功能陶瓷电介质陶瓷和绝缘陶瓷 高介 半导体电介质陶瓷

1、1半导体电介质陶瓷半导体电介质陶瓷2大多数含大多数含TiO2的材料，无论其的材料，无论其TiO2是以单相还是同其是以单相还是同其它化合物结合形式存在，当处于还原气氛下烧成时材它化合物结合形式存在，当处于还原气氛下烧成时材料均将导电。而添加适量的杂质原子对材料的抗还原料均将导电。而添加适量的杂质原子对材料的抗还原性会产生很大影响。性会产生很大影响。通常受主掺杂原子有利于提高材通常受主掺杂原子有利于提高材料的抗还原能力，而施主原子则将降低材料的抗还原料的抗还原能力，而施主原子则将降低材料的抗还原性。性。若在空气或氧气下退火，大多数材料均可重新获若在空气或氧气下退火，大多数材料均可重新获得高阻抗态。

2、得高阻抗态。阻挡层电容器阻挡层电容器(第三类介电材料第三类介电材料)33出现部分再氧化的介电材料示意图出现部分再氧化的介电材料示意图4阻挡层电容器的制备主要是根据被还原了的化合物可阻挡层电容器的制备主要是根据被还原了的化合物可部分再氧化这一原理，它使得材料表而具有高阻抗特部分再氧化这一原理，它使得材料表而具有高阻抗特性，而内部却是导电的。因此材料的有效介电层厚度性，而内部却是导电的。因此材料的有效介电层厚度为简单氧化层厚度为简单氧化层厚度h0的两倍。相对于全部被氧化的材料的两倍。相对于全部被氧化的材料来说，这种材料的介电常数得到了明显的提高，且两来说，这种材料的介电常数得到了明显的提高，且两者

3、介电常数之比为者介电常数之比为h/2h0 (h是整个材料的厚度）。另一是整个材料的厚度）。另一方面，若每个导电粒子均被绝缘阻挡层包围，则整个方面，若每个导电粒子均被绝缘阻挡层包围，则整个陶瓷中均存在介电特性。陶瓷中均存在介电特性。阻挡层电容器阻挡层电容器(第三类介电材料第三类介电材料)5(a)再氧化层元件再氧化层元件 将约将约0.5mm厚的厚的BaTiO3或或SrTiO3圆片经过还原气氛烧结圆片经过还原气氛烧结等工艺，可制成高阻抗表面氧化层元件。在圆片的表面刷等工艺，可制成高阻抗表面氧化层元件。在圆片的表面刷上银电极涂层，并在大约上银电极涂层，并在大约800下煅烧。银电极涂层含有下煅烧。银电极

4、涂层含有PbO-Bi2O3-B2O3等可形成玻璃态的氧化物，外加约等可形成玻璃态的氧化物，外加约lmol%的受主杂质，如铜。因此在钛酸盐表面形成大约的受主杂质，如铜。因此在钛酸盐表面形成大约10m的绝的绝缘薄层，它可使得电极和半导电钛酸盐相互隔离，并具有缘薄层，它可使得电极和半导电钛酸盐相互隔离，并具有很高的电容特性。由于大部分电容器电压作用于二个介电很高的电容特性。由于大部分电容器电压作用于二个介电薄层上，从而使得工作电压低，一般为薄层上，从而使得工作电压低，一般为10V左右，因此很左右，因此很容易获得单位面积近于容易获得单位面积近于10mFm-2的电容值。的电容值。1.5.7 半导体电介质

5、陶瓷半导体电介质陶瓷阻挡层电容器阻挡层电容器(第三类介电材料第三类介电材料)Reoxidized layer units6 (b)内绝缘阻挡层内绝缘阻挡层导致材料具有很大有效介电常数的再氧化绝缘薄层，其性导致材料具有很大有效介电常数的再氧化绝缘薄层，其性质同压敏电阻相似。由于在半导体晶粒表面上存在着肖特质同压敏电阻相似。由于在半导体晶粒表面上存在着肖特基绝缘阻挡层，这将使得它们具有与两个背对背二极管相基绝缘阻挡层，这将使得它们具有与两个背对背二极管相同的特性。由于其电流必须较低，因而工作电压也受到限同的特性。由于其电流必须较低，因而工作电压也受到限制。为了使材料满足抗高压性能的要求，在电极之间

6、应存制。为了使材料满足抗高压性能的要求，在电极之间应存在大量的这种陶瓷绝缘阻挡层，另外还含有晶界相，在氧在大量的这种陶瓷绝缘阻挡层，另外还含有晶界相，在氧化作用下，其中的氧离子和杂质离子能扩散到晶面。化作用下，其中的氧离子和杂质离子能扩散到晶面。阻挡层电容器阻挡层电容器(第三类介电材料第三类介电材料)Barrier-layer capacitorsInternal barrier layers7 (b)内绝缘层内绝缘层 这些材料的晶体尺寸大约为这些材料的晶体尺寸大约为25微米，若晶体更小微米，若晶体更小(1010cm)，然而在特殊情况下，然而在特殊情况下，BaTiO3瓷可形成瓷可形成n型半型半

7、导体，使导体，使BaTiO3成为半导体陶瓷的方法及过程，称为成为半导体陶瓷的方法及过程，称为BaTiO3瓷的半导化瓷的半导化。 1原子价控制法（施主掺杂法）原子价控制法（施主掺杂法） 2强制还原法强制还原法 3AST法法 4. 对于工业纯原料，原子价控制法的不足对于工业纯原料，原子价控制法的不足1 BaTiO3陶瓷的半导化陶瓷的半导化171原子价控制法（施主掺杂法）原子价控制法（施主掺杂法）BaTiO3瓷的半导化机理瓷的半导化机理p用离于半径与用离于半径与Ba2+相近的相近的La3+、Y3+、Sb3+等三价离子置等三价离子置换换Ba2+离子离子;用离于半径与用离于半径与Ti 4+相近的相近的N

8、b5+ 、Ta5+等五价离等五价离子置换子置换Ti 4+离子离子.在室温下，上述离子电离而成为施主，在室温下，上述离子电离而成为施主，向向BaTiO3提供导带电子（使部分提供导带电子（使部分Ti4+eTi3+），从而），从而V下降（下降（102cm），成为半导瓷。），成为半导瓷。N型（电子型）半导体：自由电子浓度远大于空穴浓度的型（电子型）半导体：自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体杂质半导体p通过施主掺杂由电价控制而得到的半导体，称之为通过施主掺杂由电价控制而得到的半导体，称之为价控价控半导体半导体。施主掺杂浓度应严格限制在较狭窄的范围。否。施主掺杂浓度应严格限制在较狭窄的范围。否则，则，

9、v迅速增大，会成为迅速增大，会成为v很高的绝缘体。很高的绝缘体。1822334132132342xBaOTiTiLaBaxLaOTiBaxxxx42335421252342xTiOTiNbTiBaxNbOTiBaxxx TiTi3+3+=Ti=Ti4+4+e, e, 其中的其中的e e为弱束缚电子，为弱束缚电子，容易在电场作用下运动而形成电导容易在电场作用下运动而形成电导BaTiO3瓷的半导化机理瓷的半导化机理34xxTiTie19电导率与施主杂质含量的关系电导率与施主杂质含量的关系 I I区：电子补偿区区：电子补偿区 IIII区：电子与缺位混合补偿区区：电子与缺位混合补偿区 IIIIII区：

10、缺位补偿区区：缺位补偿区 IVIV区：双位补偿区区：双位补偿区BaTiO3瓷的半导化机理瓷的半导化机理实验发现：施主掺杂量不能太大，否则不能实现半导化，实验发现：施主掺杂量不能太大，否则不能实现半导化，20223324212 23422OxVOTiTiBaOTiBaOxxxx惰性气氛还原气氛真空取决于气氛与温度取决于气氛与温度2. 强制还原法强制还原法BaTiO3瓷的半导化机理瓷的半导化机理BaTiO3陶瓷在真空、惰性气氛或还原气氛中烧成时，将陶瓷在真空、惰性气氛或还原气氛中烧成时，将生成氧空位而使部分生成氧空位而使部分Ti4+Ti3+，可制得，可制得v为为102106cm的半导体陶瓷。（的半

11、导体陶瓷。（空穴型空穴型）烧成气氛为烧成气氛为CO时，化学式表达半导化的结构：时，化学式表达半导化的结构：2422424231 23212xxoxBaTiOxCOBaTiTieOxVxOoV 氧空位213. SiO2掺杂或掺杂或Al2O3、 SiO2和和TiO2共同掺杂共同掺杂 AST （Al2O3SiO2TiO2）法）法 当材料中含有当材料中含有Fe、K等受主杂质时，不利于晶粒半等受主杂质时，不利于晶粒半导化。加入导化。加入SiO2或或AST玻璃（玻璃（Al2O3SiO2TiO2）可以使）可以使上述有害半导的杂质从晶粒进入晶界，富集于晶界，从上述有害半导的杂质从晶粒进入晶界，富集于晶界，从而

12、有利于陶瓷的半导化。而有利于陶瓷的半导化。 AST玻璃可采用玻璃可采用Sol-Gel法制备或以溶液形式加入。法制备或以溶液形式加入。BaTiO3瓷的半导化机理瓷的半导化机理22BaTiO3陶瓷的半导化陶瓷的半导化pAST掺杂的范围较宽，重复性也较好。掺杂的范围较宽，重复性也较好。p含有有害的受主杂质的含有有害的受主杂质的( (如如Fe CuFe Cu、Zn)Zn)等等BaTiO3原料引入原料引入SiO2后，在较高温度下，后，在较高温度下， SiO2可与受主杂质形成硅酸盐玻璃可与受主杂质形成硅酸盐玻璃相，避免其游离存在。这就限制甚至消除了其对半导化的不相，避免其游离存在。这就限制甚至消除了其对半

13、导化的不利影响。另一方面，利影响。另一方面， SiO2本身不会与本身不会与BaTiO3产生化学作用。产生化学作用。pAl2O3的引入也对的引入也对BaTiO3 的半导化有促进作用。当的半导化有促进作用。当BaTiO3中含有过量中含有过量TiO2时，可与时，可与Al2O3生成生成Al2TiO3 ，（，（Al3+e）2+占占据据Ba 2+位置成为施主，从而使材料半导化。当添加位置成为施主，从而使材料半导化。当添加Al2O3、 SiO2和和TiO2后，经过后，经过1240-1260烧结，形成玻璃集结于晶界烧结，形成玻璃集结于晶界位置，不但起到半导化作用，还使晶粒细化。如果受主杂质位置，不但起到半导化

14、作用，还使晶粒细化。如果受主杂质的摩尔分数过大的摩尔分数过大(大于大于0. 1%)则无法形成半导化瓷。则无法形成半导化瓷。23对于工业纯原料，由于含杂量较高，特别是含有对于工业纯原料，由于含杂量较高，特别是含有Fe3+、Mn3+(或或Mn2+)、Cu+、Cr3+、Mg2+、Al3+(K+、Na+)等离子，等离子，它们往往在烧结过程中取代它们往往在烧结过程中取代BaTiO3中的中的Ti4+离子而成为受离子而成为受主，防碍主，防碍BaTiO3的半导化。例如：的半导化。例如：4223341321332342xTixBaOFeTiLaBaxFexLaOTiBaxxxx4. 工业纯原料原子价控法的不足工

15、业纯原料原子价控法的不足BaTiO3瓷的半导化机理瓷的半导化机理24BaTiO3陶瓷的半导化陶瓷的半导化(2) 影响影响BaTiO3陶瓷半导化的因素陶瓷半导化的因素加入物和杂质的影响加入物和杂质的影响 o 施主加入物掺杂浓度对施主加入物掺杂浓度对v有直接的影响，需要控制。有直接的影响，需要控制。o BaTiO3陶瓷中电价低于陶瓷中电价低于2价对价对Ba2+进行置换的，或者电进行置换的，或者电价低于价低于4价对价对Ti4+进行置换的杂质称为进行置换的杂质称为受主杂质。如受主杂质。如Fe、Mn、Cr、Na和和K等。其加入量必须等。其加入量必须严格控制严格控制，否则，否则，将不可能实现陶瓷材料的半导

16、化。将不可能实现陶瓷材料的半导化。o 把居里峰移至需要的温度：把居里峰移至需要的温度： 如如Sn4+对对Ti4+的置换或者的置换或者Sr2+对对Ba2+置换都使置换都使BaTiO3半导半导体陶瓷的居里温度移向低温，体陶瓷的居里温度移向低温， 而而Pb2+对对Ba2+的置换则使居里温度移向高温。的置换则使居里温度移向高温。252526BaTiO3陶瓷的半导化陶瓷的半导化(2) 影响影响BaTiO3陶瓷半导化的陶瓷半导化的因素因素化学计量偏离率的影响化学计量偏离率的影响pTiO2过量时，过量时， v随化学计量随化学计量偏离率的变化要比偏离率的变化要比Ba过量时的过量时的变化平缓。变化平缓。 TiO

17、2稍过量时，陶稍过量时，陶瓷材料的瓷材料的v可达到最低且稳定。可达到最低且稳定。pBaO过量的陶瓷材料耐电强过量的陶瓷材料耐电强度较高，因此也往往采用度较高，因此也往往采用BaO过量的配方来生产过量的配方来生产BaTiO3半导半导陶瓷介质。陶瓷介质。275.2.1 BaTiO3陶瓷的半导化陶瓷的半导化烧成条件和冷却条件的影响烧成条件和冷却条件的影响还原性气氛、缺氧气氛、中性气氛和惰性气氛还原性气氛、缺氧气氛、中性气氛和惰性气氛都有利于都有利于BaTiO3陶瓷的半导化。对于施主掺杂的高纯陶瓷的半导化。对于施主掺杂的高纯BaTiO3瓷瓷料来说，在缺氧气氛中烧成时，不仅可以实现陶瓷材料料来说，在缺氧

18、气氛中烧成时，不仅可以实现陶瓷材料的更充分半导化，而且往往可以有效地拉宽促使陶瓷半的更充分半导化，而且往往可以有效地拉宽促使陶瓷半导化的施主掺杂的浓度范围。保温时间延长，陶瓷材料导化的施主掺杂的浓度范围。保温时间延长，陶瓷材料的的v逐渐升高。逐渐升高。2828292 半导体陶瓷介质及其电容器半导体陶瓷介质及其电容器半导体陶瓷电容器按其结构、工艺可分为三类：半导体陶瓷电容器按其结构、工艺可分为三类：p (表面表面)阻挡层型阻挡层型p (表面还原再表面还原再)氧化型氧化型p 晶界层型。晶界层型。30 表 面 阻 挡 层 型 表 面 还 原 再 氧 化 和 电 价补 偿 型 晶 界 层 型 构 造

19、等 效 电路 介 质 M S 势 垒 M I S 晶 界 势 垒 比 容 0.35 0.5 f cm2 (可 达 0.1 1 f cm2) 0.035 0.05 f cm2 0.014 0.03 f cm2 耐 压 12V 25V 50V(可 达 100V) 绝 缘 电阻 0.5M cm2 10M cm2 300M cm2 (可 达 1010 cm2) tg 5 5 5 特 点 容 量 大 ， 耐 压 低 绝 缘 性 差 ， 不 实 用 于 晶体 管 电 路 中 耐 压 比 表 面 阻 挡 层 型 要高 ， 但 单 位 面 积 容 量 小 容 量 较 大 (0=20000 80000) 耐 压

20、 高 ， 绝 缘 性 好 ，可 靠 性 高 ，可 在 低 压 、低 阻 抗 的 晶 体 管 线 路中 作 宽 频 带 旁 路 电 容器 312 半导体陶瓷介质及其电容器半导体陶瓷介质及其电容器阻挡层型阻挡层型o 当半导体表面淀积一层金属。形成金属当半导体表面淀积一层金属。形成金属-半导体接触时，半导体接触时，可根据二者功函数的大小有欧姆接触、中性接触和阻挡可根据二者功函数的大小有欧姆接触、中性接触和阻挡层三种接触形式。层三种接触形式。o 对于对于N型半导体而言，当金属的功函数大于半导体功函型半导体而言，当金属的功函数大于半导体功函数时，为阻挡层接触。这时半导体中的电子进入金属界数时，为阻挡层接

21、触。这时半导体中的电子进入金属界面，形成正电荷积累的空间电荷区面，形成正电荷积累的空间电荷区(即阻挡层即阻挡层)，同时产生，同时产生自建电场并其有表面势垒。随着外加偏压极性和大小改自建电场并其有表面势垒。随着外加偏压极性和大小改变，空间电荷及势垒宽度发生变化，其势垒电容效应构变，空间电荷及势垒宽度发生变化，其势垒电容效应构成了阻挡层电容。成了阻挡层电容。o 通常通常BaTiO3半导瓷的电极为氧化气氛中的烧渗银层。如半导瓷的电极为氧化气氛中的烧渗银层。如果在瓷片两面均制作阻挡层，则可作为无极性电容器应果在瓷片两面均制作阻挡层，则可作为无极性电容器应用于交流电路中。这是一种用于交流电路中。这是一种

22、低电压大容量电容器低电压大容量电容器。322 半导体陶瓷介质及其电容器半导体陶瓷介质及其电容器o 阻挡层型阻挡层型：利用金属电极与半导体陶瓷的表面形成很薄：利用金属电极与半导体陶瓷的表面形成很薄接触势垒层作为介质层；接触势垒层作为介质层；o 氧化层型氧化层型：利用在半导体陶瓷的表面上通过适当的氧化：利用在半导体陶瓷的表面上通过适当的氧化形成形成0.01100m的绝缘层作为介质层。的绝缘层作为介质层。这两种介质都是以半导体陶瓷的表面层作为介质层的，又这两种介质都是以半导体陶瓷的表面层作为介质层的，又称为称为表面层型表面层型。这样利用了铁电陶瓷的很高的。这样利用了铁电陶瓷的很高的，有效地，有效地减

23、薄了介质层厚度，是制备减薄了介质层厚度，是制备微小型陶瓷电容器微小型陶瓷电容器的有效途径。的有效途径。33表面型半导体陶瓷电容器表面型半导体陶瓷电容器表面型电容器的显微结构为晶粒半导而表面为高阻介质表面型电容器的显微结构为晶粒半导而表面为高阻介质层。整个结构相当于电容器的串联。由于介质层的电阻层。整个结构相当于电容器的串联。由于介质层的电阻远大于半导体瓷的电阻，因此两个介质层承担主要的压远大于半导体瓷的电阻，因此两个介质层承担主要的压降，半导体瓷的压降可忽略不计。降，半导体瓷的压降可忽略不计。CCR以以BaTiO3为主为主表面绝缘化体内半导化34优点：优点：o 比体积电容大比体积电容大o 工艺

24、简单，价廉工艺简单，价廉缺点：缺点：o 介质损耗偏大介质损耗偏大o 工作电压偏低工作电压偏低o 绝缘电阻较小绝缘电阻较小o 电容随温度变化大电容随温度变化大制备工艺：制备工艺：12801350烧成烧成10001100还原处理还原处理900950大气中再氧化大气中再氧化表面型半导体陶瓷电容器表面型半导体陶瓷电容器35晶界层（晶界层（BL）半导体陶瓷电容器）半导体陶瓷电容器BL电容器是利用陶瓷中的晶界效应。电容器是利用陶瓷中的晶界效应。显微结构为晶粒半导而晶界为高阻绝缘层显微结构为晶粒半导而晶界为高阻绝缘层(0.52m )。整个结构相当于许多电容器的串联和并联。整个结构相当于许多电容器的串联和并联

25、。使整个晶界层陶瓷的使整个晶界层陶瓷的非常高非常高。GBCGCBRGRBSrTiO3为主为主GB2 半导体陶瓷介质及其电容器半导体陶瓷介质及其电容器36晶界电阻晶界电阻RB晶粒电阻晶粒电阻RG时，可用串联模型时，可用串联模型设比容为设比容为C（单位面积的容量）（单位面积的容量）又设又设 为晶界厚度为晶界厚度 为原材料（为原材料（BaTiO3）的介电系数）的介电系数 ，又设晶粒直径为，又设晶粒直径为d，材料总厚度，材料总厚度D一般一般 ，则，则 nnlllC 22111nlll 21bn 21blnC1dl dDn 晶界层电容器的视在（表现）介电系数晶界层电容器的视在（表现）介电系数37 将将

26、代入得代入得 设设l=1，d=50m，b=1000（一般为（一般为20003000）得）得0=50000， 可见晶界层电容器视在系数很大。可见晶界层电容器视在系数很大。 bldDC1DC0DldDb0bld038BL电容器的制备工艺：电容器的制备工艺：p 与普通陶瓷电容器大致相同，差别仅在于晶界绝缘化工艺。与普通陶瓷电容器大致相同，差别仅在于晶界绝缘化工艺。p 首先在首先在BaTiO3或（或（Ba，Sr）TiO3中进行半导掺杂（中进行半导掺杂（Nb、Y、La、Dy），第一次烧结使其形成），第一次烧结使其形成n型半导晶粒（型半导晶粒（n）。然）。然后在瓷表面涂上高温下形成玻璃相的氧化物（后在瓷表

27、面涂上高温下形成玻璃相的氧化物（Pb、Mn、Cu、Bi、B的氧化物），进行第二次烧结，涂覆的氧化物沿开口的氧化物），进行第二次烧结，涂覆的氧化物沿开口气孔和晶界迅速扩散渗透到陶瓷内部，此时液相扩散进入晶气孔和晶界迅速扩散渗透到陶瓷内部，此时液相扩散进入晶界，形成绝缘层（界，形成绝缘层（i），构成），构成nin结构。结构。p晶界上形成薄薄的晶界上形成薄薄的v可达可达10121013cm固溶体绝缘层，固溶体绝缘层，尽管陶瓷的晶粒内部仍为半导体，但是整个陶瓷体表现为尽管陶瓷的晶粒内部仍为半导体，但是整个陶瓷体表现为高达高达(28)104，甚至更高的绝缘体介质。，甚至更高的绝缘体介质。39p 也可以在

28、第二次氧化烧结时，在晶界形成化学的也可以在第二次氧化烧结时，在晶界形成化学的氧吸附及金属空位（锶空位），从晶界向晶粒表面氧吸附及金属空位（锶空位），从晶界向晶粒表面扩散，在晶粒表层形成高空位浓度的受主态或界面扩散，在晶粒表层形成高空位浓度的受主态或界面补偿态。补偿态。i：绝缘晶界层：绝缘晶界层c：晶粒表面抵消层：晶粒表面抵消层n：半导化晶粒：半导化晶粒BL电容器能带图402 半导体陶瓷介质及其电容器半导体陶瓷介质及其电容器o晶界层型应用晶界层型应用很高、抗潮性良好、可靠性高。与普通陶瓷电容器比较其很高、抗潮性良好、可靠性高。与普通陶瓷电容器比较其随温度的变化较平缓、工作电场强度较高，是一种比较

29、适随温度的变化较平缓、工作电场强度较高，是一种比较适宜的宽带宜的宽带(约约1GHz)旁路电容器。旁路电容器。晶界层型制备工艺流程晶界层型制备工艺流程414142424343施主掺杂剂施主掺杂剂消除受主杂质对半导化毒害和促进陶瓷材料半导化。消除受主杂质对半导化毒害和促进陶瓷材料半导化。44用途用途 彩电、激光器、雷达、电子显微镜、彩电、激光器、雷达、电子显微镜、X光机及各种测光机及各种测试仪器的倍压电源电路、交流电断路器等试仪器的倍压电源电路、交流电断路器等中高压中高压电器线电器线路，军事天线的发射及接收设备。路，军事天线的发射及接收设备。o 反铁电陶瓷制造的储能电容器具有储能密度高和储能释放反

30、铁电陶瓷制造的储能电容器具有储能密度高和储能释放充分的突出特点。反铁电陶瓷还可用来制作高压电容器、充分的突出特点。反铁电陶瓷还可用来制作高压电容器、高介电容器、陶瓷电阻等。高介电容器、陶瓷电阻等。3 反铁电介质陶瓷（反铁电介质陶瓷（PbZrO3）45领域领域用途用途具体设备和系统具体设备和系统送电、配电、供送电、配电、供电系统电系统电压分担电压分担遮断器，避雷器遮断器，避雷器零相检测零相检测相负载控制，漏电检查相负载控制，漏电检查载波耦合载波耦合自动检测，负载集中控制自动检测，负载集中控制高压电源高压电源倍压整流电路倍压整流电路复印机电源，大型照明电源复印机电源，大型照明电源脉冲电压发生电路脉

31、冲电压发生电路激光电源，大型电磁开关电源激光电源，大型电磁开关电源高频感应电路高频感应电路热处理炉，冶炼熔炉热处理炉，冶炼熔炉视频设备视频设备电容量补偿电容量补偿视频设备的阴极射线管视频设备的阴极射线管中高压陶瓷电容器用途中高压陶瓷电容器用途46分类及特点：分类及特点：p BaTiO3：铁电体，介电常数大，但介电损耗较大，：铁电体，介电常数大，但介电损耗较大，介电常数随电压变化大。介电常数随电压变化大。 p SrTiO3：常温下顺电体，介电常数随电压变化小，：常温下顺电体，介电常数随电压变化小，介质损耗低，抗电强度高。但介电常数仅为介质损耗低，抗电强度高。但介电常数仅为250左右。左右。p纯纯

32、SrTiO3、BaTiO3难以满足要求，必须进行掺杂改难以满足要求，必须进行掺杂改性。性。 SrTiO3作为中高压电容器介质优于作为中高压电容器介质优于BaTiO3 。p 反铁电体反铁电体PLZT：介电常数与铁电陶瓷相近，耐压：介电常数与铁电陶瓷相近，耐压较好，适于作中高压电容器介质材料。较好，适于作中高压电容器介质材料。3 反铁电介质陶瓷（反铁电介质陶瓷（PbZrO3）中高压陶瓷电容器中高压陶瓷电容器47PEPEST的电滞回线的电滞回线Tc=-250，常温：顺电体，常温：顺电体Tc=120，常温：铁电体，常温：铁电体BT的电滞回线的电滞回线PLZT的电滞回线的电滞回线反铁电体反铁电体PE3

33、反铁电介质陶瓷（反铁电介质陶瓷（PbZrO3）48反铁电体与铁电体不同之处在于：反铁电体与铁电体不同之处在于：o 当外加作用电场强度降至零时。反铁电体没有剩余极当外加作用电场强度降至零时。反铁电体没有剩余极化，极化强度也降为零，而铁电体则有剩余极化化，极化强度也降为零，而铁电体则有剩余极化Pr。当。当作用于反铁电体的电场强度由弱逐渐增强，由线性特作用于反铁电体的电场强度由弱逐渐增强，由线性特征转变为非线性时，反铁电性即相变为铁电体。而当征转变为非线性时，反铁电性即相变为铁电体。而当电场强度降低。由非线性特征转变为线性时，铁电体电场强度降低。由非线性特征转变为线性时，铁电体又相变为反铁电体。又相变为反铁电体。o 所以所以当材料由反铁电体相变为铁电体时，必伴随着材当材料由反铁电体相变为铁电体时，必伴随着材料极化强度迅速增大料极化强度迅速增大，材料中几乎所有反铁电体都相，材料中几乎所有反铁电体都相变为铁电体时，极化强度趋于饱和变为铁电体时，极化强度趋于饱和Pmax（相应于饱和场（相应于饱