高压电容器用铁电陶瓷

介绍了用于高压电容器的三类陶瓷材料,即BaTiO3基铁电陶瓷、SrTiO3基铁电陶瓷和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)基铁电陶瓷。对它们各自的特点进行了评述,给出了其组成和性能,并对进一步研究提出了看法。     

高压烧结的BaTiO3陶瓷的介电性能

用两种高压法烧结得到致密的细晶BaTiO3陶瓷。由压力辅助烧结得到的陶瓷晶粒没有过分长大,晶粒尺寸保持在纳米尺度内;用高压成型常压烧结法得到的陶瓷晶粒明显长大。当BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸从400 nm减小到50 nm时,相应的介电常数从3 000减小到1 900。介电常数的减小可由晶粒尺寸的减小而导致四方度的降低和非铁电低介电常数的晶界层解释。且铁电-顺电转变由一个尖锐峰变成一个宽的区域,宽的转变区域表现出扩散相变的特征。     

CaTiO_3掺杂对BST铁电电容器陶瓷性能的影响

采用固相法制备了CaTiO3掺杂的(Ba0.65Sr0.35)TiO3(BST)陶瓷,研究了CaTiO3掺杂量对BST电容器陶瓷介电性能和微观结构的影响。结果表明:随着CaTiO3掺杂量的增加,BST陶瓷的相对介电常数(εr)先增大然后减小然后增大,介质损耗(tanδ)和交流耐压强度(Eb)先增大然后减小。当CaTiO3掺杂量为摩尔分数10%时,BST陶瓷的综合介电性能较好:εr为4480,tanδ为0.022,Eb为5.8×103V/mm(AC),容温特性符合Y5U特性。     

Er2O3掺杂对BaTiO3陶瓷介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Er2O3的BaTiO3陶瓷。测试结果表明,掺杂Er2O3能降低BaTiO3陶瓷的电阻率,且在开始时其电阻率随着掺杂量的增大而升高,在掺杂x(Er2O3)=0.003(摩尔分数)时电阻率最高,然后随掺杂量的升高而降低,在掺杂x(Er2O3)=0.007时电阻率最低,从纯BaTiO3陶瓷的2.6 TΩ.m下降为18 GΩ.m,此变化规律有异于La,Ce,Nd,Sm等稀土元素掺杂的规律。掺杂Er2O3使BaTiO3陶瓷的介电性能发生明显变化,掺杂x(Er2O3)为0.001和0.002时,可改善BaTiO3陶瓷的介电性能和频率特性,具有较好的频率稳定性。掺杂Er2O3使BaTiO3陶瓷的居里温度升高为130.9℃,交流电导随着温度的升高而增大,并在居里温度点附近达到最大。     

高压陶瓷电容器及其应用新动向

介绍各种用途高压陶瓷电容器的功能、特点及其在电力设备和处理脉冲能量设备方面的应用。探讨了其应用发展动向。     

MgTiO_3掺杂对BST基电容器陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备了MgTiO3掺杂的(Ba0.65Sr0.35)TiO3(BST)陶瓷,研究了MgTiO3掺杂量对(Ba0.65Sr0.35)TiO3(BST)基电容器陶瓷介电性能和微观结构的影响。结果表明:随着MgTiO3掺杂量的增加,BST陶瓷的介电常数(εr)、介质损耗(tanδ)和耐压强度(Eb)均先增大后减小。当MgTiO3掺杂量为质量分数0.8%时,BST陶瓷的综合介电性能较好:εr为4350,tanδ为0.0055,Eb为5.7×103V/mm(AC),容温特性符合Y5U特性。     

CeO2掺杂对BaTiO3基陶瓷电介质的影响

研究采用固相法在BaTiO3中掺杂不同含量的CeO2对体系介电性能及微观结构的影响,讨论了不同烧结温度下体系介电性能的变化。研究发现,当组成为Ba(Ce0.08Ti0.92)O3时,试样在1 490℃保温2 h中可获得性能优良的电容器介质材料。体系的相对介电系数可达5 300,介质损耗仅为2.42%,绝缘电阻率为1.39×107Ω.cm,居里温度向室温方向移动至45℃。与此同时,借助扫描电镜对烧结体进行了微观形貌分析。结果表明,CeO2掺杂使Ce4 部分取代Ti4 ,有效地增加了体系的相对介电系数,降低了介质损耗,并起到了良好的居里峰展宽及移峰效应。此外,CeO2掺杂亦可抑制晶粒的异常长大,得到较高致密度的烧结体。     

中温烧结BaTiO3铁电—玻璃陶瓷介电性能

研究了掺杂Nb^5 、Co^2 及玻璃的BaTiO3陶瓷的介电性能。Nb^5 、Co^2 和玻璃中的Bi^3 进入BaTiO3晶格形成晶芯－晶壳结构,其中晶芯由铁电相BaTiO3组成,晶壳由含Nb^5 、Co^2 、Bi^3 的非铁电相BaTiO3组成。这些添加物的作用是使ε－T曲线变得平坦,tanδ减小,居里点移向高温。     

MnCO3掺杂对BaTiO3-Nb2O5-CO3O4陶瓷性能的影响

为了提高BaTiO3-Nb2O5-Co3O4( BNC)陶瓷的介电常数,采用传统固相反应法制备了MnCO3掺杂的BNC陶瓷,研究了MnCO3掺杂量以及烧结温度对BNC陶瓷致密度及介电性能的影响.结果表明:MnCO3的掺杂提高了BNC陶瓷的介电常数,降低了介质损耗.当MnCO3掺杂量为摩尔分数0.5％时,BNC陶瓷相对介...     

中高压陶瓷电容器发展概况

本文简要介绍美、日专利文献报道的中高压陶瓷电容器用介质材料的组成、特性以及电容器制造工艺。     

钛酸钡基PTCR的电压效应测量方法的研究

PTC(正温度系数)热敏电阻器存在电压效应,此电压效应对PTC热敏电阻器的工作特性有明显的影响,本文讨论了用“脉冲放电法”测量PTC热敏电阻的电压效应的工作原理。用自行设计的电路测量了PTC热敏电阻器的电压效应。实验证明陶瓷PTCR(正温度系数热敏电阻器)的确存在电阻的电压效应。随着外加电压的升高,PTCR的电阻值明显下降。     

稀土氯化物溶液掺杂BaTiO3基PTC陶瓷性能研究

采用稀土氯化物(YCl3、LaCl3)溶液作为施主掺杂剂,在1350℃空气气氛下烧结制备一系列BaTiO3陶瓷样品。借助XRD、XRF等手段,研究了氯化物溶液掺杂对BaTiO3基PTC陶瓷性能的影响。结果显示,YCl3掺杂样品的最低室温电阻率为17?·cm、LaCl3掺杂的为47?·cm,且样品都具有一定的PTC效应。室温电阻率大幅降低的原因,是引入的Cl元素有一部分能进入晶格取代O位起施主作用。     

片式高压多层瓷介电容器最新进展

片式高压多层瓷介电容器（ＭＬＣＣ）的研制生产水平已达额定直流电压０．５～２０ｋＶ。额定交流电压２２０～１１００Ｖ，标称电容量范围为：０．５ｐＦ～０．１５μＦ（Ｃ０Ｇ），４７ｐＦ～２．２μＦ（Ｘ７Ｒ）。产品技术标准尚未统一纳入国际标准体系。高压ＭＬ－ＣＣ在Ｖ－Ｃ、ＴＶＣ（温度、偏压、容量关系）、耐电压及电晕等性能和试验方法方面有特殊要求，设计制造技术有独到之处。高压ＭＬＣＣ的包装和使用须严格控制工艺过程。     

压电陶瓷微进给机构直流高压电源研制

针对压电陶瓷微进给机构所需,使用了较少的元器件,设计与制作了连续可调的直流高压电源0~530V。电路设计的核心部分由两个直接耦合的高耐压三极管组成放大电路。分别做了开环与闭环的实验,进行了比较,运用闭环补偿的电路,稳定性与线性度明显优于开环电路。     

高T_cPTC陶瓷材料的配方研究

选用国产原材料，在（Ｂａ０．３Ｐｂ０．７）ＴｉＯ３＋４％ＡＳＴ＋０．０８％Ｍｎ（ＮＯ３）２材料中，添加（０．２～０．４）％（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｙ２Ｏ３）＋０．２％ＢＮ＋（３～５）％ＣａＴｉＯ３（全为摩尔比）。采用传统陶瓷工艺，经１１５０℃适当烧结，可获得ρ２５ｃ≤１０４Ω·ｃｍ，Ｔｃ≥３８０℃，ρｍａｘ／ρｍｉｎ≥１０３，Ｖｂ≥６５０Ｖ的实用高ＴｃＰＴＣ陶瓷材料。     

高压陶瓷电容器持续充放电条件下的寿命研究

为了提高脉冲功率装置的使用寿命,研究了SrTiO3 基高压陶瓷电容器在有10Ω 负载和无负载两种条件下持续充 放电过程中的使用寿命。详细分析了电容器使用寿命随着充电电压的增加而减小的原因,充电电压的增加会导致电容器 充放电过程中陶瓷介质所受的电致应力和温度增加,从而加快了放电通道的发展和漏电流的增加,导致了电容器寿命的 缩短。详细分析了放电回路负载的存在使电容器寿命增加的原因。放电回路负载的存在使得电容器温度增加变慢,从而 减慢了电容器充放电过程中击穿的发展速度。在无负载持续充放电的条件下,要使电容器的充放电寿命增加到105 次, 充电电压需要减小到~70%额定电压;在有10Ω 负载持续充放电的条件下,要使电容器的充放电寿命增加到105 次,充电 电压需要减小到~80%额定电压。     

溶胶包覆对BaTiO3陶瓷晶粒尺寸的影响

采用溶胶–凝胶技术制备BaTiO3溶胶,然后把该溶胶与晶粒尺寸为100nm的水热法BaTiO3粉体混合在一起,形成了同组成溶胶对同组成粉体的包覆。结果表明:溶胶的掺入降低了试样的烧结温度,包覆能抑制晶粒长大,试样致密成分均一。最终试样晶粒尺寸由包覆前的2~5μm,减小到包覆后的0.4~1μm,而且试样较致密,其密度基本在理论密度的95%以上。     

Bi、Cu共掺杂钛酸钡基压电陶瓷的制备与研究

采用溶胶-凝胶自燃烧工艺成功制备出(Ba0.99Bi0.01)(Cu0.005Ti0.995)O3微细粉料,并烧结成瓷.利用X线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)分析了样品的物相及显微形貌,发现样品为四方钙钛矿结构,晶粒大小均匀.研究了不同烧结温度的(Ba0.99Bi0.01)(Cu0.005Ti0.995)O3陶瓷居里温度的变化、介电温谱、压电特性及其温度稳定性.实验表明,以Bi、Cu进行掺杂可降低钛酸钡的烧结温度,且有效改善了其电性能,居里温度从不掺杂时的120℃提高到155℃,温度1 240℃烧结样品表现出最佳的综合压电性,压电常数(d33)为80 pC/N,机电耦合系数(kp)为12.6％,品质因数(Qm)为310,压电常数(d31)为－ 16.8 pC/N,且其压电性的温度稳定性有了很大提高.     

凝胶注模成型在高压陶瓷电容器的应用

高压陶瓷电容器传统成型方法存在诸多缺点,新的凝胶注模成型技术是传统陶瓷和高分子化学结合的产物,通过此种方法可以成型出素坯致密度高、密度均匀以及形状复杂近净尺寸的高压陶瓷电容器瓷片,有广阔的应用前景。重点阐述了凝胶注模成型用于制造高压陶瓷电容器的基本原理、目前研究状况及所要解决的问题。     

BaTiO_3晶相对X7R介质瓷电性能的影响

着重讨论ＢａＴｉＯ３细粉体的晶相对Ｘ７Ｒ介质瓷的电气性能的影响。通过Ｘ射线衍射谱分析该细粉体的晶相结构，结果表明：立方相的ＢａＴｉＯ３介电常数很低；四方相的ＢａＴｉＯ３介电常数高，介质的电性能也好。所以我们用四方相ＢａＴｉＯ３的含量来衡量Ｘ７Ｒ介质瓷的质量。ＢａＴｉＯ３四方相含量越高，Ｘ７Ｒ介质瓷电性能越好。