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疾风劲吹[详细]

作者:凯博国际    更新时间:2021-01-17 07:40

  在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷,称为电子陶瓷电子陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而**终获得具有新功能的陶瓷。在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用。

  电子陶瓷材料的发展,同物理化学、应用物理学、硅酸盐物理化学、固体物理学、光学、电学、声学、无线电电子学等的发展密切相关,它们相互促进,从而在电子技术的飞跃发展中,使电子陶瓷也相应地取得了很大进展。

  电子陶瓷按功能和用途可以分为五类:绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。

  简称装置瓷,具有优良的电绝缘性能,用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等的电子陶瓷。绝缘装置瓷件包括各种绝缘子、线圈骨架、电子管座、波段开关、电容器、集成电路基片和封装外壳等。对这类瓷的基本要求是介电常数低,介质损耗tan小,绝缘电阻率高,击穿强度E 大,介电温度特性和频率特性好。此外,还要求有较高的机械强度和化学稳定性。

  在这类陶瓷中以滑石瓷和氧化铝瓷应用**广。它们的主晶相成分分别为MgSiO3及Al2O3。滑石瓷的电绝缘性优良且成本较低,是用于射电频段内的典型高频装置瓷。氧化铝瓷是一类电绝缘性更佳的高频、高温、高强度装置瓷。其电性能和物理性能随 Al2O3含量的增多而提高。常用的有含75%、95%、99%Al2O3的高铝氧瓷。在一些要求极高的集成电路中,甚至还使用Al2O3含量达99.9%的纯刚玉瓷,其性质与蓝宝石单晶相近。高铝氧瓷,尤其是纯刚玉瓷的缺点是制造困难,烧成温度高、价格贵。

  装置瓷中还有一类以氧化铍 (BeO)为代表的高热导瓷。含 BeO95%的氧化铍瓷的室温导热率与金属相同。氧化铍还具有良好的介电性、耐温度剧变性和很高的机械强度。其缺点是BeO原料的毒性很大,瓷料烧成温度高,因而限制了它的应用。氮化硼 (BN)瓷和氮化铝(AlN)瓷也属于高热导瓷,其导热性虽不及氧化铍瓷,但无毒,加工性能和介电性能均好,可供高频大功率晶体管和大规模集成电路中作散热及绝缘用。

  近年来,研制出一类以SiC为基料,掺入少量BeO等杂质的热压陶瓷。这种陶瓷绝缘性能优良,热导率高于纯度为99%的氧化铍瓷。它的热膨胀系数与硅单晶可在宽温度范围内接近一致,可望在功率耗散较大的大规模集成电路中得到应用。

  用作碳膜和金属膜电阻器基体的低碱长石瓷也是一类重要而价廉的装置瓷,但其介质损耗较大,不宜在高频下使用。

  用作电容器介质的电子陶瓷。这类陶瓷用量**大、规格品种也**多。主要的有高频、低频电容器瓷和半导体电容器瓷。

  属于Ⅰ类电容器瓷,主要用于制造高频电路中的高稳定性陶瓷电容器和温度补偿电容器。构成这类陶瓷的主要成分大多是碱土金属或稀土金属的钛酸盐和以钛酸盐为基的固溶体。

  选用不同的陶瓷成分可以获得不同介电常数、介质损耗角正切 tan和介电温度系数的高频电容器瓷料,用以满足各种温度补偿的需要。表中的四钛酸钡瓷不仅是一种热稳定性高的电容器介质,而且还是一种优良的微波介质材料。

  通过半导体化措施使陶瓷具有半导电性晶粒和绝缘性(或半导体性)晶界,从而呈现很强的界面势垒等半导体特性的电子陶瓷。

  陶瓷半导体化的方法主要有强制还原法和施主掺杂法(亦称原子价控法)两种。两种方法都是在陶瓷的晶体中形成离子空位等缺陷,从而提供大量导电电子,使陶瓷中的晶粒成为某种类型(通常是 N型)的半导体。而这些晶粒之间的间层为绝缘层或另一类型(P 型)的半导体层。

  半导体陶瓷种类很多,其中包括利用半导体瓷中晶粒本身性质制成的各种负温度系数热敏电阻;利用晶界性质制成的半导体电容器、ZnO 压敏电阻器、BaTiO3系正温度系数热敏电阻器、CdS/Cu2S太阳能电池;以及利用表面性质制成的各种陶瓷型湿敏电阻器和气敏电阻器等。表2列出典型的传感器用半导体陶瓷。

  CdS/Cu2S系光电陶瓷不同于上表所列的利用绝缘晶界层性质的半导体瓷,它所利用的是N型CdS与P型Cu2S晶界层之间的PN异质结的光伏效应。用它制成的陶瓷太阳能电池,可以作为无人值守台站的电源,也可作为电子仪器中的光电耦合器件。

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