陶瓷電(diàn)容器介質(zhì)
时(shí)間(jiān)：2022-09-28
閱读(dú)：
陶瓷材料具有(yǒu)優越的(de)電(diàn)學(xué)、力學(xué)、热(rè)學(xué)等性(xìng)質(zhì)，可(kě)用(yòng)作(zuò)電(diàn)容器介質(zhì)、電(diàn)路(lù)基闆及(jí)封(fēng)装材料等。
陶瓷材料的(de)微觀結構
陶瓷材料是(shì)由(yóu)氧化(huà)物(wù)或(huò)其(qí)他(tā)化(huà)合物(wù)制成(chéng)坯體(tǐ)後(hòu)，在(zài)接近熔融的(de)温(wēn)度(dù)下(xià)，經(jīng)高(gāo)温(wēn)焙燒制得的(de)材料。通(tòng)常包(bāo)括原料粉碎、漿料制備、坯件(jiàn)成(chéng)型和(hé)高(gāo)温(wēn)燒結等重要(yào)过(guò)程。陶瓷是(shì)一(yī)个(gè)复雜的(de)多(duō)晶多(duō)相系(xì)統，一(yī)般由(yóu)結晶相、玻璃相、气(qì)相及(jí)相界交織而(ér)成(chéng)，这(zhè)些相的(de)特(tè)征、組成(chéng)、相对(duì)含量(liàng)及(jí)其(qí)分(fēn)布(bù)情(qíng)況，決定(dìng)着整个(gè)陶瓷的(de)基本(běn)性(xìng)質(zhì)。陶瓷中(zhōng)的(de)晶相通(tòng)常指那(nà)些大(dà)小不(bù)同(tóng)、形狀不(bù)一(yī)、取(qǔ)向(xiàng)随機(jī)的(de)晶粒(lì)，晶粒(lì)的(de)直(zhí)徑通(tòng)常为(wèi)几微米(mǐ)至(zhì)几十(shí)微米(mǐ)。晶相可(kě)以(yǐ)同(tóng)屬一(yī)種(zhǒng)化(huà)合物(wù)或(huò)一(yī)種(zhǒng)晶系(xì)，也(yě)可(kě)以(yǐ)是(shì)不(bù)同(tóng)化(huà)合物(wù)或(huò)不(bù)同(tóng)晶系(xì)。陶聲中(zhōng)若存在(zài)两(liǎng)種(zhǒng)以(yǐ)上(shàng)組成(chéng)和(hé)結構互不(bù)相同(tóng)的(de)晶粒(lì)时(shí)，則称其(qí)为(wèi)多(duō)晶相陶瓷，其(qí)中(zhōng)相对(duì)含量(liàng)最(zuì)多(duō)産品相称为(wèi)主(zhǔ)晶相，其(qí)他(tā)的(de)称为(wèi)副品相。其(qí)中(zhōng)主(zhǔ)晶相的(de)性(xìng)能(néng)基本(běn)上(shàng)決定(dìng)了(le)材料的(de)性(xìng)能(néng)，如(rú)相对(duì)f電(diàn)常數、電(diàn)導率、損耗及(jí)热(rè)膨脹系(xì)數等。所(suǒ)以(yǐ)，要(yào)獲得性(xìng)能(néng)良好(hǎo)的(de)陶瓷，就(jiù)必須選擇适當的(de)：晶相。此(cǐ)外(wài)，還(huán)應(yìng)考慮晶粒(lì)的(de)大(dà)小、均勻程度(dù)、晶粒(lì)取(qǔ)向(xiàng)、晶界形成(chéng)及(jí)雜質(zhì)分(fēn)布(bù)等情(qíng)況。
晶粒(lì)間(jiān)界是(shì)指两(liǎng)个(gè)晶粒(lì)之(zhī)間(jiān)的(de)过(guò)渡區(qū)，在(zài)这(zhè)个(gè)过(guò)渡區(qū)内，品格結構的(de)完整性(xìng)或(huò)化(huà)學(xué)成(chéng)分(fēn)与晶粒(lì)體(tǐ)内有(yǒu)顯著的(de)區(qū)别。在(zài)晶粒(lì)間(jiān)界上(shàng)通(tòng)常聚集着大(dà)量(liàng)的(de)位錯、热(rè)缺陷与雜質(zhì)缺陷，因(yīn)而(ér)对(duì)陶瓷材料的(de)力學(xué)性(xìng)能(néng)和(hé)電(diàn)學(xué)性(xìng)能(néng)有(yǒu)重大(dà)影響。气(qì)相一(yī)般分(fēn)布(bù)于(yú)晶界、重結晶晶體(tǐ)内和(hé)玻璃相中(zhōng)，它(tā)是(shì)陶瓷組織結構中(zhōng)很難避免的(de)一(yī)部(bù)分(fēn)。其(qí)来(lái)源于(yú)燒成(chéng)过(guò)程中(zhōng)各(gè)个(gè)晶粒(lì)之(zhī)間(jiān)不(bù)可(kě)能(néng)實(shí)現(xiàn)完全(quán)緊密的(de)鑲嵌，玻璃相也(yě)不(bù)可(kě)能(néng)完全(quán)填充各(gè)个(gè)晶粒(lì)的(de)空(kōng)隙；也(yě)可(kě)能(néng)是(shì)由(yóu)于(yú)坯料燒結时(shí)释放(fàng)出(chū)气(qì)體(tǐ)而(ér)形成(chéng)的(de)气(qì)孔。气(qì)相会(huì)嚴重地(dì)影響陶瓷材料的(de)電(diàn)學(xué)性(xìng)能(néng)、力學(xué)性(xìng)能(néng)和(hé)热(rè)學(xué)性(xìng)能(néng)。一(yī)般希望陶瓷中(zhōng)气(qì)相的(de)含量(liàng)越少(shǎo)越好(hǎo)。
陶瓷的(de)微觀結構決定(dìng)了(le)材料的(de)一(yī)系(xì)列力學(xué)性(xìng)能(néng)和(hé)電(diàn)學(xué)性(xìng)能(néng)。一(yī)致(zhì)的(de)晶粒(lì)組成(chéng)，微细(xì)晶粒(lì)的(de)均勻分(fēn)布(bù)及(jí)致(zhì)密的(de)燒結體(tǐ)，可(kě)使陶瓷的(de)機(jī)械強(qiáng)度(dù)和(hé)介電(diàn)性(xìng)能(néng)达(dá)到(dào)預期(qī)的(de)結果(guǒ)。
電(diàn)容器瓷介的(de)特(tè)點(diǎn)与分(fēn)類(lèi)
陶瓷電(diàn)容器（如(rú)图(tú)所(suǒ)示）是(shì)在(zài)陶瓷基體(tǐ)两(liǎng)面(miàn)形成(chéng)金(jīn)屬层(céng)後(hòu)焊接引線(xiàn)制成(chéng)的(de)，这(zhè)些用(yòng)作(zuò)電(diàn)容器的(de)陶瓷材料被称为(wèi)瓷介。
与其(qí)他(tā)電(diàn)容器的(de)介質(zhì)材料相比，介電(diàn)陶瓷有(yǒu)如(rú)下(xià)特(tè)點(diǎn)：
①、介電(diàn)常數和(hé)介電(diàn)常數的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數及(jí)其(qí)機(jī)械性(xìng)能(néng)和(hé)热(rè)物(wù)理性(xìng)能(néng)可(kě)调控，且介電(diàn)常數也(yě)較大(dà)。
②、有(yǒu)些介電(diàn)陶瓷（強(qiáng)介瓷，主(zhǔ)要(yào)为(wèi)铁(tiě)電(diàn)瓷）的(de)介電(diàn)常數能(néng)随電(diàn)场強(qiáng)度(dù)發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)，可(kě)以(yǐ)用(yòng)它(tā)制造非(fēi)線(xiàn)性(xìng)電(diàn)容器，有(yǒu)时(shí)称为(wèi)壓敏電(diàn)容器。
③、原料豐富，成(chéng)本(běn)低(dī)，易于(yú)大(dà)量(liàng)生(shēng)産。
除表(biǎo)面(miàn)层(céng)型和(hé)晶界层(céng)型瓷介外(wài)，瓷介最(zuì)大(dà)的(de)缺點(diǎn)是(shì)難以(yǐ)做得很薄，故使電(diàn)容器的(de)容量(liàng)受到(dào)要(yào)大(dà)限制。此(cǐ)外(wài)，瓷介常含有(yǒu)气(qì)隙，致(zhì)使其(qí)抗電(diàn)強(qiáng)度(dù)不(bù)高(gāo)，一(yī)般不(bù)超过(guò)35kV/mm。
電(diàn)容器瓷介有(yǒu)多(duō)種(zhǒng)分(fēn)類(lèi)方(fāng)法(fǎ)。按用(yòng)途可(kě)分(fēn)为(wèi)：1類(lèi)瓷，用(yòng)于(yú)制造1類(lèi)（高(gāo)頻）瓷介電(diàn)容器；2類(lèi)瓷，用(yòng)于(yú)制造2類(lèi)（铁(tiě)電(diàn)）瓷介電(diàn)容器；3類(lèi)瓷，用(yòng)于(yú)制造3類(lèi)（半導體(tǐ)）瓷介電(diàn)容器。其(qí)中(zhōng)相对(duì)介電(diàn)常數較大(dà)（ε=12～600）的(de)1類(lèi)瓷称为(wèi)高(gāo)介瓷；而(ér)把(bǎ)相对(duì)介電(diàn)常數更(gèng)高(gāo)（ε=103～104）的(de)2類(lèi)瓷称为(wèi)強(qiáng)介瓷；而(ér)相对(duì)介電(diàn)常數較低(dī)（ε<10.5）的(de)3類(lèi)瓷称为(wèi)低(dī)介瓷。高(gāo)介瓷和(hé)低(dī)介瓷的(de)tanδ很小，适合于(yú)制造高(gāo)頻電(diàn)路(lù)中(zhōng)的(de)電(diàn)容器，故称之(zhī)为(wèi)高(gāo)頻瓷。由(yóu)于(yú)強(qiáng)介瓷的(de)tanδ大(dà)，只(zhī)适合于(yú)制造低(dī)頻電(diàn)路(lù)中(zhōng)應(yìng)用(yòng)的(de)電(diàn)容器，因(yīn)而(ér)又称之(zhī)为(wèi)低(dī)頻瓷。工程上(shàng)一(yī)般采用(yòng)混合分(fēn)類(lèi)的(de)方(fāng)法(fǎ)，将電(diàn)容器瓷分(fēn)为(wèi)高(gāo)介瓷、強(qiáng)介瓷、獨石(dàn)瓷和(hé)半導體(tǐ)晶界瓷。下(xià)面(miàn)主(zhǔ)要(yào)介紹几種(zhǒng)低(dī)介、高(gāo)介瓷和(hé)強(qiáng)介瓷的(de)性(xìng)能(néng)特(tè)點(diǎn)。
低(dī)介瓷
滑石(dàn)瓷是(shì)一(yī)種(zhǒng)典型的(de)低(dī)介瓷。滑石(dàn)瓷是(shì)以(yǐ)天(tiān)然滑石(dàn)（3MgO·4SiO2·H2O）为(wèi)主(zhǔ)要(yào)原料制備而(ér)成(chéng)的(de)，故此(cǐ)取(qǔ)名(míng)滑石(dàn)瓷。它(tā)的(de)主(zhǔ)晶相是(shì)原頑辉石(dàn)，即偏硅酸(suān)鎂（MgO-SiO2）。滑石(dàn)瓷的(de)配方(fāng)中(zhōng)除主(zhǔ)要(yào)成(chéng)分(fēn)滑石(dàn)外(wài)，为(wèi)改進(jìn)工藝条(tiáo)件(jiàn)及(jí)改善瓷料的(de)性(xìng)能(néng)，還(huán)引進(jìn)了(le)一(yī)系(xì)列的(de)添加物(wù)，如(rú)黏土(tǔ)、菱鎂礦、碳酸(suān)鋇等。滑石(dàn)瓷是(shì)一(yī)種(zhǒng)低(dī)介結構陶瓷，屬于(yú)硅酸(suān)盐中(zhōng)的(de)MgO—Al2O3一(yī)SiO2系(xì)統。滑石(dàn)瓷的(de)特(tè)點(diǎn)是(shì)介電(diàn)常數很低(dī)，介質(zhì)損耗很小，工藝性(xìng)能(néng)好(hǎo)，便于(yú)制造形狀复雜的(de)零(líng)件(jiàn)。另(lìng)外(wài)，它(tā)的(de)礦源豐富，産品成(chéng)本(běn)低(dī)，因(yīn)此(cǐ)一(yī)直(zhí)是(shì)應(yìng)用(yòng)最(zuì)廣的(de)結構陶瓷之(zhī)一(yī)。滑石(dàn)瓷的(de)介電(diàn)常數雖(suī)然不(bù)高(gāo)，但它(tā)具有(yǒu)高(gāo)的(de)绝緣強(qiáng)度(dù)，而(ér)且高(gāo)頻下(xià)的(de)介質(zhì)損耗角(jiǎo)正(zhèng)切(qiè)值很低(dī)，其(qí)tanδ值可(kě)低(dī)达(dá)（3.5～4）×10-4，因(yīn)而(ér)可(kě)用(yòng)来(lái)制造各(gè)種(zhǒng)小容量(liàng)的(de)高(gāo)壓電(diàn)容器、高(gāo)壓大(dà)功率瓷介電(diàn)容器。滑石(dàn)瓷還(huán)具有(yǒu)較高(gāo)的(de)静(jìng)态抗彎強(qiáng)度(dù)、較小的(de)線(xiàn)膨脹系(xì)數和(hé)較好(hǎo)的(de)化(huà)學(xué)穩定(dìng)性(xìng)。滑石(dàn)瓷還(huán)可(kě)用(yòng)于(yú)各(gè)種(zhǒng)類(lèi)型的(de)绝緣子、線(xiàn)圈骨(gǔ)架、高(gāo)頻瓷軸、波(bō)段(duàn)開(kāi)關(guān)、電(diàn)子管(guǎn)座及(jí)電(diàn)阻基體(tǐ)等。它(tā)可(kě)以(yǐ)用(yòng)于(yú)制造绝大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)結構零(líng)件(jiàn)。
高(gāo)介瓷与強(qiáng)介瓷
高(gāo)介瓷的(de)主(zhǔ)要(yào)品種(zhǒng)有(yǒu)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)瓷、钛酸(suān)鈣瓷、钛酸(suān)鎂系(xì)瓷、钛酸(suān)锆系(xì)瓷和(hé)锆酸(suān)盐瓷；強(qiáng)介瓷主(zhǔ)要(yào)是(shì)以(yǐ)钛酸(suān)鋇为(wèi)主(zhǔ)晶相的(de)钛酸(suān)鋇系(xì)瓷。
金(jīn)紅(hóng)石(dàn)瓷又称二氧化(huà)钛瓷，其(qí)主(zhǔ)晶相为(wèi)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)（TiO2），屬四(sì)方(fāng)（正(zhèng)方(fāng)）晶系(xì)。这(zhè)種(zhǒng)瓷料的(de)相对(duì)介電(diàn)常數約为(wèi)80～90，介電(diàn)常數的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數αε为(wèi)-（750～850）×10-6/℃，介質(zhì)損耗小，适合于(yú)制造高(gāo)頻瓷介電(diàn)容器。此(cǐ)外(wài)，这(zhè)種(zhǒng)瓷料的(de)成(chéng)型性(xìng)能(néng)比其(qí)他(tā)高(gāo)介電(diàn)容器瓷好(hǎo)，因(yīn)而(ér)也(yě)是(shì)制造大(dà)功率瓷介電(diàn)容器的(de)主(zhǔ)要(yào)瓷料之(zhī)一(yī)。钛酸(suān)鈣瓷以(yǐ)钛酸(suān)鈣（CaTiO3）为(wèi)主(zhǔ)晶相，屬鈣钛礦型結構。这(zhè)種(zhǒng)瓷料的(de)相对(duì)介電(diàn)常數高(gāo)，約140～150，介質(zhì)損耗小，約为(wèi)（2～4）×10-4，它(tā)是(shì)一(yī)種(zhǒng)常用(yòng)的(de)電(diàn)容器陶瓷，可(kě)用(yòng)于(yú)制造对(duì)容量(liàng)穩定(dìng)性(xìng)要(yào)求不(bù)高(gāo)的(de)槽路(lù)電(diàn)容器、高(gāo)頻旁路(lù)電(diàn)容器和(hé)耦合電(diàn)容器，還(huán)可(kě)作(zuò)为(wèi)各(gè)種(zhǒng)電(diàn)容器瓷料的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數调节劑。钛酸(suān)鈣瓷的(de)相对(duì)介電(diàn)常數很高(gāo)，但介電(diàn)常數的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數卻为(wèi)很大(dà)的(de)負值，可(kě)以(yǐ)制造出(chū)一(yī)種(zhǒng)相对(duì)介電(diàn)常數与钛酸(suān)鈣相當，而(ér)温(wēn)度(dù)系(xì)數卻和(hé)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)相當的(de)钛酸(suān)鈣一(yī)铋化(huà)合物(wù)一(yī)钛酸(suān)锶系(xì)瓷。
钛酸(suān)鎂系(xì)瓷主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括钛酸(suān)鎂瓷、钛酸(suān)鎂一(yī)钛酸(suān)鈣系(xì)瓷、钛酸(suān)鎂一(yī)钛酸(suān)镧一(yī)钛酸(suān)鈣系(xì)瓷等。其(qí)中(zhōng)钛酸(suān)鎂瓷主(zhǔ)晶相为(wèi)正(zhèng)钛酸(suān)鎂（2MgO·TiO2）。相对(duì)介電(diàn)常數約16～18，αε=（30±10）×10-6/℃，tanδ=（1～3）×10-4，很适于(yú)制造热(rè)穩定(dìng)性(xìng)高(gāo)的(de)瓷介電(diàn)容器。钛酸(suān)锆系(xì)瓷的(de)主(zhǔ)晶相是(shì)钛酸(suān)锆（ZrTiO3），这(zhè)類(lèi)瓷具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)介電(diàn)性(xìng)能(néng)，介質(zhì)損耗小，在(zài)高(gāo)温(wēn)下(xià)的(de)介電(diàn)性(xìng)能(néng)及(jí)穩定(dìng)性(xìng)優于(yú)其(qí)他(tā)瓷介。锆酸(suān)盐瓷的(de)主(zhǔ)要(yào)優點(diǎn)是(shì)高(gāo)温(wēn)介電(diàn)性(xìng)能(néng)比含钛陶瓷高(gāo)，含钛的(de)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)瓷、钛酸(suān)鎂瓷等通(tòng)常只(zhī)能(néng)在(zài)85℃下(xià)工作(zuò)。工作(zuò)温(wēn)度(dù)太高(gāo)且在(zài)直(zhí)流電(diàn)场作(zuò)用(yòng)下(xià)，含钛陶瓷容易發(fà)生(shēng)電(diàn)化(huà)學(xué)老(lǎo)化(huà)，即绝緣電(diàn)阻逐漸減小，介質(zhì)損耗逐漸增大(dà)，以(yǐ)致(zhì)最(zuì)後(hòu)不(bù)能(néng)使用(yòng)。锆酸(suān)盐瓷大(dà)部(bù)分(fēn)能(néng)工作(zuò)在(zài)155℃甚至(zhì)更(gèng)高(gāo)温(wēn)度(dù)下(xià)，而(ér)很少(shǎo)發(fà)生(shēng)電(diàn)化(huà)學(xué)老(lǎo)化(huà)。在(zài)锆酸(suān)盐化(huà)合物(wù)中(zhōng)，适宜于(yú)制造高(gāo)頻電(diàn)容器的(de)材料只(zhī)有(yǒu)锆酸(suān)鈣和(hé)锆酸(suān)锶两(liǎng)種(zhǒng)。
钛酸(suān)鋇系(xì)瓷的(de)相对(duì)介電(diàn)常數很高(gāo)（4 000～6 000），故又称強(qiáng)介瓷，这(zhè)類(lèi)瓷主(zhǔ)要(yào)是(shì)铁(tiě)電(diàn)瓷。铁(tiě)電(diàn)瓷的(de)特(tè)點(diǎn)是(shì)相对(duì)介電(diàn)常數随外(wài)加電(diàn)场強(qiáng)度(dù)的(de)變(biàn)化(huà)而(ér)改變(biàn)，即具有(yǒu)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)。根(gēn)據(jù)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)強(qiáng)弱(ruò)。可(kě)分(fēn)为(wèi)強(qiáng)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷和(hé)弱(ruò)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷。弱(ruò)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷主(zhǔ)要(yào)用(yòng)作(zuò)電(diàn)容器介質(zhì)，而(ér)制造電(diàn)壓敏感(gǎn)電(diàn)容器时(shí)，則采用(yòng)強(qiáng)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷。介電(diàn)陶瓷主(zhǔ)要(yào)用(yòng)于(yú)制造體(tǐ)積很小、容量(liàng)上(shàng)限較大(dà)和(hé)用(yòng)于(yú)低(dī)頻電(diàn)路(lù)的(de)電(diàn)容器。因(yīn)此(cǐ)，对(duì)它(tā)的(de)主(zhǔ)要(yào)要(yào)求首先是(shì)相对(duì)介電(diàn)常數大(dà)及(jí)其(qí)温(wēn)度(dù)穩定(dìng)性(xìng)好(hǎo)，其(qí)次(cì)才是(shì)抗電(diàn)強(qiáng)度(dù)高(gāo)和(hé)介質(zhì)損耗角(jiǎo)正(zhèng)切(qiè)值小等。而(ér)一(yī)般規律是(shì)相对(duì)介電(diàn)常數越大(dà)的(de)強(qiáng)介瓷，其(qí)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)越強(qiáng)，相对(duì)介電(diàn)常數随温(wēn)度(dù)的(de)變(biàn)化(huà)率也(yě)越大(dà)。
陶瓷材料的(de)微觀結構
陶瓷材料是(shì)由(yóu)氧化(huà)物(wù)或(huò)其(qí)他(tā)化(huà)合物(wù)制成(chéng)坯體(tǐ)後(hòu)，在(zài)接近熔融的(de)温(wēn)度(dù)下(xià)，經(jīng)高(gāo)温(wēn)焙燒制得的(de)材料。通(tòng)常包(bāo)括原料粉碎、漿料制備、坯件(jiàn)成(chéng)型和(hé)高(gāo)温(wēn)燒結等重要(yào)过(guò)程。陶瓷是(shì)一(yī)个(gè)复雜的(de)多(duō)晶多(duō)相系(xì)統，一(yī)般由(yóu)結晶相、玻璃相、气(qì)相及(jí)相界交織而(ér)成(chéng)，这(zhè)些相的(de)特(tè)征、組成(chéng)、相对(duì)含量(liàng)及(jí)其(qí)分(fēn)布(bù)情(qíng)況，決定(dìng)着整个(gè)陶瓷的(de)基本(běn)性(xìng)質(zhì)。陶瓷中(zhōng)的(de)晶相通(tòng)常指那(nà)些大(dà)小不(bù)同(tóng)、形狀不(bù)一(yī)、取(qǔ)向(xiàng)随機(jī)的(de)晶粒(lì)，晶粒(lì)的(de)直(zhí)徑通(tòng)常为(wèi)几微米(mǐ)至(zhì)几十(shí)微米(mǐ)。晶相可(kě)以(yǐ)同(tóng)屬一(yī)種(zhǒng)化(huà)合物(wù)或(huò)一(yī)種(zhǒng)晶系(xì)，也(yě)可(kě)以(yǐ)是(shì)不(bù)同(tóng)化(huà)合物(wù)或(huò)不(bù)同(tóng)晶系(xì)。陶聲中(zhōng)若存在(zài)两(liǎng)種(zhǒng)以(yǐ)上(shàng)組成(chéng)和(hé)結構互不(bù)相同(tóng)的(de)晶粒(lì)时(shí)，則称其(qí)为(wèi)多(duō)晶相陶瓷，其(qí)中(zhōng)相对(duì)含量(liàng)最(zuì)多(duō)産品相称为(wèi)主(zhǔ)晶相，其(qí)他(tā)的(de)称为(wèi)副品相。其(qí)中(zhōng)主(zhǔ)晶相的(de)性(xìng)能(néng)基本(běn)上(shàng)決定(dìng)了(le)材料的(de)性(xìng)能(néng)，如(rú)相对(duì)f電(diàn)常數、電(diàn)導率、損耗及(jí)热(rè)膨脹系(xì)數等。所(suǒ)以(yǐ)，要(yào)獲得性(xìng)能(néng)良好(hǎo)的(de)陶瓷，就(jiù)必須選擇适當的(de)：晶相。此(cǐ)外(wài)，還(huán)應(yìng)考慮晶粒(lì)的(de)大(dà)小、均勻程度(dù)、晶粒(lì)取(qǔ)向(xiàng)、晶界形成(chéng)及(jí)雜質(zhì)分(fēn)布(bù)等情(qíng)況。
晶粒(lì)間(jiān)界是(shì)指两(liǎng)个(gè)晶粒(lì)之(zhī)間(jiān)的(de)过(guò)渡區(qū)，在(zài)这(zhè)个(gè)过(guò)渡區(qū)内，品格結構的(de)完整性(xìng)或(huò)化(huà)學(xué)成(chéng)分(fēn)与晶粒(lì)體(tǐ)内有(yǒu)顯著的(de)區(qū)别。在(zài)晶粒(lì)間(jiān)界上(shàng)通(tòng)常聚集着大(dà)量(liàng)的(de)位錯、热(rè)缺陷与雜質(zhì)缺陷，因(yīn)而(ér)对(duì)陶瓷材料的(de)力學(xué)性(xìng)能(néng)和(hé)電(diàn)學(xué)性(xìng)能(néng)有(yǒu)重大(dà)影響。气(qì)相一(yī)般分(fēn)布(bù)于(yú)晶界、重結晶晶體(tǐ)内和(hé)玻璃相中(zhōng)，它(tā)是(shì)陶瓷組織結構中(zhōng)很難避免的(de)一(yī)部(bù)分(fēn)。其(qí)来(lái)源于(yú)燒成(chéng)过(guò)程中(zhōng)各(gè)个(gè)晶粒(lì)之(zhī)間(jiān)不(bù)可(kě)能(néng)實(shí)現(xiàn)完全(quán)緊密的(de)鑲嵌，玻璃相也(yě)不(bù)可(kě)能(néng)完全(quán)填充各(gè)个(gè)晶粒(lì)的(de)空(kōng)隙；也(yě)可(kě)能(néng)是(shì)由(yóu)于(yú)坯料燒結时(shí)释放(fàng)出(chū)气(qì)體(tǐ)而(ér)形成(chéng)的(de)气(qì)孔。气(qì)相会(huì)嚴重地(dì)影響陶瓷材料的(de)電(diàn)學(xué)性(xìng)能(néng)、力學(xué)性(xìng)能(néng)和(hé)热(rè)學(xué)性(xìng)能(néng)。一(yī)般希望陶瓷中(zhōng)气(qì)相的(de)含量(liàng)越少(shǎo)越好(hǎo)。
陶瓷的(de)微觀結構決定(dìng)了(le)材料的(de)一(yī)系(xì)列力學(xué)性(xìng)能(néng)和(hé)電(diàn)學(xué)性(xìng)能(néng)。一(yī)致(zhì)的(de)晶粒(lì)組成(chéng)，微细(xì)晶粒(lì)的(de)均勻分(fēn)布(bù)及(jí)致(zhì)密的(de)燒結體(tǐ)，可(kě)使陶瓷的(de)機(jī)械強(qiáng)度(dù)和(hé)介電(diàn)性(xìng)能(néng)达(dá)到(dào)預期(qī)的(de)結果(guǒ)。
電(diàn)容器瓷介的(de)特(tè)點(diǎn)与分(fēn)類(lèi)
陶瓷電(diàn)容器（如(rú)图(tú)所(suǒ)示）是(shì)在(zài)陶瓷基體(tǐ)两(liǎng)面(miàn)形成(chéng)金(jīn)屬层(céng)後(hòu)焊接引線(xiàn)制成(chéng)的(de)，这(zhè)些用(yòng)作(zuò)電(diàn)容器的(de)陶瓷材料被称为(wèi)瓷介。
与其(qí)他(tā)電(diàn)容器的(de)介質(zhì)材料相比，介電(diàn)陶瓷有(yǒu)如(rú)下(xià)特(tè)點(diǎn)：
①、介電(diàn)常數和(hé)介電(diàn)常數的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數及(jí)其(qí)機(jī)械性(xìng)能(néng)和(hé)热(rè)物(wù)理性(xìng)能(néng)可(kě)调控，且介電(diàn)常數也(yě)較大(dà)。
②、有(yǒu)些介電(diàn)陶瓷（強(qiáng)介瓷，主(zhǔ)要(yào)为(wèi)铁(tiě)電(diàn)瓷）的(de)介電(diàn)常數能(néng)随電(diàn)场強(qiáng)度(dù)發(fà)生(shēng)變(biàn)化(huà)，可(kě)以(yǐ)用(yòng)它(tā)制造非(fēi)線(xiàn)性(xìng)電(diàn)容器，有(yǒu)时(shí)称为(wèi)壓敏電(diàn)容器。
③、原料豐富，成(chéng)本(běn)低(dī)，易于(yú)大(dà)量(liàng)生(shēng)産。
除表(biǎo)面(miàn)层(céng)型和(hé)晶界层(céng)型瓷介外(wài)，瓷介最(zuì)大(dà)的(de)缺點(diǎn)是(shì)難以(yǐ)做得很薄，故使電(diàn)容器的(de)容量(liàng)受到(dào)要(yào)大(dà)限制。此(cǐ)外(wài)，瓷介常含有(yǒu)气(qì)隙，致(zhì)使其(qí)抗電(diàn)強(qiáng)度(dù)不(bù)高(gāo)，一(yī)般不(bù)超过(guò)35kV/mm。
電(diàn)容器瓷介有(yǒu)多(duō)種(zhǒng)分(fēn)類(lèi)方(fāng)法(fǎ)。按用(yòng)途可(kě)分(fēn)为(wèi)：1類(lèi)瓷，用(yòng)于(yú)制造1類(lèi)（高(gāo)頻）瓷介電(diàn)容器；2類(lèi)瓷，用(yòng)于(yú)制造2類(lèi)（铁(tiě)電(diàn)）瓷介電(diàn)容器；3類(lèi)瓷，用(yòng)于(yú)制造3類(lèi)（半導體(tǐ)）瓷介電(diàn)容器。其(qí)中(zhōng)相对(duì)介電(diàn)常數較大(dà)（ε=12～600）的(de)1類(lèi)瓷称为(wèi)高(gāo)介瓷；而(ér)把(bǎ)相对(duì)介電(diàn)常數更(gèng)高(gāo)（ε=103～104）的(de)2類(lèi)瓷称为(wèi)強(qiáng)介瓷；而(ér)相对(duì)介電(diàn)常數較低(dī)（ε<10.5）的(de)3類(lèi)瓷称为(wèi)低(dī)介瓷。高(gāo)介瓷和(hé)低(dī)介瓷的(de)tanδ很小，适合于(yú)制造高(gāo)頻電(diàn)路(lù)中(zhōng)的(de)電(diàn)容器，故称之(zhī)为(wèi)高(gāo)頻瓷。由(yóu)于(yú)強(qiáng)介瓷的(de)tanδ大(dà)，只(zhī)适合于(yú)制造低(dī)頻電(diàn)路(lù)中(zhōng)應(yìng)用(yòng)的(de)電(diàn)容器，因(yīn)而(ér)又称之(zhī)为(wèi)低(dī)頻瓷。工程上(shàng)一(yī)般采用(yòng)混合分(fēn)類(lèi)的(de)方(fāng)法(fǎ)，将電(diàn)容器瓷分(fēn)为(wèi)高(gāo)介瓷、強(qiáng)介瓷、獨石(dàn)瓷和(hé)半導體(tǐ)晶界瓷。下(xià)面(miàn)主(zhǔ)要(yào)介紹几種(zhǒng)低(dī)介、高(gāo)介瓷和(hé)強(qiáng)介瓷的(de)性(xìng)能(néng)特(tè)點(diǎn)。
低(dī)介瓷
滑石(dàn)瓷是(shì)一(yī)種(zhǒng)典型的(de)低(dī)介瓷。滑石(dàn)瓷是(shì)以(yǐ)天(tiān)然滑石(dàn)（3MgO·4SiO2·H2O）为(wèi)主(zhǔ)要(yào)原料制備而(ér)成(chéng)的(de)，故此(cǐ)取(qǔ)名(míng)滑石(dàn)瓷。它(tā)的(de)主(zhǔ)晶相是(shì)原頑辉石(dàn)，即偏硅酸(suān)鎂（MgO-SiO2）。滑石(dàn)瓷的(de)配方(fāng)中(zhōng)除主(zhǔ)要(yào)成(chéng)分(fēn)滑石(dàn)外(wài)，为(wèi)改進(jìn)工藝条(tiáo)件(jiàn)及(jí)改善瓷料的(de)性(xìng)能(néng)，還(huán)引進(jìn)了(le)一(yī)系(xì)列的(de)添加物(wù)，如(rú)黏土(tǔ)、菱鎂礦、碳酸(suān)鋇等。滑石(dàn)瓷是(shì)一(yī)種(zhǒng)低(dī)介結構陶瓷，屬于(yú)硅酸(suān)盐中(zhōng)的(de)MgO—Al2O3一(yī)SiO2系(xì)統。滑石(dàn)瓷的(de)特(tè)點(diǎn)是(shì)介電(diàn)常數很低(dī)，介質(zhì)損耗很小，工藝性(xìng)能(néng)好(hǎo)，便于(yú)制造形狀复雜的(de)零(líng)件(jiàn)。另(lìng)外(wài)，它(tā)的(de)礦源豐富，産品成(chéng)本(běn)低(dī)，因(yīn)此(cǐ)一(yī)直(zhí)是(shì)應(yìng)用(yòng)最(zuì)廣的(de)結構陶瓷之(zhī)一(yī)。滑石(dàn)瓷的(de)介電(diàn)常數雖(suī)然不(bù)高(gāo)，但它(tā)具有(yǒu)高(gāo)的(de)绝緣強(qiáng)度(dù)，而(ér)且高(gāo)頻下(xià)的(de)介質(zhì)損耗角(jiǎo)正(zhèng)切(qiè)值很低(dī)，其(qí)tanδ值可(kě)低(dī)达(dá)（3.5～4）×10-4，因(yīn)而(ér)可(kě)用(yòng)来(lái)制造各(gè)種(zhǒng)小容量(liàng)的(de)高(gāo)壓電(diàn)容器、高(gāo)壓大(dà)功率瓷介電(diàn)容器。滑石(dàn)瓷還(huán)具有(yǒu)較高(gāo)的(de)静(jìng)态抗彎強(qiáng)度(dù)、較小的(de)線(xiàn)膨脹系(xì)數和(hé)較好(hǎo)的(de)化(huà)學(xué)穩定(dìng)性(xìng)。滑石(dàn)瓷還(huán)可(kě)用(yòng)于(yú)各(gè)種(zhǒng)類(lèi)型的(de)绝緣子、線(xiàn)圈骨(gǔ)架、高(gāo)頻瓷軸、波(bō)段(duàn)開(kāi)關(guān)、電(diàn)子管(guǎn)座及(jí)電(diàn)阻基體(tǐ)等。它(tā)可(kě)以(yǐ)用(yòng)于(yú)制造绝大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)結構零(líng)件(jiàn)。
高(gāo)介瓷与強(qiáng)介瓷
高(gāo)介瓷的(de)主(zhǔ)要(yào)品種(zhǒng)有(yǒu)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)瓷、钛酸(suān)鈣瓷、钛酸(suān)鎂系(xì)瓷、钛酸(suān)锆系(xì)瓷和(hé)锆酸(suān)盐瓷；強(qiáng)介瓷主(zhǔ)要(yào)是(shì)以(yǐ)钛酸(suān)鋇为(wèi)主(zhǔ)晶相的(de)钛酸(suān)鋇系(xì)瓷。
金(jīn)紅(hóng)石(dàn)瓷又称二氧化(huà)钛瓷，其(qí)主(zhǔ)晶相为(wèi)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)（TiO2），屬四(sì)方(fāng)（正(zhèng)方(fāng)）晶系(xì)。这(zhè)種(zhǒng)瓷料的(de)相对(duì)介電(diàn)常數約为(wèi)80～90，介電(diàn)常數的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數αε为(wèi)-（750～850）×10-6/℃，介質(zhì)損耗小，适合于(yú)制造高(gāo)頻瓷介電(diàn)容器。此(cǐ)外(wài)，这(zhè)種(zhǒng)瓷料的(de)成(chéng)型性(xìng)能(néng)比其(qí)他(tā)高(gāo)介電(diàn)容器瓷好(hǎo)，因(yīn)而(ér)也(yě)是(shì)制造大(dà)功率瓷介電(diàn)容器的(de)主(zhǔ)要(yào)瓷料之(zhī)一(yī)。钛酸(suān)鈣瓷以(yǐ)钛酸(suān)鈣（CaTiO3）为(wèi)主(zhǔ)晶相，屬鈣钛礦型結構。这(zhè)種(zhǒng)瓷料的(de)相对(duì)介電(diàn)常數高(gāo)，約140～150，介質(zhì)損耗小，約为(wèi)（2～4）×10-4，它(tā)是(shì)一(yī)種(zhǒng)常用(yòng)的(de)電(diàn)容器陶瓷，可(kě)用(yòng)于(yú)制造对(duì)容量(liàng)穩定(dìng)性(xìng)要(yào)求不(bù)高(gāo)的(de)槽路(lù)電(diàn)容器、高(gāo)頻旁路(lù)電(diàn)容器和(hé)耦合電(diàn)容器，還(huán)可(kě)作(zuò)为(wèi)各(gè)種(zhǒng)電(diàn)容器瓷料的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數调节劑。钛酸(suān)鈣瓷的(de)相对(duì)介電(diàn)常數很高(gāo)，但介電(diàn)常數的(de)温(wēn)度(dù)系(xì)數卻为(wèi)很大(dà)的(de)負值，可(kě)以(yǐ)制造出(chū)一(yī)種(zhǒng)相对(duì)介電(diàn)常數与钛酸(suān)鈣相當，而(ér)温(wēn)度(dù)系(xì)數卻和(hé)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)相當的(de)钛酸(suān)鈣一(yī)铋化(huà)合物(wù)一(yī)钛酸(suān)锶系(xì)瓷。
钛酸(suān)鎂系(xì)瓷主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括钛酸(suān)鎂瓷、钛酸(suān)鎂一(yī)钛酸(suān)鈣系(xì)瓷、钛酸(suān)鎂一(yī)钛酸(suān)镧一(yī)钛酸(suān)鈣系(xì)瓷等。其(qí)中(zhōng)钛酸(suān)鎂瓷主(zhǔ)晶相为(wèi)正(zhèng)钛酸(suān)鎂（2MgO·TiO2）。相对(duì)介電(diàn)常數約16～18，αε=（30±10）×10-6/℃，tanδ=（1～3）×10-4，很适于(yú)制造热(rè)穩定(dìng)性(xìng)高(gāo)的(de)瓷介電(diàn)容器。钛酸(suān)锆系(xì)瓷的(de)主(zhǔ)晶相是(shì)钛酸(suān)锆（ZrTiO3），这(zhè)類(lèi)瓷具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)介電(diàn)性(xìng)能(néng)，介質(zhì)損耗小，在(zài)高(gāo)温(wēn)下(xià)的(de)介電(diàn)性(xìng)能(néng)及(jí)穩定(dìng)性(xìng)優于(yú)其(qí)他(tā)瓷介。锆酸(suān)盐瓷的(de)主(zhǔ)要(yào)優點(diǎn)是(shì)高(gāo)温(wēn)介電(diàn)性(xìng)能(néng)比含钛陶瓷高(gāo)，含钛的(de)金(jīn)紅(hóng)石(dàn)瓷、钛酸(suān)鎂瓷等通(tòng)常只(zhī)能(néng)在(zài)85℃下(xià)工作(zuò)。工作(zuò)温(wēn)度(dù)太高(gāo)且在(zài)直(zhí)流電(diàn)场作(zuò)用(yòng)下(xià)，含钛陶瓷容易發(fà)生(shēng)電(diàn)化(huà)學(xué)老(lǎo)化(huà)，即绝緣電(diàn)阻逐漸減小，介質(zhì)損耗逐漸增大(dà)，以(yǐ)致(zhì)最(zuì)後(hòu)不(bù)能(néng)使用(yòng)。锆酸(suān)盐瓷大(dà)部(bù)分(fēn)能(néng)工作(zuò)在(zài)155℃甚至(zhì)更(gèng)高(gāo)温(wēn)度(dù)下(xià)，而(ér)很少(shǎo)發(fà)生(shēng)電(diàn)化(huà)學(xué)老(lǎo)化(huà)。在(zài)锆酸(suān)盐化(huà)合物(wù)中(zhōng)，适宜于(yú)制造高(gāo)頻電(diàn)容器的(de)材料只(zhī)有(yǒu)锆酸(suān)鈣和(hé)锆酸(suān)锶两(liǎng)種(zhǒng)。
钛酸(suān)鋇系(xì)瓷的(de)相对(duì)介電(diàn)常數很高(gāo)（4 000～6 000），故又称強(qiáng)介瓷，这(zhè)類(lèi)瓷主(zhǔ)要(yào)是(shì)铁(tiě)電(diàn)瓷。铁(tiě)電(diàn)瓷的(de)特(tè)點(diǎn)是(shì)相对(duì)介電(diàn)常數随外(wài)加電(diàn)场強(qiáng)度(dù)的(de)變(biàn)化(huà)而(ér)改變(biàn)，即具有(yǒu)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)。根(gēn)據(jù)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)強(qiáng)弱(ruò)。可(kě)分(fēn)为(wèi)強(qiáng)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷和(hé)弱(ruò)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷。弱(ruò)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷主(zhǔ)要(yào)用(yòng)作(zuò)電(diàn)容器介質(zhì)，而(ér)制造電(diàn)壓敏感(gǎn)電(diàn)容器时(shí)，則采用(yòng)強(qiáng)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)瓷。介電(diàn)陶瓷主(zhǔ)要(yào)用(yòng)于(yú)制造體(tǐ)積很小、容量(liàng)上(shàng)限較大(dà)和(hé)用(yòng)于(yú)低(dī)頻電(diàn)路(lù)的(de)電(diàn)容器。因(yīn)此(cǐ)，对(duì)它(tā)的(de)主(zhǔ)要(yào)要(yào)求首先是(shì)相对(duì)介電(diàn)常數大(dà)及(jí)其(qí)温(wēn)度(dù)穩定(dìng)性(xìng)好(hǎo)，其(qí)次(cì)才是(shì)抗電(diàn)強(qiáng)度(dù)高(gāo)和(hé)介質(zhì)損耗角(jiǎo)正(zhèng)切(qiè)值小等。而(ér)一(yī)般規律是(shì)相对(duì)介電(diàn)常數越大(dà)的(de)強(qiáng)介瓷，其(qí)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)越強(qiáng)，相对(duì)介電(diàn)常數随温(wēn)度(dù)的(de)變(biàn)化(huà)率也(yě)越大(dà)。
