3提高居里點： PbTiO3 ， Bi2O33TiO2主要降壓劑 CaTiO3 ， MgTiO3 ， Bi2(TiO3)2 ， MgZrO3 ，MgSnO3 ， NiSnO3 ， Bi (SnO3)3 及稀土氧化物氟化物 C、 型電容器陶瓷型電容器陶瓷型電容器陶瓷或稱半導體陶瓷

35、，是在瓷體的表面上或瓷體中的晶粒表面上形成一層極薄的半導體層而制成小型大容量的電容器。其主要成分為金紅石TiO2，金紅石在高溫下?lián)诫s或在還原性氣氛下焙燒。由于晶格的缺氧使四價鈦還原成三價鈦從而產生未束縛的電子，形成n型半導體。表510獨石電容器的分類類型主要組分主要組分特點及用途鈮鉍鋅，鈮鉍鎂，鎢鎂鉛鈮鉍鋅，鈮鉍鎂，鎢鎂鉛穩(wěn)定性高不帶引線；用于高頻混合集成電路外貼元件鈮鎂酸鉛等鈮鎂酸鉛等有引線和樹脂包封，主要用在低頻線路 ，陶瓷電容器的一種 獨石電容器是向小型化發(fā)展的一個新型電容器品種，介電常數(shù)是鈦酸鋇陶瓷的兩倍以上，大量用于混合集成電路，作為外貼分立元件和小型化設備。以鈮鎂酸鉛Pb(Mg1/

36、3Nb2/3)O3和復合鈣鈦型化合物為主要原料，制成漿料，經軋膜、擠壓或流延法形成生坯陶瓷薄膜，再經烘干、印刷內電極、疊片、切割、涂端頭電極、燒結而成。燒成溫度8801100。有帶引線樹脂包封的和不帶引線也無包封的塊狀裸露的兩種。廣泛用于印刷電路、厚薄膜混合集成電路中作外貼元件。片狀獨石陶瓷電容器已廣泛用于鐘表、電子攝像機、醫(yī)療儀器、汽車、電子調諧器等。 1.4 電容器材料的發(fā)展趨勢電容器材料的發(fā)展趨勢 總的發(fā)展趨勢是向高比電容、高可靠性方面發(fā)展。 (1)鋁電解電容器用鋁箔除了向高純化外，還向鋁合金及添加劑方面發(fā)展，以便改善其腐蝕系數(shù)，增大鋁陽極比電容，縮小電容器的體積。此外高純鋁粉、鋁箔的發(fā)

37、展將促進固體鋁電解電容器及長壽命鋁電容器的開發(fā)。(2)鉭電容器用鉭粉使其比電容大幅度提高， 工作電壓也提高，如比電容18000FVg的鉭粉可適用的電容器工作電壓由16V提高到25V。高壓鉭粉的比電容也在提高，例如，50V鉭電容器用鉭粉比電容提高到4000 FV/g。鉭粉質量的提高加強了鉭電解電容器的競爭能力。 (3)陶瓷電容器占整個電容器的40，相當于鋁電容器和鉭電容器的總和。其中以獨石電容器發(fā)展最為迅速，主要因為它把材料和電容器制造聯(lián)成體，而且降低了燒結溫度，避免使用昂貴的鉑、鈀等貴金屬。由于不斷地研究新的材料配方及材料合成的新方法，使得獨石電容器的比電容及品質因數(shù)不斷改善。2、精密電阻合金、精密電阻合金2.1 概述概述