Контрольная работа: Пассивные диэлектрики

Для высокостабильных катушек индуктивности и высокочастотных конденсаторов большой реактивной мощности используется цельзиановая керамика, обладающая очень низким температурным коэффициентом линейного расширения (2 ×10^-6 К^-1 ), незначительным температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости (6×10^-5 К^-1 ) и повышенной диэлектрической прочностью.

К о н д е н с а т о р н а я к е р а м и к а с повышенным (e = 10 - 230) значением диэлектрической проницаемости и значением tgd< 10^-4 применяется для изготовления высокочастотных конденсаторов. Основными компонентами для изготовления высокочастотной конденсаторной керамики являются оксиды титана TiO₂ (рутил), титанат кальция CaTiO₃ , титанат стронция. В области низких частот и повышенных температур рутиловая керамика в основном имеет ионно-релаксационную поляризацию, для которой характерны сильные температурные зависимости и высокие значения e и tgd, а знак ТКЕ - положительный. При высоких частотах главную роль играют электронная и ионная поляризация, при этом знак ТКЕ отрицателен и температурная зависимость tgd слабо выражена.

Керамика на основе титанатов характеризуется пониженной электрической прочностью, подвержена электрохимическому старению под воздействием постоянного напряжения, имеет высокое отрицательное значение ТКЕ (от -1500 ×10^-6 до -3000× 10^-6 К^-1 ). Применяется для изготовления конденсаторов, к которым не предьявляются требования температурной стабильности емкости.

Для улучшения температурной стабильности в состав керамики добавляют цирконат кальция CaZrO₂ , лантанат алюминия LaAlO₃ , станнат кальция CaSnO₂ , которые образуют кристаллическую фазу с положительным значением ТКЕ. Изменяя соотношения между этими компонентами получают термостабильную керамику с ТКЕ от +33×10^-6 до -75×10^-6 К^-1 . Диэлектрические потери этих материалов (tgd=10^-4 - 10^-3 ) во всем диапазоне частот от низких до сверхвысоких и поэтому они применяются для изготовления термокомпенсирующих, высокостабильных контурных, блокировочных и разделительных конденсаторов.

Конденсаторная керамика с высоким значением диэлектрической проницаемости (800) и tgd = 0.002-0.025 применяется для изготовления низкочастотных конденсаторов. Основу низкочастотной конденсаторной керамики составляют титанат бария BaTiO₃ и твердые растворы с сегнетоэлектрическими свойствами. Этот вид керамики характеризуется очень высоким значением диэлектрической проницаемости (до 10000) и ее зависимостью от напряжения, частоты, температуры, высоким значением tgd, который на частотах выше 10⁸ Гц уменьшается. Для конденсаторов используется сегнетоэлектрики со сглаженной температурной зависимостью распространенной на возможно более широкий температурный интервал со снижением максимума. Сегнетокерамические малогабаритные конденсаторы применяются как блокировочные, фильтровые, разделительные. Сегнетокерамика с резко выраженной зависимостью от напряженности поля применяется для изготовления нелинейных конденсаторов - варикондов.

Литература

1. Суриков В.С. – Основы электродинамики – М. «Протон» - 2000 г.

2. Карков И.С. – Физика элементарных частиц. – М. – 1999 г.

3. Синджанов И.К. Электродинамика – М. 1998 г.

4. Электротехнические материалы. Справочник / В.Б. Березин, Н.С. Прохоров, А.М. Хайкин. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 504с.

5. Рычина Т.А., Зеленский А.В. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы . - М.: Радио и связь, 1999. - 352с.

6. Резисторы: Справочник / В.В. Дубровский, Д.М. Иванов и др.; Под общ. ред. И.И. Четверткова и В.М. Терехова. - М.: Радио и связь, 1997. - 352с.

7. Справочник по электрическим конденсаторам / Под ред. И.И. Четверткова, В.Ф. Смирнова. - М.: Радио и связь, 1993. - 576с.

8. Горячева Г.А., Добромыслов Е.Р. Конденсаторы. - М.: Радио и связь, 1994. - 88с.