[科普中國]-晶界層電容器

晶界層電容器是以晶界為介質(zhì)，而以充分半導(dǎo)電化的晶粒為電極的陶瓷電容器。由于晶界很薄，因此具有很高的顯介電常數(shù)。70年代末進入批量生產(chǎn)的SrTiO3晶界層電容器，在工業(yè)水平介電常數(shù)>60 000，把常規(guī)瓷介質(zhì)的相對介電常數(shù)提高數(shù)倍至十倍以上。

晶界層電容器雖然有很高的相對介電常數(shù)，但在-30～+80℃范圍內(nèi)，電容變化率可控制在±40%內(nèi)，電容器的可靠性也高，因此可制造超小型大容量電容器。

特點晶界層電容器制品具有介電常數(shù)很高，約數(shù)萬到數(shù)十萬，介質(zhì)損耗較低，溫度系數(shù)較小，在電壓和低限抗晶體管等線路，顯示出非常優(yōu)良的性能主要有鐵酸鋇系和欽酸惚系兩類。

工藝特點為施摻雜半導(dǎo)化，空氣中次燒成或施卞摻雜高溫中性(氮氣)或通氫還原燒成后，再經(jīng)徐覆氧化銅等進行第二次燒成形成晶界絕緣層，即一次燒成。廣泛用于收音機、電視。

制造方法晶界層電容器制造主要有兩種方法：

二次燒成法在純SrTiO3原料中加入少量施主雜質(zhì)，例如Nb2O5、Dy2O3、Ta2O5、Sb2O3等，成型后，先在1 380～1 470℃的范圍內(nèi)的弱還原性氣氛中進行第一次燒結(jié)，使整個瓷體充分半導(dǎo)電化。然后，在瓷片上涂附CuO或B2O3-PbO-Bi2O3漿料，在空氣中燒至1 200℃，保溫若干小時進行第二次燒成。

由于第二次燒成的溫度較低，被涂附的受主氧化物只能在晶界上滲透和擴散，從而形成晶粒高度半導(dǎo)電化、晶界高度絕緣化的多晶陶瓷材料。這種方法已比較成熟，制品性能穩(wěn)定，已進入商品化生產(chǎn)。機、臺式電子汁算機、汽車和電子電路中。1

一次燒成法將施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)預(yù)先一起加到BaTiO3中，燒結(jié)是在還原性氣氛下進行的，但冷卻則是在空氣中進行的，即在冷卻過程實現(xiàn)晶界絕緣化。

這種方法工藝簡單、生產(chǎn)周期短、節(jié)能且成本低，但工藝控制則比二次燒成法嚴(yán)格和困難，故較難推廣應(yīng)用。

注意事項在工藝中必須注意如下幾個問題：

①選擇純度高的原料；

②選擇合適的Ti/Sr比；

③選擇適當(dāng)?shù)氖┲?、受主雜質(zhì)及其含量；

④控制好還原階段和氧化階段的比例；

⑤選擇適當(dāng)?shù)臒Y(jié)促進劑；

⑥控制晶粒的大小、擴散層、晶界及氣孔分布。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學(xué)