《电子材料》试题及答案第3章高介电容器瓷

第3章高介电容器瓷试题及答案

1.简述电容器瓷的分类及其各自的特点。电容器瓷的主要瓷料类别

有哪些？

答：根据介电特性，电容器瓷分为I类高频瓷，∏类低频瓷，HI类半

导体陶瓷。

电容器瓷的各自特点：

I类瓷（高频瓷）：介电常数小，损耗低，介电常数温度系数小，绝

缘电阻高

∏类瓷（低频瓷）：介电常数高，损耗和绝缘电阻性能较高频瓷差，

介电常数变化率较大

m类瓷（半导体陶瓷）：介电常数超高

电容器瓷的主要瓷料类别：

I类高频瓷：主要以钛、错、锡的化合物及固溶体为主晶相，具有温

度补偿特性的复合型陶瓷材料制成。

π类低频瓷：主要为具有钙钛矿型结构的铁电强介瓷料，具有钙钛矿

型结构的铁电强介瓷料，如BaTio3、Pb（Mgiz3Nb2Z3）O3o

HI类半导体陶瓷：如晶界层半导体陶瓷电容器，以BaTiO3、SrTiO3

为主，晶粒半导化，晶界绝缘化。

2.对电容器瓷的一般要求有哪些？

答：a.介电常数大，以制造小体积、重量轻的陶瓷电容器；

b.介质损耗小，保证回路的高Q（l∕tgδ）值；

c.对于I类瓷，介电常数的温度系数要系列化，对H类瓷，则用介电

常数随温度的变化率表示（非线性），介电常数的温度变化率要小。

d.体积电阻率高

e.抗电强度高

1.请问，CaTiO3陶瓷的介电常数温度系数为正还是为负？

CaTiO3陶瓷的介电常数温度系数调整为零附近，可采取何种措施？

为什么？

答：CaTi03陶瓷中Ti4+电价高，半径小，会产生局部内电场，而其他

阳离子的电子位移极化大，因此介电常数温度系数为负。

可用具有不同一（介电常数）、ɑi（介电常数温度系数）为正的材

料通

过改变浓度比来获得满足温度系数为零的CaTi03陶瓷，如加入不同

浓度比例的CaZrO3、MgTiO3（介电常数温度系数为正）。

因为功能陶瓷为多相系统，其介电常数取决于各相介电常数的大小、

各相体积分数和混合状态，要调节介电常数温度系数到零，必须根据

混合法则来实现。

2.请解释Tio2陶瓷中钛离子变价的原因及其对介电性能的影响，在

配方及工艺控制上采取哪些措施来防止钛离子被还原？

答：在Tiθ2陶瓷中，Ti4+易被还原为Ti3+,其原因主要有：

1）烧结气氛：还原气氛或氧不足气氛烧结；

2）高温热分解：烧成温度过高，尤其在超过1400C时，TiO2脱氧严

重，生成氧空位；

3）高价杂质掺杂：掺入比Ti4+电价高的离子；

4）电化学老化：银电极在高温高湿、强直流电场下被氧化或TiO2

陶瓷在长期在高温、高湿、强直流电场下工作发生老化。

钛离子还原使陶瓷的绝缘电阻下降，介电损耗增大。

防止措施：

采用氧化气氛烧结，抑制还原；

降低烧结温度降低，抑制高温失氧；

在低于烧结温度20~40°C,在强氧化气氛中回炉；

掺入低价杂质，抑制高价杂质；

加入La2O3等稀土氧化物：改善电化学老化特性。

加入ZrO2：阻挡电子定向移动，阻碍Ti4+变价。

1.请简述CaTiO3陶瓷的结构和CaTiO3陶瓷中的极化机制。

答：在CaTiO3陶瓷中，由Ca2+和02-离子共同作立方密堆积，Ti4+离

子处于氧的六配位位置，形成［TiOM八面体，八面体间共顶点连接，

Ca2+离子处于八个［Ti0θ］八面体之间。

由于其特殊结构，在外电场作用下，Ti4+发生离子位移（相对于

02-离子），使作用于TLO线上的02-的电场增强一02-电子云畸变（电

子位移极化）一作用在Ti4+上有效电场增大一02-有效电场增强一极化

增大。

2.制备钛酸钙瓷应该注意哪些工艺要求？

答：a、TiO2与CaCo3应充分混合均匀、确保Ca、Ti摩尔比为1：1,

因此球磨后不能过滤去水。否则易去Ca。（CaO+比0—Ca（HO）2流

失）。

b、严格控制烧结温度，既要使CaC03与Tio2反应充分，防止游

离CaO生成（＜「2%）,又不能使活性太低，给后面工艺造成困难。

c、应在强氧化气氛中快速烧成瓷，以防止Ti4+离子降价和生成

粗大的晶粒。

1.中高压陶瓷电容器用的介质陶瓷有哪几种，各自的特点有哪些？

答：1）BaTiO3;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。

2）SrTiOs: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250左右。

3）反铁电体：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。

2.请简单介绍反铁电陶瓷的结构特点，与铁电体的主要区别是什

么？

答：反铁电陶