電容器陶瓷課件

§9.4電容器陶瓷電容器陶瓷（ceramicforcapacitor）

——指主要用于制造電容器介質(zhì)的陶瓷，具有介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗小等特點(diǎn)；使用的材料：金紅石和各種鈦酸鹽、鋯酸鹽、錫酸鹽等；

目前，陶瓷電容器已成為產(chǎn)量最大、電容量覆蓋范圍最廣、最主要的一大類電容器?！?.4電容器陶瓷電容器陶瓷（ceramicforca1一、分類（四大類）非鐵電陶瓷：非極性的線性介質(zhì)，P∝E外，ε不太高，在101～102量級(jí)；高頻損耗小，ε～T呈線性關(guān)系；其溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性好，又稱為熱補(bǔ)償電容器陶瓷或高頻電容器陶瓷；鐵電陶瓷：一般不含F(xiàn)e,

極性的非線性介質(zhì)，存在鐵電疇，電滯迴線、居里點(diǎn)等，它的主要性能是介電常數(shù)很高(103～104量級(jí))且呈非線性，亦稱為強(qiáng)介電常數(shù)電容器陶瓷；反鐵電陶瓷：在轉(zhuǎn)變溫度下，鄰近晶胞沿反向平行方向自發(fā)極化，P~E呈雙電滯迴線，存在反鐵電居里點(diǎn)；半導(dǎo)體陶瓷：利用半導(dǎo)電的陶瓷在晶粒界面或電極界面上所形成的阻擋層，其等效介電常數(shù)非常高(104～105量級(jí))。一、分類（四大類）非鐵電陶瓷：非極性的線性介質(zhì)，P∝E外，ε2二、非鐵電電容器陶瓷包括以TiO2、RTiO3、RZrO3、RSnO3、RNbO3

為基的體系1.金紅石

（1）結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)

晶系

熱穩(wěn)定性

金紅石

四方4.21114Tm時(shí)熱力學(xué)穩(wěn)定TiO2（高）

板鈦礦

斜方4.1178加熱

銳鈦礦

四方3.8748可見(jiàn)，與晶格的排列緊密程度有關(guān)，

大，亦大；轉(zhuǎn)化為金紅石二、非鐵電電容器陶瓷包括以TiO2、RTiO3、RZrO33純TiO2：在氧氣中：Tm=1870℃在空氣中：Tm=1830℃，Ti4+還原Ti3+，放出氧；∴化學(xué)式為：TiO1.996，呈深藍(lán)色，還原后的TiO2具有n型半導(dǎo)體的性質(zhì)。（2）制備工藝

天然很少見(jiàn)，人工合成。配方很多，但基本相似，所有的配方中都含有二氧化鈦，而且是以TiO2為主，燒結(jié)陶瓷中的主晶相是金紅石。

書(shū)p249,Tabel9.11給出了幾種配方，需要時(shí)可查閱。

純TiO2：4

為獲得電氣性能優(yōu)良的金紅石瓷，制備中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

A.準(zhǔn)確配方，TiO2生料＋預(yù)燒料按比例配合使用，B.防止SiO2雜質(zhì)混入，選用剛玉磨球和內(nèi)襯；∵SiO2會(huì)使陶瓷的↘↘，如圖9.4.1所示；C.燒成溫度：

1325土10℃D.氧化氣氛：防止Ti4+還原Ti3+

E.快速冷卻，防止金紅石再結(jié)晶，使瓷件晶粒細(xì)而致密，從而可提高瓷件的熱穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性以及介電強(qiáng)度?？傊瑴?zhǔn)確的配方和合理的工藝路線對(duì)金紅石瓷產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響，應(yīng)在實(shí)踐中不斷探索，尋求最佳方案。

為獲得電氣性能優(yōu)良的金紅石瓷，制備中應(yīng)注意以下問(wèn)題：5圖9.4.1金紅石瓷ε、TKε與SiO2雜質(zhì)含量的關(guān)系圖9.4.1金紅石瓷ε、TKε與SiO2雜質(zhì)含量的關(guān)系6（3）性能A.老化問(wèn)題金紅石瓷和其他含鈦陶瓷在高溫和直流電場(chǎng)的長(zhǎng)期作用下，介電性能會(huì)惡化，電導(dǎo)隨時(shí)間急劇增加，甚至發(fā)生熱擊穿，產(chǎn)品的顏色會(huì)逐漸由鮮黃色變成灰黑色，這種現(xiàn)象稱為老化現(xiàn)象。B.再生性如果在擊穿前除去直流電場(chǎng)，并停留在原老化溫度下若干時(shí)間，則樣品的電阻會(huì)提高到起始值，顏色也會(huì)恢復(fù)到鮮黃色，這種性能恢復(fù)的現(xiàn)象稱為再生。C.在交流電場(chǎng)下含鈦陶瓷不會(huì)老化金紅石瓷介電常數(shù)與頻率、溫度的關(guān)系見(jiàn)圖9.4.2金紅瓷的主要性能見(jiàn)P250Tabel9.12。（3）性能A.老化問(wèn)題7圖9.4.2金紅石瓷與T和f的關(guān)系目前，人們?nèi)栽诓粩嘌芯亢透倪M(jìn)金紅石瓷的電性能，主要圍繞降低tgδ和TK，提高進(jìn)行。有資料報(bào)導(dǎo)，添加CaTiSiO5可以獲得ε＝80，TKε＝(0土20）×10-6/℃,tgδ≈1×10-4的電性能，其配方組成為T(mén)iO285％、CaTiSiO515％.

圖9.4.2金紅石瓷與T和f的關(guān)系目前，人們?nèi)栽诓粩嘌?2.以鈦酸鹽為基的非鐵電陶瓷

包括CaTiO3、MgTiO3、SrTiO3陶瓷，是我國(guó)正在生產(chǎn)的一類比較重要陶瓷。以鈦酸鎂陶瓷的生產(chǎn)工藝和有關(guān)性能為例加以介紹。

正鈦酸鎂2MgO·TiO2

TiO2+MgO

偏鈦酸鎂MgO·TiO2

二鈦酸鎂MgO·2TiO2

系統(tǒng)相圖如圖9.4.3所示

2.以鈦酸鹽為基的非鐵電陶瓷包括CaTiO39圖9.4.3MgO—TiO2系統(tǒng)相圖一般情況下，TiO2與MgO化合總是優(yōu)先生成正鈦酸鎂，而很難生成偏鈦酸鎂。圖9.4.3MgO—TiO2系統(tǒng)相圖一般情10

助熔劑有兩類：(1)在高溫下變成液相的助熔劑。例如MgCl2、BaCl2、PbO、Bi2O3、H2BO3等，這類助熔劑會(huì)導(dǎo)致燒成范圍變窄，因此很少使用；

(2)能與配方中其他組分形成低共熔物的助熔劑，如ZnO、CaF2、滑石等，這類助熔劑能有效地改善燒結(jié)性能；為了防止TiO2還原，可以加入少量MnCO3。

為了降低燒成溫度，采用加少量助熔劑的方法。圖9.4.4TiO2—MgO系組成與TKε的關(guān)系助熔劑有兩類：為了降低燒成溫度，采用加少量助熔劑的11

電容器陶瓷是結(jié)晶態(tài)陶瓷，主晶相含量很高。因此可通過(guò)摻雜改性提高材料的物理性能和工藝性能，形成很復(fù)雜的化學(xué)組成。例如，為了調(diào)整MgO—TiO2系統(tǒng)的ε及它的TKε，可以加入CaTiO3、SrO、BaO、La2O3等。實(shí)際上，它們已屬于TiO2—MgO—CaO、TiO2—MgO—SrO、TiO2—MgO—BaO、TiO—MgO—La2O3三元系統(tǒng)。鎂鑭鈦三元系的組成與ε、TKε、tgδ、燒結(jié)溫度范圍的關(guān)系如圖9.4.5、圖9.4.6、圖9.4.7和圖9.4.8所示。電容器陶瓷是結(jié)晶態(tài)陶瓷，主晶相含量很高。因此可通過(guò)摻12圖9.4.8MT—LT—T系瓷料的介電常數(shù)溫度系數(shù)與組成關(guān)系圖9.4.9MT—LT—T系瓷料燒結(jié)溫度范圍分布圖圖9.4.6MT—LT—T系瓷料組成與介電常數(shù)的關(guān)系（室溫1MHz）圖9.4.7MT—LT—T系瓷料的介質(zhì)損耗角正切與組成關(guān)系（室溫1MHz）圖9.4.8MT—LT—T系瓷料的介電常數(shù)溫度系數(shù)與組成關(guān)133.以錫酸鹽為基的陶瓷Ca、Sr、Ba與SnO2生成的錫酸鹽高，T燒結(jié)低，適宜于制造高頻下工作的陶瓷電容器；由于我國(guó)有豐富的錫和方解石，所以以錫酸鈣為基的電容器陶瓷大量生產(chǎn)。

SnO254.2％CaCO3(方解石)39.7％配方

BaCO33.6％TiO21.4％石英粉1.1％燒成溫度：1340±20℃；

燒成周期：11～12小時(shí)為防止晶粒長(zhǎng)大，破壞瓷料的電性能，保溫時(shí)間應(yīng)短，冷卻速率應(yīng)快；由于瓷體需要快冷，故體積大，形狀復(fù)雜的瓷體制造有困難。

過(guò)量的CaCO3，是為了克服游離的SnO2，減小電導(dǎo)率。3.以錫酸鹽為基的陶瓷Ca、Sr、Ba與SnO2144.以鈮酸鹽為基的陶瓷我國(guó)生產(chǎn)的高頻鈮酸鹽瓷料有兩大類：（1）鈮鉍鎂系統(tǒng)(MgO—Bi2O3—Nb2O5)（2）鈮鉍鋅系統(tǒng)(ZnO—Bi2O3—Nb2O5)共同特點(diǎn)：燒成溫度低于920℃可采用銀為電極制成獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器。鈮鉍鎂瓷特點(diǎn)：介電常數(shù)高達(dá)150左右，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，不含鉛，公害較小，在300小時(shí)的熱負(fù)荷條件下(85土5℃，110伏直流電壓)無(wú)擊穿現(xiàn)象，絕緣電阻不下降，保持在1011。4.以鈮酸鹽為基的陶瓷我國(guó)生產(chǎn)的高頻鈮酸鹽瓷料有兩大類：15三、鐵電電容器陶瓷

鐵電電容器陶瓷種類很多，最重要的是以鈦酸鋇或鈦酸鋇基固溶體為主晶相的鐵電陶瓷。1.鈦酸鋇基瓷的顯微結(jié)構(gòu)

BaTiO3主晶相：鈣鈦礦結(jié)構(gòu)

T居＝120℃

T居>120℃，立方，無(wú)鐵電性

T居<120℃，四方，鐵電相∵T<Tc時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，Ba2+和Ti4+相對(duì)于O2-發(fā)生位移，產(chǎn)生偶極矩，即自發(fā)極化。圖9.4.10BaTiO3晶胞結(jié)構(gòu)三、鐵電電容器陶瓷鐵電電容器陶瓷種類很多，最重要的是以16純BaTiO3常溫：＝1600

T=Tc：＝10000TK，～隨電壓變化大，壓電性和電致伸縮強(qiáng)，燒成收縮大∴常用于制作小型、大容量電容器。2.晶界效應(yīng)的利用

在BaTiO3陶瓷中，除了BaTiO3主晶相以外,其他相統(tǒng)稱為晶界層(或邊界層)，晶界層可能是玻璃相或是晶相，晶界層的存在對(duì)陶瓷性能產(chǎn)生重要的作用或者是決定性的作用。純BaTiO3常溫：＝1600

17圖9.4.11是晶界層示意圖，利用晶界效應(yīng)，可作成大容量的陶瓷電容器。例如：將摻有少量稀土元素（如La）的半導(dǎo)體BaTiO3

陶瓷表面涂以金屬氧化物，如Bi2O3,CuO等，然后在950～1250℃氧化氣氛下熱處理，使金屬氧化物沿晶粒邊界擴(kuò)散，晶界便會(huì)變成絕緣層，而晶粒內(nèi)部仍為半導(dǎo)體，晶粒邊界層厚度d相當(dāng)于電容器的介質(zhì)層,d很小，所以C可以很大?！郌ig.9.4.11的晶界層等效于兩個(gè)電容的串聯(lián)。＝20000～80000，C＝0.5F/45V,適合在100MHz以上電路中使用，在集成電路中很有前途！圖9.4.11晶界層示意圖(a)晶界層為低介電相；(b)等效電路圖圖9.4.11是晶界層示意圖，利用晶界效應(yīng)，可作成大容量的陶18

3.BaTiO3基瓷的配方

在BaTiO3基礎(chǔ)上摻進(jìn)不同的添加物，或采用不同的工藝路線，可對(duì)鐵電瓷料進(jìn)行改性，滿足高介電低變化率、高壓、低損耗等要求。例如對(duì)高介電鐵電瓷料，我國(guó)最早研制的BaTiO3—CaSnO3系統(tǒng)，加入少量MnCO3和ZnO，ε＝11500，居里峰在20℃左右，但容量變化率大，負(fù)溫度范圍損耗很大；為了提高介電常數(shù)，滿足10萬(wàn)pF的小型瓷介單片電容器的要求,對(duì)BaTiO3—CaSnO3系統(tǒng)作了進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)在BaTiO3燒塊中加入少量SrTiO3，配方中加入少量WO3和MnCO3，再配合適當(dāng)?shù)墓に?，可獲得ε>20000的瓷料，但存在燒成溫度較高，老化率較大的缺點(diǎn)；3.BaTiO3基瓷的配方在BaTiO3基19隨著瓷介電容器的微小型化，已經(jīng)研制出了ε>30000

的鐵電電容器瓷料；利用Bi2(SnO3)3對(duì)BaTiO3有強(qiáng)烈壓峰效應(yīng)而研制的BaTiO3－Bi2(SnO3)3系低變化率鐵電瓷料；BaTiO3基半導(dǎo)體電容器陶瓷等。

四、反鐵電電容器陶瓷

最常用的是由PbZrO3或以PbZrO3為基的固溶體所組成的反鐵電體。隨著瓷介電容器的微小型化，已經(jīng)研制出了ε>30000的鐵電201.定義與用途（1）定義：

——在轉(zhuǎn)變溫度下，鄰近晶胞沿反向平行方向自發(fā)極化的材料，它的P~E呈雙電滯迴線，存在反鐵電居里點(diǎn)。（2）用途：A.制備儲(chǔ)能電容器（儲(chǔ)能密度高，釋放充分）；B.制作機(jī)電換能器（利用反鐵電態(tài)和鐵電態(tài)相變時(shí)產(chǎn)生的形變）；C.制作低頻寬帶延遲線，介質(zhì)天線，非線性元件等;D.還可用于低頻聲納系統(tǒng).1.定義與用途（1）定義：212.組成和生產(chǎn)工藝

由儲(chǔ)能公式：可知，對(duì)于反鐵電陶瓷儲(chǔ)能電容器材料，和E大是有利的，其中，E是極化電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，越高越好。純PbZrO3由于燒結(jié)密度小，易被擊穿，無(wú)法適應(yīng)使用相變場(chǎng)強(qiáng)高的要求，不能作儲(chǔ)能器使用。

加入l％左右的鉛鉍硼硅酸鹽玻璃，在1000℃燒成的瓷片，直流場(chǎng)強(qiáng)40MV／m時(shí)儲(chǔ)能密度可達(dá)2.1MJ／m3，但其使用壽命短，特別是在交流電場(chǎng)下使用時(shí)更是如此。

2.組成和生產(chǎn)工藝由儲(chǔ)能公式：22

目前，主要有兩個(gè)系列的固溶體，分別是：Pb(Zr、Ti、Sn)O3為基，用Nb5+代替部分(Zr、Ti、Sn);ro：Pb(Zr、Ti、Sn)O3為基，用La3+代替部分pb2+。反鐵電陶瓷生產(chǎn)工藝：

配料合成預(yù)燒粉碎成型燒成為了使瓷件能達(dá)細(xì)晶結(jié)構(gòu)，細(xì)粉粒度要求2～4m，在預(yù)燒和燒成過(guò)程中應(yīng)保持PbO氣氛。

目前，主要有兩個(gè)系列的固溶體，分別是：23謝謝！謝謝！24§9.4電容器陶瓷電容器陶瓷（ceramicforcapacitor）

——指主要用于制造電容器介質(zhì)的陶瓷，具有介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗小等特點(diǎn)；使用的材料：金紅石和各種鈦酸鹽、鋯酸鹽、錫酸鹽等；

目前，陶瓷電容器已成為產(chǎn)量最大、電容量覆蓋范圍最廣、最主要的一大類電容器?！?.4電容器陶瓷電容器陶瓷（ceramicforca25一、分類（四大類）非鐵電陶瓷：非極性的線性介質(zhì)，P∝E外，ε不太高，在101～102量級(jí)；高頻損耗小，ε～T呈線性關(guān)系；其溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性好，又稱為熱補(bǔ)償電容器陶瓷或高頻電容器陶瓷；鐵電陶瓷：一般不含F(xiàn)e,

極性的非線性介質(zhì)，存在鐵電疇，電滯迴線、居里點(diǎn)等，它的主要性能是介電常數(shù)很高(103～104量級(jí))且呈非線性，亦稱為強(qiáng)介電常數(shù)電容器陶瓷；反鐵電陶瓷：在轉(zhuǎn)變溫度下，鄰近晶胞沿反向平行方向自發(fā)極化，P~E呈雙電滯迴線，存在反鐵電居里點(diǎn)；半導(dǎo)體陶瓷：利用半導(dǎo)電的陶瓷在晶粒界面或電極界面上所形成的阻擋層，其等效介電常數(shù)非常高(104～105量級(jí))。一、分類（四大類）非鐵電陶瓷：非極性的線性介質(zhì)，P∝E外，ε26二、非鐵電電容器陶瓷包括以TiO2、RTiO3、RZrO3、RSnO3、RNbO3

為基的體系1.金紅石

（1）結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)

晶系

熱穩(wěn)定性

金紅石

四方4.21114Tm時(shí)熱力學(xué)穩(wěn)定TiO2（高）

板鈦礦

斜方4.1178加熱

銳鈦礦

四方3.8748可見(jiàn)，與晶格的排列緊密程度有關(guān)，

大，亦大；轉(zhuǎn)化為金紅石二、非鐵電電容器陶瓷包括以TiO2、RTiO3、RZrO327純TiO2：在氧氣中：Tm=1870℃在空氣中：Tm=1830℃，Ti4+還原Ti3+，放出氧；∴化學(xué)式為：TiO1.996，呈深藍(lán)色，還原后的TiO2具有n型半導(dǎo)體的性質(zhì)。（2）制備工藝

天然很少見(jiàn)，人工合成。配方很多，但基本相似，所有的配方中都含有二氧化鈦，而且是以TiO2為主，燒結(jié)陶瓷中的主晶相是金紅石。

書(shū)p249,Tabel9.11給出了幾種配方，需要時(shí)可查閱。

純TiO2：28

為獲得電氣性能優(yōu)良的金紅石瓷，制備中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

A.準(zhǔn)確配方，TiO2生料＋預(yù)燒料按比例配合使用，B.防止SiO2雜質(zhì)混入，選用剛玉磨球和內(nèi)襯；∵SiO2會(huì)使陶瓷的↘↘，如圖9.4.1所示；C.燒成溫度：

1325土10℃D.氧化氣氛：防止Ti4+還原Ti3+

E.快速冷卻，防止金紅石再結(jié)晶，使瓷件晶粒細(xì)而致密，從而可提高瓷件的熱穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性以及介電強(qiáng)度?？傊?，準(zhǔn)確的配方和合理的工藝路線對(duì)金紅石瓷產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響，應(yīng)在實(shí)踐中不斷探索，尋求最佳方案。

為獲得電氣性能優(yōu)良的金紅石瓷，制備中應(yīng)注意以下問(wèn)題：29圖9.4.1金紅石瓷ε、TKε與SiO2雜質(zhì)含量的關(guān)系圖9.4.1金紅石瓷ε、TKε與SiO2雜質(zhì)含量的關(guān)系30（3）性能A.老化問(wèn)題金紅石瓷和其他含鈦陶瓷在高溫和直流電場(chǎng)的長(zhǎng)期作用下，介電性能會(huì)惡化，電導(dǎo)隨時(shí)間急劇增加，甚至發(fā)生熱擊穿，產(chǎn)品的顏色會(huì)逐漸由鮮黃色變成灰黑色，這種現(xiàn)象稱為老化現(xiàn)象。B.再生性如果在擊穿前除去直流電場(chǎng)，并停留在原老化溫度下若干時(shí)間，則樣品的電阻會(huì)提高到起始值，顏色也會(huì)恢復(fù)到鮮黃色，這種性能恢復(fù)的現(xiàn)象稱為再生。C.在交流電場(chǎng)下含鈦陶瓷不會(huì)老化金紅石瓷介電常數(shù)與頻率、溫度的關(guān)系見(jiàn)圖9.4.2金紅瓷的主要性能見(jiàn)P250Tabel9.12。（3）性能A.老化問(wèn)題31圖9.4.2金紅石瓷與T和f的關(guān)系目前，人們?nèi)栽诓粩嘌芯亢透倪M(jìn)金紅石瓷的電性能，主要圍繞降低tgδ和TK，提高進(jìn)行。有資料報(bào)導(dǎo)，添加CaTiSiO5可以獲得ε＝80，TKε＝(0土20）×10-6/℃,tgδ≈1×10-4的電性能，其配方組成為T(mén)iO285％、CaTiSiO515％.

圖9.4.2金紅石瓷與T和f的關(guān)系目前，人們?nèi)栽诓粩嘌?22.以鈦酸鹽為基的非鐵電陶瓷

包括CaTiO3、MgTiO3、SrTiO3陶瓷，是我國(guó)正在生產(chǎn)的一類比較重要陶瓷。以鈦酸鎂陶瓷的生產(chǎn)工藝和有關(guān)性能為例加以介紹。

正鈦酸鎂2MgO·TiO2

TiO2+MgO

偏鈦酸鎂MgO·TiO2

二鈦酸鎂MgO·2TiO2

系統(tǒng)相圖如圖9.4.3所示

2.以鈦酸鹽為基的非鐵電陶瓷包括CaTiO333圖9.4.3MgO—TiO2系統(tǒng)相圖一般情況下，TiO2與MgO化合總是優(yōu)先生成正鈦酸鎂，而很難生成偏鈦酸鎂。圖9.4.3MgO—TiO2系統(tǒng)相圖一般情34

助熔劑有兩類：(1)在高溫下變成液相的助熔劑。例如MgCl2、BaCl2、PbO、Bi2O3、H2BO3等，這類助熔劑會(huì)導(dǎo)致燒成范圍變窄，因此很少使用；

(2)能與配方中其他組分形成低共熔物的助熔劑，如ZnO、CaF2、滑石等，這類助熔劑能有效地改善燒結(jié)性能；為了防止TiO2還原，可以加入少量MnCO3。

為了降低燒成溫度，采用加少量助熔劑的方法。圖9.4.4TiO2—MgO系組成與TKε的關(guān)系助熔劑有兩類：為了降低燒成溫度，采用加少量助熔劑的35

電容器陶瓷是結(jié)晶態(tài)陶瓷，主晶相含量很高。因此可通過(guò)摻雜改性提高材料的物理性能和工藝性能，形成很復(fù)雜的化學(xué)組成。例如，為了調(diào)整MgO—TiO2系統(tǒng)的ε及它的TKε，可以加入CaTiO3、SrO、BaO、La2O3等。實(shí)際上，它們已屬于TiO2—MgO—CaO、TiO2—MgO—SrO、TiO2—MgO—BaO、TiO—MgO—La2O3三元系統(tǒng)。鎂鑭鈦三元系的組成與ε、TKε、tgδ、燒結(jié)溫度范圍的關(guān)系如圖9.4.5、圖9.4.6、圖9.4.7和圖9.4.8所示。電容器陶瓷是結(jié)晶態(tài)陶瓷，主晶相含量很高。因此可通過(guò)摻36圖9.4.8MT—LT—T系瓷料的介電常數(shù)溫度系數(shù)與組成關(guān)系圖9.4.9MT—LT—T系瓷料燒結(jié)溫度范圍分布圖圖9.4.6MT—LT—T系瓷料組成與介電常數(shù)的關(guān)系（室溫1MHz）圖9.4.7MT—LT—T系瓷料的介質(zhì)損耗角正切與組成關(guān)系（室溫1MHz）圖9.4.8MT—LT—T系瓷料的介電常數(shù)溫度系數(shù)與組成關(guān)373.以錫酸鹽為基的陶瓷Ca、Sr、Ba與SnO2生成的錫酸鹽高，T燒結(jié)低，適宜于制造高頻下工作的陶瓷電容器；由于我國(guó)有豐富的錫和方解石，所以以錫酸鈣為基的電容器陶瓷大量生產(chǎn)。

SnO254.2％CaCO3(方解石)39.7％配方

BaCO33.6％TiO21.4％石英粉1.1％燒成溫度：1340±20℃；

燒成周期：11～12小時(shí)為防止晶粒長(zhǎng)大，破壞瓷料的電性能，保溫時(shí)間應(yīng)短，冷卻速率應(yīng)快；由于瓷體需要快冷，故體積大，形狀復(fù)雜的瓷體制造有困難。

過(guò)量的CaCO3，是為了克服游離的SnO2，減小電導(dǎo)率。3.以錫酸鹽為基的陶瓷Ca、Sr、Ba與SnO2384.以鈮酸鹽為基的陶瓷我國(guó)生產(chǎn)的高頻鈮酸鹽瓷料有兩大類：（1）鈮鉍鎂系統(tǒng)(MgO—Bi2O3—Nb2O5)（2）鈮鉍鋅系統(tǒng)(ZnO—Bi2O3—Nb2O5)共同特點(diǎn)：燒成溫度低于920℃可采用銀為電極制成獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器。鈮鉍鎂瓷特點(diǎn)：介電常數(shù)高達(dá)150左右，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，不含鉛，公害較小，在300小時(shí)的熱負(fù)荷條件下(85土5℃，110伏直流電壓)無(wú)擊穿現(xiàn)象，絕緣電阻不下降，保持在1011。4.以鈮酸鹽為基的陶瓷我國(guó)生產(chǎn)的高頻鈮酸鹽瓷料有兩大類：39三、鐵電電容器陶瓷

鐵電電容器陶瓷種類很多，最重要的是以鈦酸鋇或鈦酸鋇基固溶體為主晶相的鐵電陶瓷。1.鈦酸鋇基瓷的顯微結(jié)構(gòu)

BaTiO3主晶相：鈣鈦礦結(jié)構(gòu)

T居＝120℃

T居>120℃，立方，無(wú)鐵電性

T居<120℃，四方，鐵電相∵T<Tc時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，Ba2+和Ti4+相對(duì)于O2-發(fā)生位移，產(chǎn)生偶極矩，即自發(fā)極化。圖9.4.10BaTiO3晶胞結(jié)構(gòu)三、鐵電電容器陶瓷鐵電電容器陶瓷種類很多，最重要的是以40純BaTiO3常溫：＝1600

T=Tc：＝10000TK，～隨電壓變化大，壓電性和電致伸縮強(qiáng)，燒成收縮大∴常用于制作小型、大容量電容器。2.晶界效應(yīng)的利用

在BaTiO3陶瓷中，除了BaTiO3主晶相以外,其他相統(tǒng)稱為晶界層(或邊界層)，晶界層可能是玻璃相或是晶相，晶界層的存在對(duì)陶瓷性能產(chǎn)生重要的作用或者是決定性的作用。純BaTiO3常溫：＝1600

41圖9.4.11是晶界層示意圖，利用晶界效應(yīng)，可作成大容量的陶瓷電容器。例如：將摻有少量稀土元素（如La）的半導(dǎo)體BaTiO3

陶瓷表面涂以金屬氧化物，如Bi2O3,CuO等，然后在950～1250℃氧化氣氛下熱處理，使金屬氧化物沿晶粒邊界擴(kuò)散，晶界便會(huì)變成絕緣層，而晶粒內(nèi)部仍為半導(dǎo)體，晶粒邊界層厚度d相當(dāng)于電容器的介質(zhì)層,d很小，所以C可以很大?！郌ig.9.4.11的晶界層等效于兩個(gè)電容的串聯(lián)。＝20000～80000，C＝0.5F/45V,適合在100MHz以上電路中使用，在集成電路中很有前途！圖9.4.11晶界層示意圖(a)晶界層為低介電相；(b)等效電路圖圖9.4.11是晶界層示意圖，利用晶界效應(yīng)，可作成大容量的陶42

3.BaTiO3基瓷的配方

在BaTiO3基礎(chǔ)上摻進(jìn)不同的添加物，或采用不同的工藝路