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、低介電損耗、居里溫度隨組成改變以及介電常數隨電場的非線性變化等特點,在超大規(guī)模動態(tài)存儲器、微波調諧器等領域具有廣闊的應用前景,成為集成器件領域最廣泛研究的材料之一。
　　本文采用正交設計實驗研究了各組分對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

2、:影響介電常數的主次因素的順序為Bi2O3·3TiO2、CaZrO3、Nb2O5、MgO;影響介質損耗的主次因素的順序為MgO、CaZrO3、Bi2O3·3TiO2、Nb2O5;影響耐壓強度的主次因素的順序為CaZrO3、MgO、Bi2O3·3TiO2、Nb2O5,并得到了綜合性能良好的瓷料配方。結果表明,在Ba0.6Sr0.4TiO3中加入8％Bi2O3·3TiO2、6%CaZrO3、0.6%Nb2O5和0.5%MgO時,其介電常數ε

3、為3785、介質損耗tgδ為23×10-4、耐壓強度Eb為11kv/mm;而在Ba0.6Sr0.4TiO3中加入8%Bi2O3·3TiO2、10%CaZrO3、0.2%Nb2O5和1%MgO時,其ε為3416、tgδ為30×10-4、Eb為13.5kv/mm。
　　當Y2O3含量較小時,Y3+進入A位,會產生空位缺陷,使晶格強烈收縮,使系統(tǒng)的內應力增大,提高了介電常數。隨著Y2O3含量的增加,Y3+進入B位取代Ti4+,可促使周圍

4、的Ti4+與O2-牢固地結合起來,使Ti4+移動困難,從而引起試樣介電常數下降。同時Y2O3具有細化晶粒的作用,可以使材料形成一種晶粒細小而均勻致密的多晶結構,提高其耐壓強度。
　　CuO對Ba0.6Sr0.4TiO3體系的B位進行取代,Cu2+取代Ti4+屬于受主摻雜,可以對施主的電價起補償作用,抑制了Ti3+的形成。CuO是良好的助熔劑,適量的摻雜CuO可促進燒結過程中的液相傳質,提高了致密度,使介質損耗略有降低,改善材料的耐

5、壓強度。
　　采用水熱法合成了Ba0.6Sr0.4TiO3超細粉體,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,按照正交實驗得到的最佳配方摻入CaZrO3、Bi2O3·3TiO2、Nb2O5、MgO改性物質,結果表明:水熱法合成的Ba0.6Sr0.4TiO3粉體經摻雜改性后,降低了燒結溫度,晶粒尺寸變小。由于晶粒尺寸的效應,