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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
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