什么是電子陶瓷？五大類電子陶瓷介紹

　　什么是電子陶瓷？即在電子工業中能夠利用電、磁性質的陶瓷，稱為電子陶瓷。電子陶瓷是通過對表面、晶界和尺寸結構的精密控制而最終獲得具有新功能的陶瓷。在能源、家用電器、汽車等方面可以廣泛應用。

　　電子陶瓷材料的發展，同物理化學、應用物理學、硅酸鹽物理化學、固體物理學、光學、電學、聲學、無線電電子學等的發展密切相關，它們相互促進，從而在電子技術的飛躍發展中，使電子陶瓷也相應地取得了很大進展。

　　電子陶瓷按功能和用途可以分為五類：絕緣裝置瓷、電容器瓷、鐵電陶瓷、半導體陶瓷和離子陶瓷。

　　絕緣裝置瓷

　　簡稱裝置瓷，具有優良的電絕緣性能，用作電子設備和器件中的結構件、基片和外殼等的電子陶瓷。絕緣裝置瓷件包括各種絕緣子、線圈骨架、電子管座、波段開關、電容器支柱支架、集成電路基片和封裝外殼等。對這類瓷的基本要求是介電常數ε低,介質損耗tanδ小，絕緣電阻率ρ高，抗擊穿強度E大，介電溫度特性和頻率特性好。此外，還要求有較高的機械強度和化學穩定性。

　　在這類陶瓷中以滑石瓷和氧化鋁陶瓷應用最廣。它們的主晶相成分分別為MgSiO3及Al2O3。滑石瓷的電絕緣性優良且成本較低，是用于射電頻段內的典型高頻裝置瓷。氧化鋁瓷是一類電絕緣性更佳的高頻、高溫、高強度裝置瓷。其電性能和物理性能隨Al2O3含量的增多而提高。常用的有含96%、99%Al2O3的高鋁氧瓷。在一些要求極高的集成電路中,甚至還使用Al2O3含量達99.9%的純剛玉瓷，其性質與藍寶石單晶相近。高鋁氧瓷,尤其是純剛玉瓷的缺點是制造困難,燒成溫度高、價格貴。

　　近年來，研制出一類以SiC為基料，摻入少量BeO等雜質的熱壓陶瓷。這種陶瓷絕緣性能優良，熱導率高于純度為99%的氧化鈹瓷。它的熱膨脹系數與硅單晶可在寬溫度范圍內接近一致，可望在功率耗散較大的大規模集成電路中得到應用。

　　離子陶瓷

　　快離子導電的電子陶瓷。具有快速傳遞正離子的特性。典型代表是β-Al2O3瓷。這種陶瓷在300℃下離子電導率可達0.1/(歐·厘米)，可用來制作較經濟的高比率能量的固體電池，還可制作緩慢放電的高儲能密度的電容器。它是有助于解決能源問題的材料。

　　低頻電容器瓷

　　屬于Ⅱ類電容器瓷，主要用于制造低頻電路中的旁路、隔直流和濾波用的陶瓷電容器。主要特點是介電常數ε高，損耗角正切較大且tanδ及ε隨溫度的變化率較大。

　　這類陶瓷中應用最多的是以鐵電鈦酸鋇(BaTiO3)為主成分,通過摻雜改性而得到的高ε(室溫下可達20000)和ε的溫度變化率低的瓷料。以平緩相變型鐵電體鈮鎂酸鉛(PbMg1/3Nb2/3O3)等為主成分的低溫燒結型低頻獨石電容器瓷料，也是重要的低頻電容器瓷。

　　鐵電陶瓷

　　功能多、用途廣。利用其壓電特性可以制成壓電器件，這是鐵電陶瓷的主要應用，因而常把鐵電陶瓷稱為壓電陶瓷。利用鐵電陶瓷的熱釋電特性(在溫度變化時，因極化強度的變化而在鐵電體表面釋放電荷的效應)可以制成紅外

　　探測器件，在測溫、控溫、遙測、遙感以至生物、醫學等領域均有重要應用價值。典型的熱釋電陶瓷有鈦酸鉛(PbTiO3)等。

　　利用透明鐵電陶瓷PLZT(摻鑭的鈦鋯酸鉛)的強電光效應(通過外加電場對透明鐵電陶瓷電疇狀態的控制而改變其光學性質，從而表現出電控雙折射和電控光散射的效應)，可以制成激光調制器、光電顯示器、光信息存儲器、光開關、光電傳感器、圖像存儲和顯示器，以及激光或核輻射防護鏡等新型器件。

　　半導體陶瓷

　　通過半導體化措施使陶瓷具有半導電性晶粒和絕緣性（或半導體性）晶界，從而呈現很強的界面勢壘等半導體特性的電子陶瓷。

　　陶瓷半導體化的方法主要有強制還原法和施主摻雜法（亦稱原子價控法）兩種。兩種方法都是在陶瓷的晶體中形成離子空位等缺陷，從而提供大量導電電子，使陶瓷中的晶粒成為某種類型（通常是N型）的半導體。而這些晶粒之間的間層為絕緣層或另一類型（P型）的半導體層。

　　半導體陶瓷種類很多，其中包括利用半導體瓷中晶粒本身性質制成的各種負溫度系數熱敏電阻；利用晶界性質制成的半導體電容器、ZnO壓敏電阻器、BaTiO3系正溫度系數熱敏電阻器、CdS/Cu2S太陽能電池；以及利用表面性質制成的各種陶瓷型濕敏電阻器和氣敏電阻器等。表2列出典型的傳感器用半導體陶瓷。

　　CdS/Cu2S系光電陶瓷不同于上表所列的利用絕緣晶界層性質的半導體瓷，它所利用的是N型CdS與P型Cu2S晶界層之間的PN異質結的光伏效應。用它制成的陶瓷太陽能電池，可以作為無人值守臺站的電源，也可作為電子儀器中的光電耦合器件。

其他推薦：