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介电材料是指能够用于制造电容器的材料,其基本特征是在外电场作用下能够发生极化、电导、损耗和击穿等现象。介电材料属于绝缘体,其介电常数(s)越大越好,电极间距越小越好,电极面积越大越好,这样才能实现静电电容器的高效储能和紧凑设计。因此,介电材料是制造电容器的重要原材料之一,其性能和
选择对于电容器的制造和使用有着至关重要的影响。
介电材料是指在外电场作用下能发生极化、电导、损耗和击穿等现象的材料。
介电材料属绝缘体,用于制造电容器。为了使电容器的静电电容器尽量地大而体积又小,一般要求山所用电介质的介电常数(s)越大越好;L电极间距越小越好,电极面积越大越好。 中文名 | 介电材料 |
外文名 | dielectric material |
材料 | 一般为非导电体 |
别名 | 电介质,是电的绝缘材料 |
用于 | |
介电材料又叫电介质,是以电极化为特征的材料。介电材料是通过感应而非传导的方式传递、存储或记录电场的作用和影响。其中电极化是在外电场作用下,分子中正负电荷中心发生相对位移而产生电偶极矩的现象,而介电常数是表征电介质的最基本参数。 此外,电介质材料一般为非导电体,即绝缘体,一般是指电导率低于 的材料。 介电材料主要用于制造电容器。要求材料的电阻率高,介电常量大。
介电材料主要分为气体电介质材料、液体电介质材料及固体电介质材料。
气体电介质材料包括非极性气体(如He、 、 、 和 ),极牲气体(如等),还有一些混合气体如空气,其中最常用的是天然气介质。 液体电介质材料,包括非极性和弱极性液体(如 、苯、二甲苯、汽油、煤油等),极性液体(如乙醇、水、三氯联苯等)。 固体电解质材料是使用最多的电介质材料,主要包括陶瓷和高聚物两类,还包括金刚石、硅、硫等晶体。电介质陶瓷为我们本章主要讲述的材料,其应用最广泛。高分子聚合物电介质材料目前也有开展研究及应用,包括聚乙烯及聚四氟乙烯等。 介电材料主要包括电容器介质材料和微波介质材料两大体系。其中用于电容器介质的介电材料在整个介电材料中占有很大比重,它可分为有机材料和无机材料两大类。近年来,新型陶瓷介电材料获得快速发展,其中独石电容器材料就是典型的代表。微波介质材料主要是用于制造介质谐振器、微波集成电路基片与元件、介质天线等微波器件的介电材料。 电容器
电容器介电材料分类
电容器介电材料分为有机材料和无机材料两大类(如右 图所示)。有机介电材料分为极性介电材料和非极性介电材料两种。其中除纸以外,均为高分子聚合物薄膜,即有机膜。无机介电材料则分为气体和固体介电材料两类。气体包括空气、压缩氮气、六氟化硫及混合气体等。固体介电材料包括云母、玻璃和陶瓷等。在各种介电材料中,纸、陶瓷、云母属传统材料。陶瓷介电材料近年获得快速发展,其中独石电容器材料就是典型代表。微波
微波介电材料主要用于制造介质谐振器、微波集成电路及片与元件和家用微型平面天线等微波器件。介质谐振器由微波介质陶瓷材料构成,其发展非常迅速,材料种类繁多,其中典型材料包括 系统、钙钛矿型陶瓷。微波集成电路基片常用材料有聚四氟乙烯、石英、氧化铍、氧化铝、尖晶石、蓝宝石、石榴石铁氧体、砷化钾、二氧化钛和红宝石等。 介电材料的主要驱动力是电气和机械特性、可制造性和成本。这些因素的量级取决于市场和应用。对于许多市场,成本是最大的驱动力,而性能可能要折中。对于其他市场,性能是主要驱动力,成本不是问题。而可制造性影响成本以及质量和可靠性。
电气和机械特性与性能直接相关,人们最感兴趣的电气性质是介电常数(k)和扩散因子(DF)。这些材料的稳定性,以及随变化的温度和湿度而发生变化的相应的电气特性,也是一个因素。对于高速设计而言,低的k和低的DF是必要的,PTFE(聚四氟乙烯,Teflon)是具有最低k和DF性质的聚合物。 材料的通用成本结构
厚度容限和热膨胀系数(CTE)也是影响因数。但是,PTFE是一种热塑的、外形不稳定的、非常滑的材料,在没有大的表面处理情况下,没有哪样东西能 够粘附到上面。将PTFE与其他材料(例如玻璃增强剂)组合,在对介电特性最小影响的情况下,提高了机械性质。在过去数年中,为了产生多种类的期望特征,材料工程师们已经合成聚合物和填充物的许多组合物和混合物。如右图所示说明了材料的通用成本结构。金字塔的底部由常规环氧树脂层叠材料组成,并向上通过各种混合物或聚合物,直到顶部的PTFE基材料。