鈦酸鍶鋇基高壓陶瓷電容器材料的研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇是鈦酸鋇與鈦酸鍶形成的固溶體,簡(jiǎn)稱BST,它是一種優(yōu)良的熱敏材料、電容器材料和鐵電壓電材料,具有高介電常數(shù)、低介電損耗、居里溫度隨組成改變以及介電常數(shù)隨電場(chǎng)的非線性變化等特點(diǎn),在超大規(guī)模動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、微波調(diào)諧器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,成為集成器件領(lǐng)域最廣泛研究的材料之一。
　　本文采用正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究了各組分對(duì)鈦酸鍶鋇基中高壓陶瓷電容器介電性能的影響,得到了影響該系統(tǒng)陶瓷電容器介電性能的主次因素。各因素水平影響其性能的趨勢(shì)

2、:影響介電常數(shù)的主次因素的順序?yàn)锽i2O3·3TiO2、CaZrO3、Nb2O5、MgO;影響介質(zhì)損耗的主次因素的順序?yàn)镸gO、CaZrO3、Bi2O3·3TiO2、Nb2O5;影響耐壓強(qiáng)度的主次因素的順序?yàn)镃aZrO3、MgO、Bi2O3·3TiO2、Nb2O5,并得到了綜合性能良好的瓷料配方。結(jié)果表明,在Ba0.6Sr0.4TiO3中加入8％Bi2O3·3TiO2、6%CaZrO3、0.6%Nb2O5和0.5%MgO時(shí),其介電常數(shù)ε

3、為3785、介質(zhì)損耗tgδ為23×10-4、耐壓強(qiáng)度Eb為11kv/mm;而在Ba0.6Sr0.4TiO3中加入8%Bi2O3·3TiO2、10%CaZrO3、0.2%Nb2O5和1%MgO時(shí),其ε為3416、tgδ為30×10-4、Eb為13.5kv/mm。
　　當(dāng)Y2O3含量較小時(shí),Y3+進(jìn)入A位,會(huì)產(chǎn)生空位缺陷,使晶格強(qiáng)烈收縮,使系統(tǒng)的內(nèi)應(yīng)力增大,提高了介電常數(shù)。隨著Y2O3含量的增加,Y3+進(jìn)入B位取代Ti4+,可促使周圍

4、的Ti4+與O2-牢固地結(jié)合起來(lái),使Ti4+移動(dòng)困難,從而引起試樣介電常數(shù)下降。同時(shí)Y2O3具有細(xì)化晶粒的作用,可以使材料形成一種晶粒細(xì)小而均勻致密的多晶結(jié)構(gòu),提高其耐壓強(qiáng)度。
　　CuO對(duì)Ba0.6Sr0.4TiO3體系的B位進(jìn)行取代,Cu2+取代Ti4+屬于受主摻雜,可以對(duì)施主的電價(jià)起補(bǔ)償作用,抑制了Ti3+的形成。CuO是良好的助熔劑,適量的摻雜CuO可促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程中的液相傳質(zhì),提高了致密度,使介質(zhì)損耗略有降低,改善材料的耐

5、壓強(qiáng)度。
　　采用水熱法合成了Ba0.6Sr0.4TiO3超細(xì)粉體,其粒徑大小分布均勻,粒徑在200nm至300nm之間。并用水熱法合成的Ba0.6Sr0.4TiO3粉體替換固相法合成的Ba0.6Sr0.4TiO3粉體,按照正交實(shí)驗(yàn)得到的最佳配方摻入CaZrO3、Bi2O3·3TiO2、Nb2O5、MgO改性物質(zhì),結(jié)果表明:水熱法合成的Ba0.6Sr0.4TiO3粉體經(jīng)摻雜改性后,降低了燒結(jié)溫度,晶粒尺寸變小。由于晶粒尺寸的效應(yīng),