1-4. DOMENII MODERNE DE APLICARE A DIELECTRICELOR CERAMICE
1-4-1. CONDENSĂRI CERAMICI
Dispoziții generale.
Capacitatea statică a condensatorului plat C, Ф, având suprafața electrozilor A, m2, și grosimea dielectrică d, m, se calculează de la formula
(1-4-1)
unde # 949; 0 = 8,854 · 1012, F / m.
Pentru fabricarea unui condensator de mărime mică de capacitate mare, este necesar ca dielectricul condensatorului să aibă o dimensiune mare # 949; și o grosime mică d. Ultima condiție poate fi observată în cazul în care este ușor să se facă plăci subțiri. Ca materiale cu un înalt # 949; pentru fabricarea condensatoarelor folosiți:
- ceramică pe bază de TiO2 (în condensatori pentru compensarea temperaturii) cu # 949; = 20 - = - 150;
- ceramică bazată pe BaTiO3 (în condensatori cu permitivitate dielectrică înaltă) cu # 949; s = 1000-15000.
Pentru condensatoarele enumerate mai jos, se utilizează materiale non-ceramice, din care este relativ ușor de fabricat plăci subțiri: 1) mică, d = 0,01-0,05 mm; 2) hârtie, d = 0,008 -: - 0,1 mm;
- pe filme organice, d = 0,01 mm; 4) electrolitic, d = 0.000010.001 mm (0,01-1 pm).
În producția de dielectricilor ceramice pe bază de TiO sau BaTiO dar grosime tehnologie ceramice convenționale obținute prin astfel de metode de turnare, cum ar fi perforarea uscat foc presare, limitată tehnologic la circa 0,1 mm (100 microni). Prin urmare, dacă un condensator de disc cu diametrul de 10 mm este fabricat dintr-un material cu o permitivitate de 10.000, atunci condensatorul condensatorului va fi 0.05 μF, iar dificultățile considerabile vor trebui depășite. Pentru a reduce grosimea dielectricului, după cum se cunoaște, se utilizează măcinarea, la care limita de grosime este de 30-30 μm. Cu toate acestea, în plus față de cazuri speciale, această metodă nu găsește aplicații. De asemenea, studiem metodele de obținere a dielectricilor subțiri prin arderea straturilor subțiri depuse prin electrodepunere, depunerea în vid și descompunerea compușilor organici de titan. Cu toate acestea, nu se poate afirma că, în dezvoltarea industrială a acestor metode de obținere a dielectricilor cu permitivitate dielectrică înaltă, sa obținut succes. Cele mai promițătoare sunt condensatoarele folosind capacitatea de barieră a unui contact semiconductor-metal. În special, utilizarea unui element ceramic semiconductor bazat pe BaTiO permite să se obțină același efect ca și în formarea unui strat izolator fara defecte mai multe microni grosime. În acest fel, care are o mare importanță practică, este posibil să se producă condensatori mici de capacitate mare, care au o permeabilitate dielectrică mare și o grosime mică d. Semiconductorii bazați pe BaTiO sunt consacrați § 9-1.
În cele din urmă, recent Baku Shigeru de la Institutul de Telecomunicații a inventat o excelentă ceramică de condensator cu un strat de barieră, care va fi analizată în detaliu în paragraful 9-1-3. În prezent, se desfășoară activități intensive pentru a studia modurile de aplicare practică a acestui material remarcabil, care este un ceramic semiconductor bazat pe BaTiO. în care stratul izolator format din limitele granulelor cristalitelor are o constantă dielectrică efectivă de 20 000-50 000 și o tensiune de rupere de aproximativ 45 V.
Dioxidul de titan are trei modificări cristaline (rutilă, anatază și brookit), dar în practică rutilul este cel mai important. Monocristalele acestei modificări sunt obținute prin topirea într-o flacără (numită și metoda Bernoulli). Ei au un indice de refracție mai mare decât diamantul, care a cauzat producerea de pietre prețioase artificiale din ele.
Rutile are o structură tetragonală. În centrul volumului și în cele opt colțuri ale celulei sunt atomii de titan, atomii de oxigen sunt aranjați astfel încât să formeze un octaedru cu atomul central de titan. Cei patru atomi de oxigen localizați pe marginea inferioară și superioară se află la o distanță s de atomul central de titan, ceilalți doi atomi de oxigen sunt localizați la o distanță p de atomul central Ti, după cum se poate vedea din figură, mult mai departe. Densitatea cristalului unic este obținută egală cu 4,249 g / cm3.
Fig. 1-4-1. Structura cristalină a rutilului.
Punctul de topire al cristalelor unice de rutil 1840 ± 10 ° C, constanta dielectrică la temperatura camerei, la 1 MHz este egală cu 173, dar axa c și în direcția perpendiculară pe această axă - 89.
Indicele de refracție al monocristalelor rutile în domeniul luminii vizibile (4000-7600 A) este destul de ridicat și este egal cu 2,71. Coeficientul de conductivitate termică este de 61,9 W / (m-K), duritatea Mohs este de 6,7.
Anatase se referă, de asemenea, la cristalele structurii tetragonale, celula elementară a rețelei cristaline este formată din șase molecule de TiO2; a = 0,378, c = 0,949 nm. Densitatea este de 3,9, indicele de refracție este 2,55, constanta dielectrică # 949; = 31. Toate constantele listate ale anatazei sunt mai mici decât cele ale rutilului. Coeficientul de conductivitate termică este de 180 W / (m-K), duritatea Mohs este de 5,5-6 (pentru producția industrială de TiO2, vezi paragraful 2-2-2).
Condensatoare pentru compensarea temperaturii.
Fabricarea condensatoarelor ceramice de către diferite firme din Japonia, mii de bucăți
1963 medie lunar
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: