电子陶瓷材料的电介质性能研究
一文详解MLCC电容的介质类别和温度系数

一文详解MLCC电容的介质类别和温度系数温度系数指温度变化时,电子元件特定物理量的相对变化,单位为ppm/°C,最常见的是电阻温度系数(temperature coefficient of resistance,TCR)和电容温度系数(temperature character of capacitor,TCC)。
前者较直观,如MCR01S电阻器的TCR在-55~+155温度范围内为±400ppm/°C,这容易理解。
BOM表中的MLCCMLCC电容器的温度特性有些繁杂,常以C0G、X5R、X7R、X7T、X8R、X6S、Y5V、Z5U等字母组合表示。
这些代码由美国电工协会(EIA)标准确定,分别代表了不同温度特性的电容器类别。
陶瓷电容器类别根据电容器使用的陶瓷介质不同,EIA-198标准把陶瓷电容器分为两类,I类陶瓷电容器、II类陶瓷电容器。
MLCC的温度特性I类陶瓷电容器I类陶瓷电容器采用EIA I类材料——C0G(NP0)电介质,这是一种添加有铷、钐和一些其它稀有氧化物的高性能陶瓷材料。
这种陶瓷的电容器电气性能最稳定,容量较基准值变化往往远小于1pF,基本上不随温度、电压、时间的改变,属超稳定型、低损耗电容材料类型,适用在对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频电路中。
EIA标准采用“字母+数字+字母”代码表示Ⅰ类陶瓷温度系数(TCC)。
比如常见的C0G陶瓷电容器的意义是:C:表示电容温度系数的有效数字为0ppm/℃;0:表示有效数字的倍乘因数为-1(即10的0次方);G:表示随温度变化的容差为±30ppm。
Ⅰ类陶瓷电容器的温度特性代码这样,C0G电容器的温度系数(TCC)为:0×(-1)ppm/℃±30ppm/℃。
而相应的其他Ⅰ类陶瓷的温度系数,例如U2J电容TCC为:-750 ppm/℃±120 ppm/℃。
II类陶瓷电容器II类陶瓷电容器采用EIA II类温度稳定型电介质。
陶瓷电容的材料

陶瓷电容的材料全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:陶瓷电容是一种常见的电子元件,用于在电路中储存和放出电荷。
它由陶瓷材料制成,具有高介电常数和低介电损耗,因此在高频电路和电源稳压器等领域有着广泛的应用。
下面我们将详细介绍陶瓷电容的材料及其特点。
一、陶瓷电容的材料种类1. 氧化铝陶瓷电容:氧化铝是一种硬质的陶瓷材料,具有优异的绝缘性能和高介电常数,因此被广泛应用于陶瓷电容中。
氧化铝陶瓷电容具有较高的电容密度和稳定性,可用于高频电路和高温环境下的应用。
2. 钛酸钡陶瓷电容:钛酸钡是一种具有极高介电常数和低介电损耗的陶瓷材料,被广泛用于陶瓷电容的制造。
钛酸钡陶瓷电容具有优异的频率特性和稳定性,适用于高频电路和天线等领域。
3. 陶瓷电容:除了氧化铝和钛酸钡外,还有其他种类的陶瓷材料被用于制造陶瓷电容,如氮化硅陶瓷、钛酸锶陶瓷等。
这些材料具有不同的介电性能和应用范围,可以根据具体的电路设计需求来选择适合的陶瓷材料。
二、陶瓷电容的特点1. 高介电常数:陶瓷材料具有相对较高的介电常数,使得陶瓷电容具有较大的电容密度,适合用于储存和放出电荷。
2. 低介电损耗:陶瓷电容具有较低的介电损耗,能够保持较高的电容稳定性和频率特性,适合用于高频电路和微波设备。
3. 耐高温性能:由于陶瓷材料具有较高的热稳定性,陶瓷电容具有良好的耐高温性能,可以在高温环境下长期稳定工作。
4. 耐湿气性能:陶瓷电容具有较高的绝缘性能和耐湿气性能,能够保持电容器的稳定性和可靠性,适合在潮湿环境中的应用。
5. 尺寸小巧:陶瓷电容的尺寸通常较小,便于在电路板上进行布置和安装,节省空间。
三、陶瓷电容的应用领域1. 通信设备:陶瓷电容广泛应用于通信设备中,用于天线匹配、滤波器和功率放大器等部件。
2. 电源稳压器:陶瓷电容在电源稳压器中起着重要作用,用于滤波器和去耦电容等功能。
3. 无线传感器:陶瓷电容也被广泛用于无线传感器中,用于信号调理和射频天线的匹配。
pzt材料的相对介电常数

pzt材料的相对介电常数PZT材料,全称铅酸钛压电陶瓷材料,是一种广泛应用于压电器件和声波器件的非线性材料。
其具有优异的压电性能、介电性能和机械性能,是一种在电声领域中应用最广泛的功能材料之一。
PZT材料的相对介电常数是指在外加电场下,其电介质中存储电能密度与真空中存储电能密度之比,标志为εr。
PZT材料的相对介电常数是PZT材料的一个重要的物理参数,它直接影响到材料的电性能和声学性能。
PZT材料的相对介电常数通常是比较大的,其数值可以高达几百到几千之间。
这是由于材料的微观结构和化学组分引起的。
PZT材料为铅酸钛钙锆酸铅钠钛酸铅等氧化物的固溶体,在晶体中有大量的离子极化现象发生。
在外加电场作用下,离子发生位移和电极化,导致PZT 材料的相对介电常数相对较大。
PZT材料的相对介电常数与温度、频率和材料成分等因素有关,通常会随着这些因素的变化而发生一定的变化。
PZT材料的相对介电常数是影响其应用性能的重要因素之一。
这个参数的数值越大,材料的电极化能力就越强。
这意味着PZT材料可以更好地应用于一些高性能的应用场合。
例如,PZT材料可以制成高灵敏度的压电传感器和压电换能器,在机械振动信号的检测和转化方面应用广泛。
此外,PZT材料还可以用于声波振荡和其它试验领域,因其具有卓越的声学和振动特性,而广泛受到研究者的青睐。
总之,PZT材料的相对介电常数是该材料电性能和声学性能的一个重要指标。
其数值反映了材料的电介质性能,直接影响着压电器件和声波器件的生成和应用。
随着该材料在电子、通信、声学、生物医学等领域中的广泛应用,人们对其相对介电常数的研究也越来越深入。
相信在未来的发展进程中,该材料的相对介电常数会得到不断优化和提高,更好地满足人们的实际需求。
电子陶瓷7.2压电陶瓷的主要参数

电能转变所得的机械能 机械能转变所得电能 k2 输入的电能 输入的机械能 或
k2
K是压电材料进行机械能-电能转换的能力反映。它与 材料的压电系数、ε和弹性常数等有关,是一个比较综合的 参数。 机电耦合系数反映了机械能和电能之间的转换效率, 由于转换不可能完全,总有一部分能量以热能、声波等形 式损失或向周围介质传播,因而K总是小于1的。
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
压电陶瓷作为介电材料,可用介电系数ε,介电损耗tgδ,
绝缘电阻率ρ和抗电强度Eb等表征。
作为压电材料,还必须补充一些参数: 1、压电系数d、g 2、机电耦合系数k 3、机械品质因素Q
4、频率系数N
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
1、压电系数d 单位机械应力T所产生的极化强度P
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§7-2 压电陶瓷的主要参数
4、频率系数N 压电振子的谐振频率fr与振动方向上线度的乘积。
N frL
L
只与材料性质相关,而与尺寸因素无关。
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d P / T (C/N) 正压电效应
或:单位电场强度V/x所产生的应变△x/x 逆压电效应 d (x / x) /(V / x) x / V (m/V) 常用的为横向压电系数 d31 和纵向压电系数 d33 (脚 标第一位数字表示压电陶瓷的极化方向;第二位数字表
示机械振动方向)。四方钙钛矿结构有五个非零的压电
‹#›/228
§7-2 压电陶瓷的种材料由于振动方式不同,k值也不同。 常用的有横向机电耦合系数k31、纵向机电耦合系数k33 、 以及沿圆片的半径方向振动的平面机电耦合系数kp(或 称径向机电耦合系数kr)。
氧化铝陶瓷的介电常数

氧化铝陶瓷的介电常数氧化铝陶瓷是一种常见的陶瓷材料,具有良好的物理和化学性质。
它的介电常数是指在电场作用下,材料中的电介质对电场的响应能力。
介电常数是一个重要的参数,它决定了材料的介电性能和应用范围。
介电常数可以分为静电介电常数和动态介电常数。
静电介电常数是在静态电场下测量的,动态介电常数是在高频电场下测量的。
在氧化铝陶瓷中,静电介电常数通常较高,约为9-10左右,而动态介电常数较低,约为8-9左右。
这是因为在静态电场下,氧化铝陶瓷中的电子和离子很难在短时间内重新排列,导致电场的响应能力较低。
而在高频电场下,电子和离子可以更快地重新排列,使得电场的响应能力增加。
介电常数还与材料的晶体结构和纯度有关。
在氧化铝陶瓷中,晶体结构通常为六方最密堆积结构,晶格中的氧离子和铝离子排列有序,使得氧化铝陶瓷具有良好的结晶性和热稳定性。
同时,纯度也会影响介电常数,杂质的存在会降低材料的介电性能。
因此,制备高纯度的氧化铝陶瓷是提高介电常数的关键。
介电常数还与频率和温度有关。
随着频率的增加,氧化铝陶瓷的介电常数会略微下降。
这是因为在高频电场下,电子和离子的响应速度增加,导致电场的响应能力降低。
而在一定频率范围内,氧化铝陶瓷的介电常数基本保持稳定。
对于温度的影响,一般来说,氧化铝陶瓷的介电常数会随温度的升高而增加。
这是因为温度的升高会增加材料内部的热运动,电子和离子的响应能力增强,从而提高了介电常数。
介电常数对氧化铝陶瓷的应用有重要影响。
由于氧化铝陶瓷具有较高的介电常数,它被广泛应用于电子器件、绝缘材料、电容器等领域。
在电子器件中,氧化铝陶瓷可用作介电材料,用于制备电容器、电阻器等元件。
在绝缘材料中,氧化铝陶瓷可用作绝缘层,提供良好的绝缘性能。
在电容器中,氧化铝陶瓷作为电介质,可以存储和释放电荷,实现能量的储存和传输。
氧化铝陶瓷的介电常数是指在电场作用下,材料对电场的响应能力。
它受到静态电场、动态电场、晶体结构、纯度、频率和温度等因素的影响。
介电材料

• (1)高的体积电阻率(室温下大于1012Ωm)和高介电强 度(>104kVm-1),以减少漏导损耗和承受较高的电压。
• (2)高频电场下的介电损耗要小(tanδ一般在2×10-4~ 9×10-3范围内)。介电损耗大,会造成材料发热,使整机 温度升高,影响工作。另外,还可能造成一系列附加的衰 减现象。
第一章
电介质陶瓷
第一节 电介质陶瓷
• 电介质陶瓷是指电阻率大于108Ωm的陶瓷材料,能承受较强 的电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性,可分为电绝缘 陶瓷和电容器陶瓷。随着材料科学的发展,在这类材料中又相 继发现了压电、铁电和热释电等性能,因此电介质陶瓷作为功 能陶瓷又在传感、电声和电光技术等领域得到广泛应用。
2、滑石的相变 120~200℃,脱去吸附水 1000℃,脱去结构水,转变为偏硅酸镁
3MgO 4SiO2 H 2O 3(MgO SiO2 ) SiO2 H 2O
1557℃,再次失去Si,生成镁橄榄石
2(MgO SiO2 ) 2MgO SiO2 SiO2
§ 1-2 典型低介装置瓷
• ( 3)机械强度要高,因为装置瓷在使用时,一般都要承 受较大的机械负荷。通常抗弯强度为 45~300Mpa,抗压 强度为400~2000Mpa。 • (4)良好的化学稳定性,能耐风化、耐水、耐化学腐蚀, 不致性能老化。
陶瓷基片
电子用陶瓷零件
陶瓷封装
• 电绝缘陶瓷材料按化学组成分为氧化物系和非氧化物系两 大类。氧化物系主要有Al2O3和MgO等电绝缘陶瓷,非氧 化物系主要有氮化物陶瓷,如Si3N4、BN、AlN等。大量 应用的主要有以下几个多元系统陶瓷:
• BaO-Al2O3-SiO2 系统; Al2O3-SiO2 系统; MgO- Al2O3-SiO2 系统;CaO- Al2O3-SiO2系统;ZrO2- Al2O3-SiO2系统。
敏感陶瓷
1、电绝缘陶瓷 —— 主要用于电子设备中安装、固定、支 撑、保护、绝缘、隔离以及连接各种无线
电零件和器件。(高频绝缘子、插座、瓷
管基板、瓷环等)。
11
Al2O3 绝缘陶瓷是应用最广的,达 90% 以上,机械强度
高、绝缘性好、热导率小,耐腐蚀,——常用作电子 电路的基片。 BeO 陶瓷的优点是热导率高,高温下绝缘性好 —— 适 宜作散热片。 半导体元件和电路对材 料的要求:高性能、小体积 ;导热率大、密度高、容易 小型化。
与传统陶瓷相比,功能陶瓷具备了一些特殊性能 ( 热、机械、化学、电磁、光)。 其功能的实现主要来自于它所具有的特定的电绝缘 性、半导体性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物
适应性等。
电 子 陶 瓷 磁 性 陶 瓷 敏 感 陶 瓷 超 导 陶 瓷
光 学 陶 瓷
生 物 陶 瓷
1
介电材料
电介质功能材料
铁电材料 压电材料 敏感电介质材料
12
SiC、 BN 和 AlN(碳化硅、立方氮化硼和氮化铝)也 属于导热率高,散热快的材料。
SiC的晶体结构和金刚石相似,其中 部分硅代替了部分碳的位置。
这种结构强固、致密,机械强
度高,适宜用作电子线路的基板。
13
2、电容器陶瓷
电容器的性能要求:耐较高电压,不易被击穿,介电常数高
——因此体积可以做得很小。 ,高频下可靠地工作。
电 功 能 材 料
电导体功能材料
导电材料 快离子导体 电阻材料 超导电体
2
1.导电性
材料的导电性以其电导率来度量,表明材料
在电场中传递电荷的能力。载流子数目n、每个载
流子的电荷 q 以及载流子的迁移率 ,决定了材料
的电导率或电阻率。
钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷的研究进展
收稿日期:2020-12-11基金项目:河南省科技攻关项目(202102210021);河南省高等学校重点科研项目(19A510017;21B430007);河南省大学生创新创业项目(S202011834015);黄河科技学院项目(2020xscxcy033)作者简介:吕梦涵(1999—),女,河南许昌人,本科生,所学专业为单片机程序及应用。通信作者:张洋洋,副教授,E-mail:yyzhang@hhstu.edu.cn。
钛酸铋钠基无铅铁电陶瓷的研究进展吕梦涵,郭刚昕,张开远,李 慧,张洋洋(黄河科技学院工学部,河南郑州450063)摘要:钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称BNT)具有优异的铁电性能,研究发现在BNT的多元体系固溶体的准同型相界(MPB)附近可以获得优异的电学性能,因此受到大量学者研究关注。分析了近年来BNT基无铅铁电陶瓷在电致应变、热释电和储能领域的研究进展,着重介绍了BNT基铁电陶瓷改性后的性能,并对BNT基无铅铁电陶瓷体系的特性进行了总结和展望。关键词:钛酸铋钠;无铅;铁电陶瓷;复合;掺杂中图分类号:TQ174.75 文献标识码:A 文章编号:2096-790X(2021)08-0062-09DOI:10.19576/j.issn.2096-790X.2021.08.014
ResearchProgressofLeadfreeFerroelectricCeramicsBasedonSodiumBismuthTitanateLyuMenghan,GuoGangxin,ZhangKaiyuan,LiHui,ZhangYangyang(FacultyofEngineering,HuangheS&TCollege,ZhengzhouCity,HenanProvince450063)Abstract:Sodiumbismuthtitanate(Bi0.5Na0.5TiO3,referredtoasBNT)hasexcellentferroelectricproperties.ItisfoundthatexcellentelectricalpropertiescanbeobtainedneartheMPBofthemulticomponentsystemsolidsolutionofBNT,whichisstudiedbyalargenumberofscholars.Inthispaper,theresearchprogressofBNTbasedleadfreeferroelectricceramicsinthefieldsofelectrostrain,pyroelectricandenergystorageinrecentyearsisanalyzed.ThepropertiesofBNTbasedferroelectricceramicsaftermodificationareemphaticallyintroduced.Furthermore,thecharacteristicsofBNTbasedleadfreeferroelectricceramicsystemaresummarizedandprospected.Keywords:sodiumbismuthtitanate;leadfree;ferroelectricceramics;compound;doping
【大学】电子陶瓷材料
9.4 敏感陶瓷
2 压敏陶瓷
压敏半导体陶瓷是指电阻值与外加 电压成显著的非线性关系的半导体 陶瓷,其电阻值在一定电压范围内 可变,加上电极,便为压敏电阻器。
曲线1为ZnO压敏陶瓷电阻的I-V特 性,曲线2为SiC的压敏陶瓷电阻器 的I-V特性,曲线3为一般线性电阻 器的I-V特性。
I
V c
整理课件
9.2 陶瓷材料的结构和性质
2 陶瓷材料的性质
许多陶瓷材料同时具有离子键和共价键 ——由于离子键的存在而导致的陶瓷材料具有可见光可以完全 透过、可吸收红外光、低温时导电性较低、高温时具有离子导 电性等特性。 ——由于共价键具有方向性,从而导致物质无法紧密堆积,对 陶瓷材料的密度和热膨胀会有明显的影响。
图9.16 ZnO压敏陶瓷晶界相的相分布
整理课件
9.4 敏感陶瓷
3 气敏陶瓷
其电阻特性主要由其晶粒之间内边界层与晶粒之间势垒特性所决定。
一般认为气敏半导体陶瓷的导电机理如下。对于ZnO、SnO2和 Fe2O3等还原类型n型半导体陶瓷,若被吸附的气体为氧、氯等吸 引电子的氧化性气体时,则电子从陶瓷体转移到被吸附的气体, 使半导体空间电荷层的电子密度减小,因而半导体陶瓷的电阻率 增大,电阻值增大;如果被吸附的是能提供电子的还原性气体, 如H2、CO、烷和烃等,电子将由被吸附的气体分子向陶瓷体转 移,使n型半导体空间电荷层的电子密度增加,陶瓷体的电阻值 减小。并且,这种反应是可逆的。
整理课件
9.5 介电陶瓷
3 热释电陶瓷
除因机械应力的作用而引起电极化(压电效应)外,某些晶体中 还可以由于温度变化而产生电极化。这种介质因温度变化而引起 表面电荷变化的现象称为热释电效应。 具有热释电效应的必要条件是自发极化。 热释电陶瓷与单晶相比有不少优点。一是易于制备大面积的材料, 成本低,力学性能和化学性能稳定,便于加工;二是居里温度高, 在通常条件下基本上不会退极化;三是可过多种离子的掺杂和取 代,在相当大的范围内对这种陶瓷材料的性能进行调整,如热释 电系数、介电常数和介电损耗等。
预烧温度对PbO_SrO_BaO_Nb_2O_5系统铁电陶瓷介电性能的影响
预烧温度对PbO-SrO-BaO-Nb2O5系统铁电陶瓷介电性能的影响吴顺华 李辉亮(天津大学电子工程系300072)摘 要:采用普通的电子陶瓷工艺制备了P bO-Sr O-BaO-Nb2O5(PSBN)系统铁电陶瓷,研究了不同的预烧温度对P SBN陶瓷介电性能的影响。
关键词:预烧,铁电陶瓷,介电性能1.引言PSBN系统铁电陶瓷具有钨青铜结构[1],近年来很多人对SBN进行了研究。
[2][3][4]然而对PSBN的研究很少见,我们把PSBN作为一种介质材料进行研究,发现其有介电系数高,容量随温度变化平稳等优点。
其中预烧温度对PSBN的介电性能有重要的作用,这是由于在预烧过程中,原材料之间发生反应,放出一些气体,这样得到新生态氧化物,其活性大,易于参加固相反应,生成致密陶瓷。
另一方面也避免了在烧结过程中产生的气体不易排出,减少了陶瓷的气孔率和收缩率,使介电性能得到改善。
本文就具有钨青铜结构的PSBN系统陶瓷的预烧温度对介电性能的影响进行较全面的研究。
2.试验过程选用市售化学纯Pb3O4,分析纯SrCO3、BaCO3、Nb2O5以及少量TiO2、MnCO3,用适当比例配料,用铁球加酒精球磨1.5小时,干燥后分别在1160℃、1170℃、1180℃、1200℃预烧2.5小时,随炉冷却。
把预烧得到的熔块和玻璃球磨粉碎后干压成型,然后在1180℃温度下烧结;首先从200℃开始每半小时升温50℃,直到550℃后自由升温到1180℃保温2h,随炉冷却然后涂银、焊引线,以备分析测试。
用4278电桥配备温箱在1kHz频率下测量C—T曲线及tg D—T曲线;用ZC36型超高阻测试仪测量样品的绝缘电阻;用X—射线衍射仪测定物相。
3.试验结果与分析图1为不同预烧温度下PSBN样品的介电系数随预烧温度的变化,从图中看出随着预烧温度的提高,系统的介电系数增加。
介质损耗和绝缘电阻随预烧温度的变化示于图2和图3。
从图得知在1180℃温度下预烧2.5小时的瓷料其绝缘电阻最高Q=10118;介质损耗最小tg D≤180×10-4。
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电子陶瓷材料的电介质性能研究
近年来,电子陶瓷材料作为一种重要的功能材料,被广泛应用于电子器件和通
信设备中。
其中,电子陶瓷材料的电介质性能是其应用的关键指标之一。
在本文中,将就电子陶瓷材料的电介质性能进行研究与探讨。
电介质是电子陶瓷材料的重要性能之一,它决定了材料的导电性和电容性。
电
介质性能的研究主要包括材料的介电常数、损耗因子和绝缘电阻等方面。
首先,介电常数是电子陶瓷材料电介质性能的重要指标之一。
介电常数是电介
质对电场响应能力的度量,可以简单地理解为材料在电场中的电极化能力。
对于电子陶瓷材料而言,高介电常数对应着材料在电场作用下的强电极化效应,这一性能可以用来实现电容器的高电容性能。
因此,研究电子陶瓷材料的介电常数是提高其电介质性能的重要途径之一。
其次,损耗因子是电子陶瓷材料电介质性能的另一个关键指标。
损耗因子是衡
量电子陶瓷材料在电场中损耗能力的参数,也可以看作是材料的电导率与其介电常数之间的比值。
低损耗因子对于电子器件的工作稳定性和传输效率都至关重要。
因此,研究降低电子陶瓷材料的损耗因子,提高其电介质性能具有重要的现实意义。
此外,绝缘电阻也是电子陶瓷材料电介质性能研究中需要关注的方面。
绝缘电
阻反映了材料在电场中的绝缘能力,是衡量材料绝缘性能的重要参数。
对于电子器件而言,较高的绝缘电阻可以减少导电损耗,提高设备的工作效率。
因此,提高电子陶瓷材料的绝缘电阻是提升其电介质性能的关键所在。
在电介质性能研究中,除了上述指标之外,也需要考虑材料的微观结构和化学
成分对电性能的影响。
电子陶瓷材料通常由金属氧化物组成,其晶格结构和晶体缺陷对电介质性能有着重要影响。
此外,添加不同的掺杂物或改变材料的配比也可以调控材料的电介质性能。
总结起来,电子陶瓷材料的电介质性能研究对于提高其应用性能具有重要意义。
在研究中,我们需要关注介电常数、损耗因子和绝缘电阻等重要指标,并探究材料微观结构和化学成分对电性能的影响。
通过这些研究,我们可以为电子陶瓷材料的设计和应用提供更加可靠和高效的方案。
希望本文的探讨能为相关领域的研究人员提供一些有益的启示和参考。