ตัวเก็บประจุเซรามิกใช้สำหรับอะไร?

ในบรรดาวัสดุเซรามิกเซรามิก ferroelectric มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงและมักจะใช้ในการเตรียมตัวเก็บประจุเซรามิก เซรามิก ferroelectric ทั่วไปส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างประเภท perovskite เช่นเซรามิกแบเรียมไททาเนตและสารละลายที่เป็นของแข็งรวมถึงทังสเตนบรอนซ์ชนิดที่มีโครงสร้างเช่นสารประกอบชั้นบิสมัทและชนิด pyrochlore อย่างไรก็ตามเมื่อสร้างตัวเก็บประจุเซรามิก ferroelectric ธรรมดาด้วยเซรามิก ferroelectric มันเป็นเรื่องยากที่จะทำให้อิเล็กทริกเซรามิกบางมาก ก่อนอื่นเนื่องจากความแข็งแรงต่ำของเซรามิก ferroelectric มันเป็นเรื่องง่ายที่จะแตกเมื่อบางซึ่งยากที่จะดำเนินการผลิตจริง ประการที่สองเมื่อสื่อเซรามิกบางมากมันเป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้เกิดข้อบกพร่องทางโครงสร้างต่าง ๆ และกระบวนการผลิตนั้นยากมาก

ตัวเก็บประจุเซมิคอนดักเตอร์เซรามิก (1) ตัวเก็บประจุเซรามิกประเภทพื้นผิว
ตัวเก็บประจุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดเซมิคอนดักเตอร์ของพื้นผิวหมายความว่าร่างกายเซรามิกได้รับเซมิคอนดักเตอร์และจากนั้นพื้นผิวของมันจะถูกออกซิไดซ์อีกครั้งเพื่อสร้างชั้นอิเล็กทริกที่บางมากและจากนั้นอิเล็กโทรดเซรามิกเซรามิกของเซอร์โคเนียจะถูกยิงทั้งสองด้านของเซรามิกเพื่อสร้างตัวเก็บประจุ
โดยปกติแล้วชั้นฉนวนบาง ๆ ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของเซรามิกเซมิคอนดักเตอร์เช่น BATIO3 ถูกใช้เป็นชั้นอิเล็กทริกและเซรามิกเซมิคอนดักเตอร์นั้นถือได้ว่าเป็นวงจรซีรีย์ของไดอิเล็กตริก ความหนาของชั้นพื้นผิวฉนวนของตัวเก็บประจุเซรามิกเลเยอร์พื้นผิวแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.01 ถึง 100 μmตามวิธีการก่อตัวที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ใช้ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงของเซรามิกเฟอร์โรอิเล็กทริกเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความหนาของชั้นอิเล็กทริกได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเตรียมตัวเก็บประจุเซรามิกขนาดเล็ก
(2) ตัวเก็บประจุเซรามิกเลเยอร์
ประเภทชั้นของชั้นเมล็ดพันธุ์เซมิคอนดักเตอร์ตัวเก็บประจุเซรามิกจะสร้างชั้นฉนวนไปตามขอบเขตของเม็ดเซมิคอนดักเตอร์เซรามิกและจากนั้นจึงแทรกซึมขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้านของแผ่นเซรามิก โดยปกติแล้วออกไซด์ของโลหะที่เหมาะสม (เช่น CuO หรือ Cu2O, MNO2, Bi2O3, TL2O3 ฯลฯ ) จะถูกเคลือบบนพื้นผิวของเซรามิกเซมิคอนดักเตอร์ batio3 เซมิคอนดักเตอร์ที่มีการพัฒนาของเมล็ดพืชเพียงพอและการรักษาความร้อนจะดำเนินการภายใต้สภาวะออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม ออกไซด์จะก่อตัวเป็นเฟสยูเทคติกที่มี BATIO3 กระจายอย่างรวดเร็วและเจาะเข้าไปในภายในของเซรามิกตามรูขุมขนเปิดและขอบเขตเกรน ชั้นฉนวนของแข็งที่เป็นของแข็งบางนี้มีความต้านทานสูง (สูงสุด 1012-1013 Ω·ซม.) แม้ว่าการตกแต่งภายในของเมล็ดเซรามิกจะเป็นเซรามิกอลูมินายังคงเป็นเซมิคอนดักเตอร์ แต่ร่างกายเซรามิกทั้งหมดทำหน้าที่เป็นสื่อฉนวนที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง ตัวเก็บประจุที่ทำจากพอร์ซเลนชนิดนี้เรียกว่าตัวเก็บประจุเซรามิกเลเยอร์ชั้นหรือตัวเก็บประจุ BL ในระยะสั้น


2. ตัวเก็บประจุเซรามิกแรงดันสูง
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มันเป็นเซอร์โคเนียเซรามิกบล็อกเร่งด่วนในการพัฒนาตัวเก็บประจุเซรามิกแรงดันสูงที่มีแรงดันไฟฟ้าสลายสูงการสูญเสียต่ำขนาดเล็กและความน่าเชื่อถือสูง ฟังก์ชั่นทั่วไปของตัวเก็บประจุเซรามิกแรงดันสูงคือการกำจัดสัญญาณรบกวนความถี่สูง การฉีดพ่นไฟฟ้าสถิตและอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงและความถี่สูง
โดยปกติแล้วเซรามิกคงที่ไดอิเล็กตริกสูงจะถูกอัดเข้าไปในหลอดกลมแผ่นดิสก์หรือแผ่นดิสก์เป็นสื่อกลางเคลือบด้วยฟิล์มโลหะ (โดยปกติแล้วเงิน) และเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างขั้วไฟฟ้า พื้นผิวถูกเคลือบด้วยเคลือบฟันป้องกันหรือห่อหุ้มด้วยอีพ็อกซี่ ในหมู่พวกเขาวัสดุเซรามิกที่ใช้แบเรียมไททาเนตมีข้อดีของค่าสัมประสิทธิ์ไดอิเล็กตริกสูงและ AC ที่ดีทนต่อลักษณะแรงดันไฟฟ้า แต่พวกเขายังมีข้อเสียเช่นอัตราการเปลี่ยนแปลงความจุเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิปานกลางและความต้านทานของฉนวนลดลง ผลึก Strontium titanate เป็นผลึกลูกบาศก์ที่อุณหภูมิห้องโครงสร้าง perovskite เป็นร่างกาย paraelectric ที่ไม่มีโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเอง ภายใต้แรงดันสูงสัมประสิทธิ์อิเล็กทริกของวัสดุเซรามิกที่ใช้ Strontium titanate เปลี่ยนไปเล็กน้อยและอัตราการสูญเสียอิเล็กทริกและการเปลี่ยนแปลงความจุมีขนาดเล็ก ข้อดีเหล่านี้ทำให้เป็นสื่อกลางสำหรับตัวเก็บประจุแรงดันสูง มีประโยชน์มาก
ตัวเก็บประจุเซรามิกแรงดันสูง

3. ตัวเก็บประจุเซรามิกชิปหลายชั้น
ตัวเก็บประจุเซรามิกชิปหลายชั้นหรือที่รู้จักกันในชื่อ MLCC (ตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้น) เป็นส่วนประกอบของชิปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด มันเรียกอีกอย่างว่าตัวเก็บประจุของชิปเสาหิน มันมีแถบเซรามิกอลูมินาลักษณะที่มีขนาดเล็กปริมาตรเฉพาะสูงและความแม่นยำสูง สามารถติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์และพื้นผิววงจรรวมไฮบริดเพื่อลดข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปริมาณและน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายปรับปรุงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์
โครงสร้างของ MLCC
MLCC สามารถเล่นบทบาทของการจัดเก็บประจุปิดกั้น DC การกรองแยกความถี่ที่แตกต่างกันและวงจรปรับแต่งในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ในแหล่งจ่ายไฟการสลับความถี่สูงอุปกรณ์จ่ายไฟเครือข่ายคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์สื่อสารมือถือสามารถแทนที่ตัวเก็บประจุฟิล์มอินทรีย์และตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์บางส่วนและปรับปรุงประสิทธิภาพการกรองและประสิทธิภาพการต่อต้านการแทรกแซงของแหล่งจ่ายไฟการสลับความถี่สูง การย่อขนาดและน้ำหนักเบาของอุตสาหกรรมไอที , ประสิทธิภาพสูง, ทิศทางการพัฒนาแบบอเนกประสงค์

แนวโน้มการพัฒนาที่สำคัญสามประการของ MLCC:
(1) miniaturization
สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดพกพาเช่นกล้องวิดีโอและโทรศัพท์มือถือจำเป็นต้องใช้ผลิตภัณฑ์ MLCC ขนาดเล็กมากขึ้น ในทางกลับกันเนื่องจากความก้าวหน้าของขั้วไฟฟ้าที่พิมพ์อย่างแม่นยำและกระบวนการเคลือบผิวผลิตภัณฑ์ MLCC ขนาดเล็กพิเศษได้ค่อยๆมีหน้าแปลนเซรามิกและใช้งานได้
(2) การลดต้นทุน
เนื่องจาก MLCC แบบดั้งเดิมใช้อิเล็กโทรดแพลเลเดียมราคาแพงหรืออิเล็กโทรดโลหะผสมเงิน 70% ของต้นทุนการผลิตของพวกเขาถูกครอบครองโดยวัสดุอิเล็กโทรด MLCC รุ่นใหม่รวมถึง MLCC ที่มีแรงดันสูงใช้วัสดุโลหะเช่นนิกเกิลและทองแดงเป็นอิเล็กโทรดซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายของ MLCCs ได้อย่างมาก ค่าใช้จ่าย แต่อิเล็กโทรดด้านในโลหะจะต้องถูกเผาที่ความดันออกซิเจนบางส่วนที่ต่ำกว่าเพื่อให้แน่ใจว่าการนำไฟฟ้าของวัสดุอิเล็กโทรดและความดันออกซิเจนบางส่วนที่ต่ำเกินไปจะทำให้เกิดแนวโน้มเซมิคอนดักเตอร์ของวัสดุเซรามิกอิเล็กทริกซึ่งไม่เอื้อต่อ ฉนวนและความน่าเชื่อถือ
(3) ความจุขนาดใหญ่และความถี่สูง
ในอีกด้านหนึ่งด้วยไดรฟ์แรงดันต่ำและการใช้พลังงานต่ำของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แรงดันไฟฟ้าการทำงานของวงจรรวมได้ลดลงจาก 5V เป็น 3V และ 1.5V; ในทางกลับกันการย่อขนาดของแหล่งจ่ายไฟต้องใช้ผลิตภัณฑ์ตัวเก็บประจุขนาดเล็กและขนาดใหญ่เพื่อแทนที่ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลซิมอลูมิเนียมขนาดใหญ่ เพื่อตอบสนองการพัฒนาและการประยุกต์ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำและอลูมินาเซรามิก MLCCs ขนาดใหญ่ในแง่ของวัสดุวัสดุที่มีความร้อนสูงประเภทการผ่อนคลายที่มีความสัมพันธ์แบบสัมพัทธ์สูงกว่า BATIO3 1-2 เท่า
การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการสื่อสารมีข้อกำหนดความถี่ที่สูงขึ้นและสูงขึ้นสำหรับส่วนประกอบซึ่งสามารถแทนที่ตัวเก็บประจุฟิล์มในแอพพลิเคชั่นความถี่สูง ในปัจจุบันผลิตภัณฑ์ MLCC ความถี่สูงและความถี่สูงของประเทศของฉันยังคงมีช่องว่างที่แน่นอนเมื่อเทียบกับต่างประเทศ เหตุผลหลักคือการขาดการวิจัยและพัฒนาวัตถุดิบขั้นพื้นฐานและสูตรของพวกเขา