陶瓷电容材质温度特性

1.溫度特性

溫度特性表

低溫高溫與25℃比較之容量變化率範圍

X: －55℃Y：－３0℃Z：＋10℃

4： +６5℃

５： +85℃

6: +105℃

7： +1２5℃

８: +１５0℃

A: ±１．0%

B: ±１．5％

C: ±2。2％

D: ±3。3%

Ｅ: ±4.7％

Ｆ：±7.5%

Ｐ：±10%

R: ±１５％

S: ±2２％

T：＋22 – 3３％

Ｕ： +2２–5６％

V: +22 – 82％

NPＯ:－55℃ ~ +１2５℃，0 ±30ppｍ℃

ＥX: Ｘ7R 在 -55℃至＋125℃溫度範圍內,其容值與２５℃比較電容變化率不可超過±15％.

2.積層電容常用誤差及材質

ＮPO : J ＝5%

X７Ｒ：Ｋ= 10%

Y5V : Ｍ= 20%

３。陶瓷電容常用誤差及材質

NPO/SL： J = ５%

Y５P : K = 10%

Ｚ5U/Y５V ： M = ２0％

Y５V／Z5V： Z = +8０% ~ —2０％

4．材質溫度特性曲線

Y5V电容特性

Y5V材料电容特性 Y5V电容器瓷属于低频高介电容器瓷，即Ⅱ类瓷，是强介铁电陶瓷，具有自发极化特性的非线性陶瓷材料，其主要成分为钛酸钡（BaTiO3）；其特点是介电系数特别高，介电系数随温度呈非线性变化，介电常数随施加的外电场有非线性变化的关系； Y5V：温度特性Y代表-25℃；“5”代表+85℃；温度系数V代表-80%~+30%； 在交变电压作用下，电容器并不是以单纯的电容器的形式出现，它除了具有电容量以外，还存在一定的电感和电阻，在频率较低时，它们的影响可以不予考虑，但随着工作频率的提高，电感和电阻的影响不能忽视，严重时可能导致电容器失去作用。因此，我们一般通过四个主要参数来衡量片式电容的一般电性能：电容量、损耗角正切、绝缘电阻、耐电压。下面主要针对电容量的变化进行研究： 1、电容量与温度的关系： 温度是影响电容器电容量的一个重要因素，电容量与温度之间的这种关系特性称为电容器的温度特性，一般说来，对于Ⅱ类瓷电容器，其影响相对较大，故我们采用“%”来表示它的容量变化率。 下面以Y材料0402F/104规格产品为例来说明Y5V材料的温度特性： 2、电容量与交流电压的关系： 对于Ⅱ类瓷电容器，其容量基本是随所加电压的升高而加速递升的，在生产测试中，一般采用0.5±0.2V和1.0±0.2V作为电容量与损耗正切角的测试电压，电压较低，因此对于同一容量采用不同的介质厚度设计，最终表现出来的容量值不会有太大差异，但是，随着工作电路中交流电压的不同，这种差异较为明显。 下面以Y材料0805F/105规格产品为例来说明Y5V材料交流特性：

3、电容量与直流电压的关系： 在电路的实际应用中，电容器两端可能要施加一个直流电压，电容器在这种情况下的特性叫做直流偏压特性；相对X7R材料来说，Y5V材料偏压特性较差，可以通过增加介质厚度的方法取得较好的直流偏压特性。 下面我们以Y材料0805F/224规格14um介质厚度设计的产品为例来说明Y5V产品的直流偏压特性： 另外，Y5V材料电容量与工作频率也存在一定的关系，作为Ⅱ类瓷电容器，相对容值变化较小的Ⅰ类瓷电容器而言，随着工作频率的增加，容值下降较为明显。

陶瓷电容材质

陶瓷电容分级： NPO（COG）X7R X5R Y5V Z5U 这个是按美国电工协会（EIA）标准，不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO；稳定级（II类）的介质材料为X7R；能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V。 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。 X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。 COG,X7R,X5R,Y5V均是电容的材质，几种材料的温度系数和工作范围是依次递减的，不同材质的频率特性也是不同的。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 一NPO电容器 NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%， NPO(COG) 多层片式陶瓷电容器,它只是一种电容 COG（Chip On Glass）即芯片被直接邦定在玻璃上。这种安装方式可以大大减小LCD模块的体积，且易于大批量生产，适用于消费类电子产品的LCD，如：手机，PDA等便携式产品，这种安装方式，在IC生产商的推动下，将会是今后IC与LCD的主要连接方式。 相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于 ±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二X7R电容器 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。

压电陶瓷材料及应用

压电陶瓷材料及应用 一、概述 1.1电介质 电介质材料的研究与发展成为一个工业领域和学科领域，是在20世纪随着电气工业的发展而形成的。国际上电介质学科是在20世纪20年代至30年代形成的，具有标志性的事件是：电气及电子工程师学会（IEEE）在1920年开始召开国际绝缘介质会议，以后又建立了相应的分会（IEEE Dielectric and Electrical Insulation Society）。美国MIT建立了以Hippel教授为首的绝缘研究室。苏联列宁格勒工学院建立了电气绝缘与电缆技术专业，莫斯科工学院建立了电介质与半导体专业。特别是德国德拜教授在20世纪30年代由于研究了电介质的极化和损耗特性与其分子结构关系获得了诺贝尔奖，奠定了电介质物理学科的基础。随着电器和电子工程的发展，形成了研究电介质极化、损耗、电导、击穿为中心内容的电介质物理学科。 我国电介质领域的发展是在1952年第一个五年计划制定和实行以来，电力工业和相应的电工制造业得到迅速发展，这些校、院、所、首先在我国开展了有关电介质特性的研究和人才的培养，并开出了“电介质物理”、“电介质化学”等关键专业课程，西安交大于上海交大、哈尔滨工大等院校一道为我国培养了数千名绝缘电介质专业人才，促进了我国工程电介质的发展。80年代初中国电工技术学会又建立了工程电介质专业委员会。 近年来，随着电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术等新技术的兴起以及基础理论和测试技术的发展，人们创造各种性能的功能陶瓷介质。主要有： （1）、电子功能陶瓷如高温高压绝缘陶瓷、高导热绝缘陶瓷、低热膨胀陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、导电陶瓷等。 （2）、化学功能陶瓷如各种传感器、化学泵等。 （3）、电光陶瓷和光学陶瓷如铁电、压电、热电陶瓷、透光陶瓷、光色陶瓷、玻璃光纤等。（电介质物理——邓宏）

不同材质电容特点

一、按照功能 1.名称：聚酯（涤纶）电容 符号：（CL） 电容量：40p--4μ 额定电压：63--630V 主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差 应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路 2.名称：聚苯乙烯电容 符号：（CB） 电容量：10p--1μ 额定电压：100V--30KV 主要特点：稳定，低损耗，体积较大 应用：对稳定性和损耗要求较高的电路 3.名称：聚丙烯电容 符号：（CBB） 电容量：1000p--10μ 额定电压：63--2000V 主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差 应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路 4.名称：云母电容 符号：（CY）

电容量：10p--0.1μ 额定电压：100V--7kV 主要特点：高稳定性，高可靠性，温度系数小应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路 5.名称：高频瓷介电容 符号：（CC） 电容量：1--6800p 额定电压：63--500V 主要特点：高频损耗小，稳定性好 应用：高频电路 6.名称：低频瓷介电容 符号：（CT） 电容量：10p--4.7μ 额定电压：50V--100V 主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差应用：要求不高的低频电路 7.名称：玻璃釉电容

符号：（CI） 电容量：10p--0.1μ 额定电压：63--400V 主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温（200度）应用：脉冲、耦合、旁路等电路 8.名称：铝电解电容 符号：(CD) 电容量：0.47--10000μ 额定电压：6.3--450V 主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大 应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等 9.名称：钽电解电容 符号：（CA） 电容量：0.1--1000μ 额定电压：6.3--125V 主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容 应用：在要求高的电路中代替铝电解电容 10.名称：空气介质可变电容器

压电陶瓷电特性测试与分析

摘要：通过对压电陶瓷器件进行阻抗测试可得到压电振子等效电路模型参数与谐振频率。通过对压电陶瓷器件电容值、温度稳定性、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析后可知：压电陶瓷器件电特性符合一般电容器特点，所用连接线材在较低频率下寄生电容不明显，在常温下工作较稳定，厚度较厚的产品绝缘性和可靠性指标较好。 关键词：压电陶瓷；等效电路模型；电特性；可靠性 0 引言 压电陶瓷(Piezoelectric Ceramics，PZT)受到微小外力作用时，能把机械能变成电能，当加上电压时，又会把电能变成机械能。它通常由几种氧化物或碳酸盐在烧结过程中发生固相反应而形成，其制造工艺与普通的电子陶瓷相似。与其他压电材料相比，具有化学性质稳定，易于掺杂、方便塑形的特点[1]，已被广泛应用到与人们生活息息相关的许多领域,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热释电性可制作人体红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存贮，显示或开关用的电控光特性器件。通过物理或化学方法制备的PZT、PLZT等铁电薄膜，在电光器件、非挥发性铁电存储器件等有重要用途[2-5]。 为了保护生态环境，欧盟成员国已规定自2006年7月1日起，所有在欧盟市场上出售的电子电气产品设备全部禁止使用铅、水银、镉、六价铬等物质。我国对生态环境的保护也是相当重视的。因此，近年来对无铅压电陶瓷进行了重点发展和开发。但无铅压电陶瓷性能相对于PZT陶瓷来说，总体性能还是不足以与PZT陶瓷相比。因此，当前乃至今后一段时间内压电陶瓷首选仍将是以PZT为基的陶瓷。 本文将应用逆压电效应以压电陶瓷蜂鸣片为例进行阻抗测试、电容值、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析。 1 测量参数和实验方法依据 目前我国现有的关于压电陶瓷材料的测试标准主要有以下： GB/T 3389-2008 压电陶瓷材料性能测试方法 GB/T 6427-1999 压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法 GB/T 16304-1996 压电陶瓷电场应变特性测试方法 GB 11387-89 压电陶瓷材料静态弯曲强度试验方法 GB 11320-89 压电陶瓷材料性能方法（低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试）

陶瓷电容绝缘电阻深入理解

多层片式陶瓷电容器绝缘电阻深入再理解 绝缘电阻表征的是介质材料在直流偏压梯度下抵抗电流的能力。 绝缘体的原子结构中没有在外电场强度作用下能自由移动的电子。对于陶瓷介质，其电子被离子健和共价健牢牢束缚住，理论上几乎可以定义该材料的电阻率为无穷大。但是，实际上绝缘体的电阻率是有限，并非无穷大，这是因为材料原子晶体结构中存在的杂质和缺陷会导致电荷载流子的出现。 在氧化物陶瓷中，如钛酸盐，通过缺陷化学计量，也就是阴、阳离子电荷不平衡可以推断出电荷载流子的存在以及材料晶体结构中有空缺位子和填隙离子。例如，一个AL3+阳离子取代一个Ti4+的位置，产生一个净负电荷。同样，如果氧离子与其他离子的比例不足以维持理想的化学价，也会产生一个净电荷。后面这种情况在低氧分压烧结和“还原”烧结条件下非常容易出现，剧烈的还原将会使钛酸盐的电阻率降低，显示出半导体性质。 因此，片式电容器的绝缘电阻取决于介质材料配方、工艺过程（烧结）和测量时的温度。所有介质的绝缘电阻都会随温度的提高而下降，在低温（-55度）到高温125度的MIL温度特性范围内可以观察到一个非常大的下降过程。 测量电容器绝缘电阻的时候需要重点考虑的是绝缘电阻与电容量的关系。电容量值与绝缘电阻成正比，即电容量越高，绝缘电阻越低。这是因为电容量与漏电流大小是相互成正比的，可以用欧姆定律和比体积电容关系加以说明。R= ? *S/L, C=ξ *S/L, ---------R=?*ξ/C 工业应用中产品IR的最小标准是由电阻和电容量，所决定的。EIA标准要求产品在25度时R*C 超过1000欧姆-法拉（通常表示成1000兆欧-微法拉），在125度时超过100欧姆-法拉。除了材料和尺寸外，还有其他一些物理因素会对电容器的绝缘电阻产生影响。 a)表面电阻率：由于表面吸收了杂质和水分，因此介质表面电阻率与体电阻率不一致。 b)缺陷：介质是多晶体陶瓷聚合体所组成的，其微观结构中存在的晶界和气孔总会降低材料 的本征电阻率。从物理学的角度讲，这些物理缺陷出现的几率与元件体积及结构复杂程度成正比。因此，尺寸大的，电极面积更大，电极层数越多的元件来说，其电阻率和绝缘强度均低于小尺寸的。

贴片陶瓷电容分类及温度特性

EIA Code Operation Temperature Range (?C) Temperature Coffcient CLASS I C0G/NP0-55~+1250±30PPM/?C X5R-55~+850±15% X7R-55~+1250±15% X6S-55~+1050±22% Y5V-30~+85-82%~+22% X7S-55~+1250±22% X7T-55~+125-33%~+22% U2J-55~+125-750±120PPM/?C X7U-55~+125-56%~+22% X6T-55~+105-33%~+22% Z5U10~+85-56%~+22% MURATA X8G-55~+1500±30PPM/?C Ⅰ类陶瓷电容器（ClassⅠceramic capacitor） 过去称高频陶瓷电容器（High-frequency ceramic capacitor），介质采用非铁电（顺电）配方，以TiO2为主要成分（介电常 数小于150），因此具有最稳定的性能；或者通过添加少量其他（铁电体）氧化物，如CaTiO3 或SrTiO3，构成“扩展型”温度 补偿陶瓷，则可表现出近似线性的温度系数，介电常数增加至500。这两种介质损耗小、绝缘电阻高、温度特性好。特别适 用于振荡器、谐振回路、高频电路中的耦合电容，以及其他要求损耗小和电容量稳定的电路，或用于温度补 Ⅱ类陶瓷电容器（Class Ⅱ ceramic capacitor） 过去称为为低频陶瓷电容器（Low frequency ceramic capacitor），指用铁电陶瓷作介质的电容器，因此也称铁电陶瓷电容 器 。这类电容器的比电容大，电容量随温度呈非线性变化，损耗较大，常在电子设备中用于旁路、耦合或用于其它对损耗 和电容量稳定性要求不高的电路中。其中Ⅱ类陶瓷电容器又分为稳定级和可用级。X5R、X7R属于Ⅱ类陶瓷的稳定级，而 Y5V和Z5U属于可用级。 CLASS II

压电陶瓷测量原理

压电陶瓷及其测量原理 近年来，压电陶瓷的研究发展迅速，取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中，成为不可或缺的现代化工业材料之一。由于压电材料的各向异性，每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同，这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。同时，压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。 （一）压电陶瓷的主要性能及参数 （1）压电效应与压电陶瓷 在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式，即晶体的对称性所决定。在声波测井仪器中，发射探头利用的是正压电效应，接收探头利用的是逆压电效应。 （2）压电陶瓷的主要参数 1、介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。在交变电场下，电介质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相），由电导过程所引起；另一种为无功部分（异相），由介质弛豫过程所引起。介质损耗是异相分量与同相分量的比值，如图 1 所示，C I 为同相分量，R I 为异相分量，C I 与总电流 I 的夹角为δ，其正切值为 CR I I C R ωδ1 tan == 其中ω 为交变电场的角频率，R 为损耗电阻，C 为介质电容。

图 1 交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时） 2、机械品质因数 机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时，材料内部能量消耗程度的一个参数，它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。机械品质因数越大，能量的损耗越小。产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。机械品质因数m Q 的定义为： π2 的机械能 谐振时振子每周所损失能谐振时振子储存的机械?=m Q 机械品质因数可根据等效电路计算而得 11 1 11 R L C R Q s s m ωω= = 式中1R 为等效电阻（Ω），s ω 为串联谐振角频率（Hz ），1C 为振子谐振时的等效电容（F ），1L 为振子谐振时的等效电感。m Q 与其它参数之间的关系将在后续详细推导。 不同的压电器件对压电陶瓷材料的m Q 值的要求不同，在大多数的场合下（包括声波测井的压电陶瓷探头），压电陶瓷器件要求压电陶瓷的m Q 值要高。 3、压电常数 压电陶瓷具有压电性，即在其外部施加应力时能产生额外的电荷。其产生的电荷与施加的应力成比例，对于压力和张力来说，其符号是相反的，电位移 D （单位面积的电荷）和应力σ 的关系表达式为：dr A Q D == 式中 Q 为产生的电荷（C ），A 为电极的面积（m 2），d 为压电应变常数（C/N ）。 在逆压电效应中，施加电场 E 时将成比例地产生应变 S ，所产生的应变 S 是膨胀还是收缩，取决于样品的极化方向。

贴片电容材质分类

这个是按美国电工协会（EIA）标准，不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO；稳定级（II类）的介质材料为X7R；能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V。 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。 X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。 COG,X7R,X5R,Y5V均是电容的材质，几种材料的温度系数和工作范围是依次递减的，不同材质的频率特性也是不同的。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 一 NPO电容器 NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%， NPO(COG) 多层片式陶瓷电容器,它只是一种电容 COG（Chip On Glass）即芯片被直接邦定在玻璃上。这种安装方式可以大大减小LCD模块的体积，且易于大批量生产，适用于消费类电子产品的LCD，如：手机，PDA等便携式产品，这种安装方式，在IC生产商的推动下，将会是今后IC与LCD 的主要连接方式。 相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二 X7R电容器 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。

陶瓷电容器的特性及选用

陶瓷电容器的特性及选用 陶瓷电容器是目前电子设备中使用最广泛的一种电容器，占整个电容器使用数量的50%左右，但由于许多人对其特性了解不足导致在使用上缺乏应有的重视。为达到部品使用的规范化和标准化要求，下面对陶瓷电容器的特性及我司使用中需要注意的事项做一概况说明： 一、陶瓷电容器特性分类： 陶瓷电容器具有耐热性能好，绝缘性能优良，结构简单，价格低廉等优点，但不同陶瓷材料其特性有非常大的差异，必须根据使用要求正确选用。陶瓷电容按频率特性分有高频瓷介电容器（1类瓷）和低频瓷介电容器（2类瓷）；按耐压区分有高压瓷介电容器（1KV DC以上）和低压瓷介电容器（500V DC以下），现分述如下： 1．高频瓷介电容器（亦称1类瓷介电容器） 该类瓷介电容器的损耗在很宽的范围内随频率的变化很小，并且高频损耗值很小,（tanδ≤0.15%，f=1MHz），最高使用频率可达1000MHz以上。同时该类瓷介电容器温度特性优良，适用于高频谐振、滤波和温度补偿等对容量和稳定度要求较高的电路。其国标型号为CC1（低压）和CC81（高压），目前我司常用的温度特性组别有CH（NP0）和SL 组，其常规容量范围对应如下： 表中温度系数α C =1/C（C 2 -C 1 /t 2 -t 1 ）X106（PPM/°C），是指在允许温度范围内，温度每变 化1°C，电容量的相对变化率。由上表看出，1类瓷介电容器的温度系数很小，尤其是CH特性，因此也常把1类瓷介电容器中CH电容称为温度补偿电容器。但由于该类陶瓷材

料的介电常数较小，因此其容量值难以做高。因此当需要更高容量值的电容时，则只能在下面介绍的2类瓷介电容中寻找。 2、低频瓷介电容器（亦称2类瓷介电容器） 该类瓷介电容的陶瓷材料介电常数较大，因而制成的电容器体积小，容量范围宽，但频率特性和温度特性较差，因此只适合于对容量、损耗和温度特性要求不高的低频电路做旁路、耦合、滤波等电路使用。国标型号为CT1（低压）和CT81（高压），其常用温度特性组别和常规容量范围对应如下： 中2R组为低损耗电容，由于其自身温升小，频率特性较好，因而可以用于频率较高的场合。 对低压瓷介电容，当容量大于47000pF时，则只能选择3类瓷介电容器（亦称半导体瓷介电容器），例如：我司大量使用的26-ABC104-ZFX，但该类电容温度特性更差，绝缘电阻较低，只是因高介电材料，体积可以做得很小。因此只适用要求较低的工作电路。如选用较大容量电容，而对容量和温度特性又有较高使用要求，则应选用27类有机薄膜电容器。 3、交流瓷介电容器 根据交流电源的安全性使用要求，在2类瓷介电容器中专门设计生产了一种绝缘特性和抗电强度很高的交流瓷介电容器，亦称Y电容，按绝缘等级划分为Y1、Y2、Y3三大系列，其用途和特性分类如下：

陶瓷电容器的用途

陶瓷电容器的用途 依照电容器的特性，其用途可分成如下几个大类。 1. 利用电容器的直流充放电 1) 产生瞬间大电流：因电容器的短路电流很大，所以它有如下用途： a) 放电加工机 b) 电容式点焊熔接机 c) 闪光灯的电源，如汽车方向灯、照相用闪光灯 d) 着磁机内着磁电流电源部份，其功用系使永久磁铁着磁 2) 产生直流高电压：将多段配置的电容器予以充电，则能产生很高的 直流，如图3-1，能够一段一段地加压上去，而达到很高的电压。 图3-1 图3-2 图3-3 3) 积分及记忆用：计算机的记忆回路或比较回路，常用RC （如图3-2） 来构成回路，以积蓄脉波至某种输出电位（0v ）。 ??==dt v RC idt c v i 110 这种电容器绝缘电阻要高，并且时间常数很长。 4) 吸收涌浪电压（Surge voltage ）：涌浪电压发生时，其电压势必超 过电容器两端的电压，因此该电压就很地被电容器所吸收，做为一个绶衡 的作用。电压过去了，电容器再慢慢地放出电流，以免电路被该电压所破 坏，完成保护的功用。 5) 消除火花：将电容器加于开关或继电器（Relay ）接点的两端，一旦 这开关或继电器动作而发生火花时，则该火花即被电容器所吸收，因此对 继电器和开关产生保护作用，如图3-3。 2. 利用其阻抗特性达成选择性的滤波（Filtering ）效果 1) 一般的电子机器都要用直流电压电源，因此外来的交流电源经过整 流之后即成直流电压，但波形不平均整，若如图3-4加上电容器之后，就 会使波形变得较为平整，若再加上电感L ，及后面一段的电容C ，则波形即

呈平整的直流电压。 2) 耦合作用（Coupling ）：图3-5是一般的放大电路，为了使用两个电 晶体1r T 及2r T 能正常的动作，我们对其三极（C ：集极Collector ；B ：基集 Base ；E ：射集Emitter ）所加的直流电压都不相同，因此我们不能把1C 和 2B 直接连上来。于是加入耦合电容器C C ，因电容器的阻抗c C fC X π21=，直流电源的f =0，则C X →∞，所以直流电通不过，1C 及2B 对直流偏压（Bias ） 而言不能相通。但交流信号可以通过电容器，所以信号就可由第一级传到 第二级。 图3-4 图3-5 3) 旁路作用（By-pass ）：图3-6是一般的电晶体放大电路。通常在射 极处与射极电阻并联一电容器（p C ）使对交流信号0=e R ，以提高交流信 号的增益，此电容器称之为旁路电容器。 设若该回路未加入旁路电容器p C ，则e R 为一负回授元件，即如图 3-7所示，对直流，负回授提高了偏压的稳定性，但对交流，负回授却大大 地减少了该放大器的增益。即： EG BG G E BG BE V V V V V -=+= 此EG V 即为负回授成份。

压电陶瓷的测试 -

第二章压电陶瓷测试 2.4 NBT基陶瓷的极化与压电性能测试 2.4.1 NBT基陶瓷的极化 1. 试样的制备 为对压电陶瓷进行极化和性能测试，烧结后的陶瓷需要进行烧银处理。烧银就是在陶瓷的表面上涂覆一层具有高导电率，结合牢固的银薄膜作为电极。电极的作用有两点：（1）为极化创造条件，因为陶瓷本身为强绝缘体，而极化时要施加高压电场，若无电极，则极化不充分；（2）起到传递电荷的作用，若无电极则在性能测试时不能在陶瓷表面积聚电荷，显示不出压电效应。 首先将烧结后的圆片状样品磨平、抛光，使两个平面保持干净平整。然后在样品的表面涂覆高温银浆（武汉优乐光电科技有限公司生产，型号：SA-8021），并在一定温度干燥。将表面涂覆高温银浆的样品放入马弗炉进行处理，慢速升温到320~350℃，保温15min以排除银浆中的有机物，快速升温到820℃并保温15min后随炉冷却，最后将涂覆的银电极表面抛光。 2. NBT基压电材料的极化 利用压电材料正负电荷中心不重合，对烧成后的压电陶瓷在一定温度、一定直流电场作用下保持一定的时间，随着晶粒中的电畴沿着电场的择优取向定向排列，使压电陶瓷在沿电场方向显示一定的净极化强度，这一过程称为极化[70]。极化是多晶铁电、压电陶瓷材料制造工艺中的重要工序，压电陶瓷在烧结后是各向同性的多晶体，电畴在陶瓷体中的排列是杂乱无章的，对陶瓷整体来说不显示压电性。经过极化处理后，陶瓷转变为各向异性的多晶体，即宏观上具有了极性，也就显示了压电性。 对于不同类型的压电陶瓷，进行合适的极化处理才能充分发挥它们最佳的压电特征。决定极化条件的三个因素为极化电压、极化温度和极化时间。为了确定NBT基压电材料的最佳极化条件，本文采用硅油浴高压极化装置（华仪电子股份有限公司生产，型号：7462）详细研究了样品的极化行为，并确定了最佳的极化条件。 2.4.2 NBT基陶瓷的压电性能测试 1．压电振子及其等效电路

压电陶瓷性能参数解析

压电陶瓷性能参数解析 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

在机械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT表示，上角标T表示机械自由条件。在机械夹持条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表示，上角标S表示机械夹持条件。由于在机械自由条件下存在由形变而产生的附加电场，而在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电常数数值是不同的。 根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，ε11S，ε11S。 （2）介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所 具有的重要品质指标之一。在交变电场下，介质 所积蓄的电荷有两部分：一种为有功部分（同 相），由电导过程所引起的；一种为无功部分 （异相），是由介质弛豫过程所引起的。介质损 耗的异相分量与同相分量的比值如图1-1所示， Ic为同相分量，IR为异相分量，Ic与总电流I 的夹角为δ，其正切值为 (1-4) 式中，ω为交变电场的角频率，R为损耗电阻，C为介质电容。由式（1-4）可以看出，I R大时，tanδ也大；I R小时tanδ也小。通常用 tanδ来表示的介质损耗，称为介质损耗正切值或损耗因子，或者就叫做介质损耗。 处于静电场中的介质损耗来源于介质中的电导过程。处于交变电场中的介质损耗，来源于电导过程和极化驰豫所引起的介质损耗。此外，具有铁电性的压电陶瓷的介质损耗，还与畴壁的运动过程有关，但情况比较复杂，因此，在此不予详述。 （3）弹性常数 压电陶瓷是一种弹性体，它服从胡克定律：“在弹性限度范围内，应力与应变成正比”。设应力为T，加于截面积A的压电陶瓷片上，其所产生的

压电陶瓷特性分析(一) 压电效应

压电陶瓷特性分析（一） 压电效应 压电效应是1880年由居里兄弟在α石英晶体上首先发现的。它是反映压电晶体的弹性和介电性相互耦合作用的，当压电晶体在外力作用下发生形变时，在它的某些相对应的面上产生异号电荷，这种没有电场作用，只是由于形变产生的现象称为正压电效应。当压电晶体施加一电场时，不仅产生了极化，同时还产生了形变，这种由电场产生形变的现象称为逆压电效应，逆压电效应的产生是由于压电晶体受到电场作用时，在晶体内部产生了应力，这应力称为压电应力，通过它的作用产生压电应变，实验证明凡是具有正压电效应的晶体，也一定具有逆压电效应，两者一一对应[92]。 任何介质在电场中，由于诱导极化的作用，都会引起介质的形变，这种形变与逆压电效应所产生的形变是有区别的。电介质可能在外力作用下而引起弹性形变，也可能受外电场的极化作用而产生形变，由于诱导极化作用而产生的形变与外电场的平方成正比，这是电致伸缩效应。它所产生的形变与外电场的方向无关。逆压电效应所产生的形变与外电场成正比例关系，而且当电场反向时，形变也发生变化（如原来伸长可变为缩短，或者原来缩短可变为伸长）。此外，电致伸缩效应在所有的电介质中都具有，不论是非压电晶体还是压电晶体；只是不同结构的电介质晶体的电致伸缩效应的强弱不一样。而逆压电效应只有在压电晶体中才具有。 能产生压电效应的晶体叫压电晶体。一类压电晶体是单晶，如石英(SiO2)，酒石酸钾钠(又称洛瑟盐，NaKC4H4O6?H2O)，锗酸铋(Bi12GeO20)等。另一类压电晶体 称为压电陶瓷，如钛酸钡(BaTiO3)，锆钛酸铅[Pb(Zr x Ti rx)O3，代号PZT]，日本制成的铌镁锆钛酸铅[Pb(Mg１／３Ｎｂ２／３)O3加入PZT，代号PCM]，中国制成的锑锰锆钛酸铅[Pb(Mn1/2Sb2/3)O3加入PIT代号PMS]等。 电介质的极化 压电晶体都是电介质，而且是各向异性电介质，因此压电晶体的介电性质与各向同性电介质的介电性质是不同的。 电介质在电场作用下要产生极化，极化状态是电场对电介质的荷电质点产生相对位移的作用力与电荷间的相互吸引力的暂时平衡统一的状态。电场是极化的外因，极化的内因在于介质的内部，随着介质内部的微观过程的不同，极化的主要机理有三种[97]。 (1) 组成电介质的原子或离子，在电场 作用下，带正电荷的原子核与其壳层电子 的负电中心出现不重合，从而产生电偶极 矩，这种极化称为电子位移极化。 (2) 组成电介质的正负离子，在电场 作用下发生相对位移，从而产生电偶极 矩，这种极化称为离子位移极化。 (3) 组成电介质的分子是有极分子，具有一定的本征电矩，但由于热运动，取向是无序的，整个电介质的总电矩为零(图5.1)。当外电场作用时，这些电偶极矩将

铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性曲线的测定

实验 铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性曲线的测定 一、目的要求 1．掌握铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性的测试原理和方法； 2．通过实验，深刻理解铁电电介质陶瓷材料的居里温度的概念、相变扩散的概念、以及铁电陶瓷材料改性研究的意义； 3．掌握电桥法测定电介质材料低频介电性能的常用仪器、参数设定、以及影响测试精度的因素。 二、基本原理 铁电电介质陶瓷材料是制备“2类瓷介固定电容器”、各种压电陶瓷器件等的主要材料。以“2类瓷介固定电容器”为例，其基本参数之一，即为电容量温度特性，根据国家标准的规定，2类瓷介固定电容器的进一步分类也是依据电容量温度特性而进行的，而该参数设计的主要依据是所选用的电介质的介电常数温度特性。 铁电电介质陶瓷材料一般具有一个以上的相变温度点，其中的铁电相和顺电相之间的转变温度被称为是居里温度，介质的介电常数随着温度的变化曲线（ε-T 曲线）显示，随着温度的升高，在相变温度附近，介电常数会急剧增大，至相变温度处，介电常数值达到最大值；如果所对应的相变温度是居里温度，那么随着温度的继续增加，介电常数随温度的升高将按照居里-外斯（Curie-Weiss ）定律的规律而减小。居里-外斯定律为： C C T T εε∞=+? （1） （1）式中：C 为居里常数；T C 为铁电居里温度（对于扩散相变效应很小的铁电体，该温度通常比实际的ε-T 曲线的峰值温度小10o左右）；ε∞表示理论上当测量频率足够大时所测定的只源自快极化贡献的介电常数。 铁电电介质陶瓷材料的ε-T 曲线的另一个特点是，与单晶铁电体相比，在居里峰两侧一定高度所覆盖的温度区间比较宽，该温度区间称为居里温区，即对于铁电陶瓷来说，其介电常数ε具有按居里区展开的现象，该现象被称为相变扩散。通过对材料的显微组织结构的调整和控制，可以改变介质的居里温度，同时可以控制材料的相变扩散效应，从而达到调整和控制介质的居里温度和在一定温度区间内的介电常数-温度变化率的目的。 本实验采用电桥法，通过测定在一定温度范围内的电容量随着温度的变化曲线，折算出该介质的介电常数-温度特性曲线。如果采用圆片电容器试样进行测定实验，那么试样的电容量x C 与介质的相对介电常数之间的换算关系为： r e 214.4x r hC e =F （2） （2）式中： x C 是被测试样的电容量，单位是pF ； h 是试样介质的厚度，单位是㎝； F 是试样电极的直径，单位是㎝。

压电陶瓷的特性及应用举例

压电陶瓷的特性及应用举例 芯明天压电陶瓷以PZT锆钛酸铅材料为主，主要利用压电陶瓷的逆压电效应，即通过对压电陶瓷施加电场，压电陶瓷产生纳米级精度的致动位移。 芯明天压电陶瓷 Δ压电效应 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指压电陶瓷受到特定方向外力的作用时，在压电陶瓷的正负极上产生相反的电荷，当外力撤去后，又缓慢恢复到不带电的状态；逆压电效应是指在对压电陶瓷的极化方向上施加电压，压电陶瓷会随之发生形变位移，电场撤去后，形变会随之消失。

Δ纳米级分辨率 压电陶瓷的形变量非常小，一般都小于1%，虽然形变量非常小，但可通过改变电场强度非常精确地控制形变量。 压电陶瓷是高精度致动器，它的分辨率可达原子尺度。在实际使用中，压电陶瓷的分辨 率通常受到产生电场的驱动控制器的噪声和稳定性的限制。 Δ大出力 压电陶瓷产生的最大出力大小取决于压电陶瓷的截面积，对于小尺寸的压电陶瓷，出力 通常达到数百牛顿的范围，而对于大尺寸的压电陶瓷，出力可达几万牛顿。

Δ响应时间快

压电陶瓷测试方法国标

1. GB/T 15750-1995 压电陶瓷材料老化性能试验规程 GB/T 15750-1995 压电陶瓷材料老化性能试验规程 Test program for the ageing properties of piezoelectric ceramics 本标准由国营七二一厂负责起草，715所、726所、999厂、799厂、山东淄博无线电瓷件厂等单位参加... 2. GB 11311-1989 压电陶瓷材料性能测试方法泊松比σ**E的测试 GB 11311-1989 压电陶瓷材料性能测试方法泊松比σ**E的测试 Test methods for the properties of piezoelectric ceramics test for poisson's Ratio σ**E 电子工业 部标准化研究所中国科学院武汉物理研究所... 3. GB 11387-1989 压电陶瓷材料静态弯曲强度试验方法 GB 11387-1989 压电陶瓷材料静态弯曲强度试验方法 Testing methods for static flexural strength of piezoelectric ceramics 721厂... 4. GB/T 2414.2-1998 压电陶瓷材料性能试验方法长条横向长度伸缩振动模式 GB/T 2414.2-1998 压电陶瓷材料性能试验方法长条横向长度伸缩振动模式 Test methods for the properties of piezoelectric ceramics. Transverse length extension vibration mode for bar 全国铁电压电陶瓷标准化技术委员会七二一厂... 5. GB 11309-1989 压电陶瓷材料性能测试方法纵向压电应变常数d33的准静态测试 GB 11309-1989 压电陶瓷材料性能测试方法纵向压电应变常数d33的准静态测试 Test methods for the properties of piezoelectric ceramics--Quasi-static test for piezoelectric strain constant d33 机械电子工业部电子标准化研究所中国科学院声学研 究所... 6. GB 3389.4-1982 压电陶瓷材料性能测试方法柱体纵向长度伸缩振动模式 GB 3389.4-1982 压电陶瓷材料性能测试方法柱体纵向长度伸缩振动模式 Test methods for the properties of piezoelectric ceramics--Longitudinal length extension vibration mode for rod 六机部第七研究院706所... 7. GB 11320-1989 压电陶瓷材料性能测试方法低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试 GB 11320-1989 压电陶瓷材料性能测试方法低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试 Test methods for the properties of piezoelectric ceramics material with the low mechanical quality factor 全国铁电压电陶瓷测试专业标准化工作组中国科学院上海硅酸盐研究所... 8. GB/T 3389.3-2001 压电陶瓷材料性能试验方法居里温度TC的测试 GB/T 3389.3-2001 压电陶瓷材料性能试验方法居里温度TC的测试 Test methods for the properties of piezoelectric ceramics test for Curie temperature TC 国营第七二一厂... 9. GB 3389.3-1982 压电陶瓷材料性能测试方法居里温度Tc的测试

压电陶瓷

压电陶瓷 学院: 长春理工大学光电信息学院班级: 无机非金属材料工程 姓名: 张瑞君 学号: 0914119 日期: 2012-9-24

压电陶瓷 引言 压电陶瓷能够自适应环境的变化实现机械能和电能之间的相互转化，具有集传感、执行和控制于一体的特有属性。近几年关于压电陶瓷的研究越来越受人们的关注，同时也发现了它的许多优越性，但是也存在缺陷。比如含铅压电陶瓷中就含有对环境有污染的铅，而环境是人类生存和发展的基础。因此，保护环境和发展环境协调型材料及制备技术是二十一世纪材料科学发展的必然趋势。 1.1压电陶瓷 压电陶瓷的概念，所谓压电陶瓷是一种能够将机械能和电能相互转换的功能陶瓷,属于无机非金属材料。它是指把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)高温烧结固相反应后而成的多晶体并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称这是一种具有压电效应的材料。在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。用压电陶瓷把电能转换成超声振动。可以用来探寻水下鱼群的位置和形状对金属进行无损探伤以及超声清洗、超声医疗还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁对塑料甚至金属进行加工。 1.2 压电陶瓷的分类以及特性 压电材料是指一种具有压电效应的材料其按物理结构分类：石英、酒石酸钾钠、磷酸二氢铵、铌酸锂、硫酸锂、钽酸锂、锗酸锂、钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾钠、偏铌酸铅、锆钛酸铅、偏铌酸铅钡、铌镁-锆-钛酸铅、铌钴-锆-钛酸铅、铌锌-锆-钛酸铅、铌锑-锆-钛酸铅铌锰-锆-钛酸铅、压电高分子聚合物、聚偏二氟乙烯、PVDF 复合压电材料等压电材料。 压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。 压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，别小看这微小的变化，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。 谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、