電(diàn)子行業專用陶瓷的(de)種(zhǒng)類(lèi)

　　電(diàn)子陶瓷按功能(néng)和(hé)用途可(kě)以(yǐ)分(fēn)为(wèi)五(wǔ)類(lèi)：絕緣裝(zhuāng)置瓷、電(diàn)容器瓷、铁(tiě)電(diàn)陶瓷、半導體(tǐ)陶瓷和(hé)離子陶瓷。

　　絕緣裝(zhuāng)置瓷

　　簡稱裝(zhuāng)置瓷，具有(yǒu)優良的(de)電(diàn)絕緣性(xìng)能(néng)，用作(zuò)電(diàn)子設備和(hé)器件(jiàn)中(zhōng)的(de)結構件(jiàn)、基片(piàn)和(hé)外(wài)殼(ké)等的(de)電(diàn)子陶瓷。絕緣裝(zhuāng)置瓷件(jiàn)包(bāo)括各(gè)種(zhǒng)絕緣子、線(xiàn)圈骨(gǔ)架、電(diàn)子管(guǎn)座、波(bō)段(duàn)開(kāi)關(guān)、電(diàn)容器支柱(zhù)支架、集成(chéng)電(diàn)路(lù)基片(piàn)和(hé)封(fēng)裝(zhuāng)外(wài)殼(ké)等。对(duì)这(zhè)類(lèi)瓷的(de)基本(běn)要(yào)求是(shì)介電(diàn)常数ε低(dī)，介質(zhì)損耗tanδ小，絕緣電(diàn)阻率ρ高(gāo)，擊穿強(qiáng)度(dù)E 大(dà)，介電(diàn)温(wēn)度(dù)特(tè)性(xìng)和(hé)頻率特(tè)性(xìng)好(hǎo)。此(cǐ)外(wài)，還(huán)要(yào)求有(yǒu)較高(gāo)的(de)機(jī)械強(qiáng)度(dù)和(hé)化學(xué)穩定(dìng)性(xìng)。

　　在(zài)这(zhè)類(lèi)陶瓷中(zhōng)以(yǐ)滑石(dàn)瓷和(hé)氧化鋁(lǚ)瓷應(yìng)用最(zuì)广。它(tā)们(men)的(de)主(zhǔ)晶相成(chéng)分(fēn)分(fēn)别为(wèi)MgSiO3及(jí)Al2O3。滑石(dàn)瓷的(de)電(diàn)絕緣性(xìng)優良且(qiě)成(chéng)本(běn)較低(dī)，是(shì)用于(yú)射電(diàn)頻段(duàn)內(nèi)的(de)典型高(gāo)頻裝(zhuāng)置瓷。氧化鋁(lǚ)瓷是(shì)一(yī)類(lèi)電(diàn)絕緣性(xìng)更(gèng)佳的(de)高(gāo)頻、高(gāo)温(wēn)、高(gāo)強(qiáng)度(dù)裝(zhuāng)置瓷。其(qí)電(diàn)性(xìng)能(néng)和(hé)物(wù)理(lǐ)性(xìng)能(néng)随 Al2O3含量(liàng)的(de)增多(duō)而(ér)提(tí)高(gāo)。常用的(de)有(yǒu)含75%、95%、99%Al2O3的(de)高(gāo)鋁(lǚ)氧瓷。在(zài)一(yī)些要(yào)求极高(gāo)的(de)集成(chéng)電(diàn)路(lù)中(zhōng)，甚至(zhì)還(huán)使用Al2O3含量(liàng)达(dá)99.9%的(de)純剛玉(yù)瓷，其(qí)性(xìng)質(zhì)與(yǔ)藍(lán)寶(bǎo)石(dàn)單晶相近。高(gāo)鋁(lǚ)氧瓷，尤其(qí)是(shì)純剛玉(yù)瓷的(de)缺點(diǎn)是(shì)制造困難，燒成(chéng)温(wēn)度(dù)高(gāo)、價格貴。

　　裝(zhuāng)置瓷中(zhōng)還(huán)有(yǒu)一(yī)類(lèi)以(yǐ)氧化铍 (BeO)为(wèi)代(dài)表(biǎo)的(de)高(gāo)热(rè)導瓷。含 BeO95%的(de)氧化铍瓷的(de)室(shì)温(wēn)導热(rè)率與(yǔ)金(jīn)屬相同(tóng)。氧化铍還(huán)具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)介電(diàn)性(xìng)、耐温(wēn)度(dù)劇變(biàn)性(xìng)和(hé)很高(gāo)的(de)機(jī)械強(qiáng)度(dù)。其(qí)缺點(diǎn)是(shì)BeO原料的(de)毒性(xìng)很大(dà)，瓷料燒成(chéng)温(wēn)度(dù)高(gāo)，因(yīn)而(ér)限制了它(tā)的(de)應(yìng)用。氮化硼 (BN)瓷和(hé)氮化鋁(lǚ)(AlN)瓷也(yě)屬于(yú)高(gāo)热(rè)導瓷，其(qí)導热(rè)性(xìng)雖(suī)不(bù)及(jí)氧化铍瓷，但無毒，加工性(xìng)能(néng)和(hé)介電(diàn)性(xìng)能(néng)均好(hǎo)，可(kě)供高(gāo)頻大(dà)功率晶體(tǐ)管(guǎn)和(hé)大(dà)規模集成(chéng)電(diàn)路(lù)中(zhōng)作(zuò)散热(rè)及(jí)絕緣用。

　　研制出(chū)一(yī)類(lèi)以(yǐ)SiC为(wèi)基料，摻入少(shǎo)量(liàng)BeO等雜質(zhì)的(de)热(rè)压陶瓷。这(zhè)種(zhǒng)陶瓷絕緣性(xìng)能(néng)優良，热(rè)導率高(gāo)于(yú)純度(dù)为(wèi)99%的(de)氧化铍瓷。它(tā)的(de)热(rè)膨脹系(xì)数與(yǔ)矽單晶可(kě)在(zài)宽(kuān)温(wēn)度(dù)範圍內(nèi)接近一(yī)致(zhì)，可(kě)望在(zài)功率耗散較大(dà)的(de)大(dà)規模集成(chéng)電(diàn)路(lù)中(zhōng)得到(dào)應(yìng)用。

　　用作(zuò)碳膜和(hé)金(jīn)屬膜電(diàn)阻器基體(tǐ)的(de)低(dī)堿长石(dàn)瓷也(yě)是(shì)一(yī)類(lèi)重(zhòng)要(yào)而(ér)價廉的(de)裝(zhuāng)置瓷，但其(qí)介質(zhì)損耗較大(dà)，不(bù)宜在(zài)高(gāo)頻下(xià)使用。

　　電(diàn)容器瓷

　　用作(zuò)電(diàn)容器介質(zhì)的(de)電(diàn)子陶瓷。这(zhè)類(lèi)陶瓷用量(liàng)最(zuì)大(dà)、規格品種(zhǒng)也(yě)最(zuì)多(duō)。主(zhǔ)要(yào)的(de)有(yǒu)高(gāo)頻、低(dī)頻電(diàn)容器瓷和(hé)半導體(tǐ)電(diàn)容器瓷。

　　高(gāo)頻電(diàn)容器瓷

　　屬于(yú)Ⅰ類(lèi)電(diàn)容器瓷，主(zhǔ)要(yào)用于(yú)制造高(gāo)頻電(diàn)路(lù)中(zhōng)的(de)高(gāo)穩定(dìng)性(xìng)陶瓷電(diàn)容器和(hé)温(wēn)度(dù)補償電(diàn)容器。構成(chéng)这(zhè)類(lèi)陶瓷的(de)主(zhǔ)要(yào)成(chéng)分(fēn)大(dà)多(duō)是(shì)堿土(tǔ)金(jīn)屬或(huò)稀土(tǔ)金(jīn)屬的(de)钛酸(suān)盐(yán)和(hé)以(yǐ)钛酸(suān)盐(yán)为(wèi)基的(de)固溶體(tǐ)。

　　選用不(bù)同(tóng)的(de)陶瓷成(chéng)分(fēn)可(kě)以(yǐ)獲得不(bù)同(tóng)介電(diàn)常数、介質(zhì)損耗角(jiǎo)正(zhèng)切(qiè) tanδ和(hé)介電(diàn)温(wēn)度(dù)系(xì)数αε的(de)高(gāo)頻電(diàn)容器瓷料，用以(yǐ)滿足各(gè)種(zhǒng)温(wēn)度(dù)補償的(de)需要(yào)。表(biǎo)中(zhōng)的(de)四(sì)钛酸(suān)鋇瓷不(bù)僅是(shì)一(yī)種(zhǒng)热(rè)穩定(dìng)性(xìng)高(gāo)的(de)電(diàn)容器介質(zhì)，而(ér)且(qiě)還(huán)是(shì)一(yī)種(zhǒng)優良的(de)微波(bō)介質(zhì)材料。

　　低(dī)頻電(diàn)容器瓷

　　屬于(yú)Ⅱ類(lèi)電(diàn)容器瓷，主(zhǔ)要(yào)用于(yú)制造低(dī)頻電(diàn)路(lù)中(zhōng)的(de)旁路(lù)、隔直(zhí)流和(hé)濾波(bō)用的(de)陶瓷電(diàn)容器。主(zhǔ)要(yào)特(tè)點(diǎn)是(shì)介電(diàn)常数ε 高(gāo)，損耗角(jiǎo)正(zhèng)切(qiè)較大(dà)且(qiě)tanδ及(jí)ε随温(wēn)度(dù)的(de)變(biàn)化率較大(dà)。这(zhè)類(lèi)陶瓷中(zhōng)應(yìng)用最(zuì)多(duō)的(de)是(shì)以(yǐ)铁(tiě)電(diàn)钛酸(suān)鋇(BaTiO3)为(wèi)主(zhǔ)成(chéng)分(fēn)，通(tòng)过(guò)摻雜改性(xìng)而(ér)得到(dào)的(de)高(gāo)ε(室(shì)温(wēn)下(xià)可(kě)达(dá)20000)和(hé)ε的(de)温(wēn)度(dù)變(biàn)化率低(dī)的(de)瓷料。以(yǐ)平缓相變(biàn)型铁(tiě)電(diàn)體(tǐ)铌鎂酸(suān)铅(qiān)(PbMg1/3Nb2/3O3)等为(wèi)主(zhǔ)成(chéng)分(fēn)的(de)低(dī)温(wēn)燒結型低(dī)頻獨石(dàn)電(diàn)容器瓷料，也(yě)是(shì)重(zhòng)要(yào)的(de)低(dī)頻電(diàn)容器瓷。

　　半導體(tǐ)電(diàn)容器瓷

　　利用半導體(tǐ)化的(de)陶瓷外(wài)表(biǎo)面(miàn)或(huò)晶粒(lì)間(jiān)的(de)內(nèi)表(biǎo)面(miàn)(晶界)上(shàng)形成(chéng)的(de)絕緣层(céng)为(wèi)電(diàn)容器介質(zhì)的(de)電(diàn)子陶瓷。其(qí)中(zhōng)利用陶瓷晶界层(céng)的(de)介電(diàn)性(xìng)質(zhì)而(ér)制成(chéng)的(de)邊(biān)界层(céng)電(diàn)容器是(shì)一(yī)類(lèi)新(xīn)型的(de)高(gāo)性(xìng)能(néng)、高(gāo)可(kě)靠的(de)電(diàn)容器，它(tā)的(de)介電(diàn)損耗小、絕緣電(diàn)阻及(jí)工作(zuò)電(diàn)压高(gāo)。半導體(tǐ)電(diàn)容器瓷主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)BaTiO3及(jí)SrTiO3两(liǎng)大(dà)類(lèi)。在(zài)以(yǐ)BaTiO3、SrTiO3或(huò)二(èr)者(zhě)的(de)固溶體(tǐ)为(wèi)主(zhǔ)晶相的(de)陶瓷中(zhōng)，加入少(shǎo)量(liàng)主(zhǔ)摻雜物(wù)(如(rú)Dy2O3等)和(hé)其(qí)他添加物(wù)，在(zài)特(tè)殊的(de)气(qì)氛下(xià)燒成(chéng)后，即可(kě)得到(dào)N型半導體(tǐ)陶瓷。然后，再在(zài)表(biǎo)面(miàn)上(shàng)塗覆一(yī)层(céng)氧化物(wù)漿料(如(rú)CuO等)，通(tòng)过(guò)热(rè)處(chù)理(lǐ)使氧化物(wù)向陶瓷的(de)晶界擴散，最(zuì)終(zhōng)在(zài)半導體(tǐ)的(de)所(suǒ)有(yǒu)晶粒(lì)之(zhī)間(jiān)形成(chéng)一(yī)絕緣层(céng)。这(zhè)種(zhǒng)陶瓷的(de)視在(zài)介電(diàn)常数极高(gāo)(可(kě)达(dá) 105以(yǐ)上(shàng))、介質(zhì)損耗小(小于(yú)1%)、體(tǐ)電(diàn)阻率高(gāo)(高(gāo)于(yú) 1011歐·厘(lí)米)、介質(zhì)色散頻率高(gāo)(高(gāo)于(yú)1吉赫)、抗潮(cháo)性(xìng)好(hǎo)，是(shì)一(yī)種(zhǒng)高(gāo)性(xìng)能(néng)、高(gāo)穩定(dìng)的(de)電(diàn)容器介質(zhì)。

　　铁(tiě)電(diàn)陶瓷

　　以(yǐ)铁(tiě)電(diàn)性(xìng)晶體(tǐ)为(wèi)主(zhǔ)晶相的(de)電(diàn)子陶瓷。已發(fà)現(xiàn)的(de)铁(tiě)電(diàn)晶體(tǐ)不(bù)下(xià)千(qiān)種(zhǒng)，但作(zuò)为(wèi)铁(tiě)電(diàn)陶瓷主(zhǔ)晶相的(de)主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)鈣钛礦或(huò)準鈣钛礦型的(de)铁(tiě)電(diàn)晶體(tǐ)或(huò)固溶體(tǐ)。

　　在(zài)一(yī)定(dìng)的(de)温(wēn)度(dù)範圍內(nèi)晶體(tǐ)中(zhōng)存在(zài)着可(kě)随外(wài)加電(diàn)场(chǎng)而(ér)轉(zhuǎn)變(biàn)方(fāng)向的(de)自(zì)發(fà)极化，这(zhè)就(jiù)是(shì)晶體(tǐ)的(de)铁(tiě)電(diàn)性(xìng)。當温(wēn)度(dù)超过(guò)某一(yī)臨界值──居(jū)里(lǐ)温(wēn)度(dù)TC时(shí)，其(qí)极化強(qiáng)度(dù)下(xià)降为(wèi)零(líng)，晶體(tǐ)即失去(qù)铁(tiě)電(diàn)性(xìng)，而(ér)成(chéng)为(wèi)一(yī)般的(de)順電(diàn)晶體(tǐ);與(yǔ)此(cǐ)同(tóng)时(shí)，晶體(tǐ)發(fà)生(shēng)铁(tiě)電(diàn)相到(dào)順電(diàn)相的(de)相變(biàn)。铁(tiě)電(diàn)體(tǐ)的(de)极化強(qiáng)度(dù)還(huán)随電(diàn)场(chǎng)而(ér)劇烈變(biàn)化。

　　铁(tiě)電(diàn)體(tǐ)的(de)重(zhòng)要(yào)微观特(tè)征是(shì)具有(yǒu)電(diàn)疇結構，即铁(tiě)電(diàn)體(tǐ)具有(yǒu)許多(duō)沿特(tè)定(dìng)方(fāng)向自(zì)發(fà)极化到(dào)飽和(hé)的(de)小區(qū)域──電(diàn)疇。这(zhè)些取(qǔ)向不(bù)同(tóng)的(de)電(diàn)疇以(yǐ)疇壁(bì)分(fēn)開(kāi)。在(zài)相當強(qiáng)的(de)外(wài)電(diàn)场(chǎng)作(zuò)用下(xià)，这(zhè)種(zhǒng)多(duō)疇晶體(tǐ)可(kě)以(yǐ)被(bèi)電(diàn)场(chǎng)強(qiáng)迫取(qǔ)向而(ér)單疇化。这(zhè)種(zhǒng)電(diàn)疇随外(wài)電(diàn)场(chǎng)而(ér)反轉(zhuǎn)取(qǔ)向的(de)動(dòng)力學(xué)过(guò)程，包(bāo)括疇壁(bì)的(de)運動(dòng)过(guò)程以(yǐ)及(jí)新(xīn)疇成(chéng)核和(hé)成(chéng)长的(de)过(guò)程。

　　铁(tiě)電(diàn)陶瓷功能(néng)多(duō)、用途广。利用其(qí)压電(diàn)特(tè)性(xìng)可(kě)以(yǐ)制成(chéng)压電(diàn)器件(jiàn)，这(zhè)是(shì)铁(tiě)電(diàn)陶瓷的(de)主(zhǔ)要(yào)應(yìng)用，因(yīn)而(ér)常把(bǎ)铁(tiě)電(diàn)陶瓷稱为(wèi)压電(diàn)陶瓷。利用铁(tiě)電(diàn)陶瓷的(de)热(rè)釋電(diàn)特(tè)性(xìng)(在(zài)温(wēn)度(dù)變(biàn)化时(shí)，因(yīn)极化強(qiáng)度(dù)的(de)變(biàn)化而(ér)在(zài)铁(tiě)電(diàn)體(tǐ)表(biǎo)面(miàn)釋放(fàng)電(diàn)荷的(de)效應(yìng))可(kě)以(yǐ)制成(chéng)红外(wài)探測器件(jiàn)，在(zài)測温(wēn)、控温(wēn)、遙測、遙感(gǎn)以(yǐ)至(zhì)生(shēng)物(wù)、醫學(xué)等領域均有(yǒu)重(zhòng)要(yào)應(yìng)用價值。典型的(de)热(rè)釋電(diàn)陶瓷有(yǒu)钛酸(suān)铅(qiān)(PbTiO3)等。利用透明(míng)铁(tiě)電(diàn)陶瓷PLZT(摻镧的(de)钛锆酸(suān)铅(qiān))的(de)強(qiáng)電(diàn)光(guāng)效應(yìng)(通(tòng)过(guò)外(wài)加電(diàn)场(chǎng)对(duì)透明(míng)铁(tiě)電(diàn)陶瓷電(diàn)疇狀态的(de)控制而(ér)改變(biàn)其(qí)光(guāng)學(xué)性(xìng)質(zhì)，從而(ér)表(biǎo)現(xiàn)出(chū)電(diàn)控双(shuāng)折射和(hé)電(diàn)控光(guāng)散射的(de)效應(yìng))，可(kě)以(yǐ)制成(chéng)激光(guāng)調制器、光(guāng)電(diàn)顯示器、光(guāng)信(xìn)息存儲器、光(guāng)開(kāi)關(guān)、光(guāng)電(diàn)傳感(gǎn)器、图(tú)像存儲和(hé)顯示器，以(yǐ)及(jí)激光(guāng)或(huò)核輻射防護鏡(jìng)等新(xīn)型器件(jiàn)。

　　半導體(tǐ)陶瓷

　　通(tòng)过(guò)半導體(tǐ)化措施使陶瓷具有(yǒu)半導電(diàn)性(xìng)晶粒(lì)和(hé)絕緣性(xìng)(或(huò)半導體(tǐ)性(xìng))晶界，從而(ér)呈現(xiàn)很強(qiáng)的(de)界面(miàn)勢壘等半導體(tǐ)特(tè)性(xìng)的(de)電(diàn)子陶瓷。

　　陶瓷半導體(tǐ)化的(de)方(fāng)法主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)強(qiáng)制還(huán)原法和(hé)施主(zhǔ)摻雜法(亦稱原子價控法)两(liǎng)種(zhǒng)。两(liǎng)種(zhǒng)方(fāng)法都是(shì)在(zài)陶瓷的(de)晶體(tǐ)中(zhōng)形成(chéng)離子空位(wèi)等缺陷，從而(ér)提(tí)供大(dà)量(liàng)導電(diàn)電(diàn)子，使陶瓷中(zhōng)的(de)晶粒(lì)成(chéng)为(wèi)某種(zhǒng)類(lèi)型(通(tòng)常是(shì) N型)的(de)半導體(tǐ)。而(ér)这(zhè)些晶粒(lì)之(zhī)間(jiān)的(de)間(jiān)层(céng)为(wèi)絕緣层(céng)或(huò)另(lìng)一(yī)類(lèi)型(P 型)的(de)半導體(tǐ)层(céng)。

　　半導體(tǐ)陶瓷種(zhǒng)類(lèi)很多(duō)，其(qí)中(zhōng)包(bāo)括利用半導體(tǐ)瓷中(zhōng)晶粒(lì)本(běn)身(shēn)性(xìng)質(zhì)制成(chéng)的(de)各(gè)種(zhǒng)負温(wēn)度(dù)系(xì)数热(rè)敏電(diàn)阻;利用晶界性(xìng)質(zhì)制成(chéng)的(de)半導體(tǐ)電(diàn)容器、ZnO 压敏電(diàn)阻器、BaTiO3系(xì)正(zhèng)温(wēn)度(dù)系(xì)数热(rè)敏電(diàn)阻器、CdS/Cu2S太陽能(néng)電(diàn)池;以(yǐ)及(jí)利用表(biǎo)面(miàn)性(xìng)質(zhì)制成(chéng)的(de)各(gè)種(zhǒng)陶瓷型湿(shī)敏電(diàn)阻器和(hé)气(qì)敏電(diàn)阻器等。表(biǎo)2列出(chū)典型的(de)傳感(gǎn)器用半導體(tǐ)陶瓷。

　　CdS/Cu2S系(xì)光(guāng)電(diàn)陶瓷不(bù)同(tóng)于(yú)上(shàng)表(biǎo)所(suǒ)列的(de)利用絕緣晶界层(céng)性(xìng)質(zhì)的(de)半導體(tǐ)瓷，它(tā)所(suǒ)利用的(de)是(shì)N型CdS與(yǔ)P型Cu2S晶界层(céng)之(zhī)間(jiān)的(de)PN异(yì)質(zhì)結的(de)光(guāng)伏效應(yìng)。用它(tā)制成(chéng)的(de)陶瓷太陽能(néng)電(diàn)池，可(kě)以(yǐ)作(zuò)为(wèi)無人值守台(tái)站的(de)電(diàn)源，也(yě)可(kě)作(zuò)为(wèi)電(diàn)子儀器中(zhōng)的(de)光(guāng)電(diàn)耦合器件(jiàn)。

　　離子陶瓷

　　快(kuài)離子導電(diàn)的(de)電(diàn)子陶瓷。具有(yǒu)快(kuài)速傳遞正(zhèng)離子的(de)特(tè)性(xìng)。典型代(dài)表(biǎo)是(shì) β-Al2O3 瓷。这(zhè)種(zhǒng)陶瓷在(zài)300℃下(xià)離子電(diàn)導率可(kě)达(dá)0.1/(歐·厘(lí)米)，可(kě)用来(lái)制作(zuò)較經(jīng)濟的(de)高(gāo)比率能(néng)量(liàng)的(de)固體(tǐ)電(diàn)池，還(huán)可(kě)制作(zuò)缓慢(màn)放(fàng)電(diàn)的(de)高(gāo)儲能(néng)密度(dù)的(de)電(diàn)容器。它(tā)是(shì)有(yǒu)助于(yú)解(jiě)決能(néng)源問(wèn)題(tí)的(de)材料。