陶瓷電容器中的高誘電率系列電容器,現(xiàn)在主要使用以BaTiO3 (鈦酸鋇) 作為主要成分的電介質(zhì)。
BaTiO3具有如下圖所示的鈣鈦礦(perovskite)形的晶體結(jié)構(gòu),在居里溫度以上時(shí),為立方晶體(cubic),Ba2+離子位于頂點(diǎn),O2-離子位于表面中心,Ti4+離子位于立方體中心的位置。
上圖是在居里溫度(約125℃)以上時(shí)的立方晶體(cubic)的晶體結(jié)構(gòu),在此溫度以下的常溫領(lǐng)域,向一個(gè)軸(C軸)延長(zhǎng),其他軸略微縮短的正方體(tetragonal)晶體結(jié)構(gòu)。
此時(shí),作為Ti4+離子在結(jié)晶單位的延長(zhǎng)方向上發(fā)生了偏移的結(jié)果,產(chǎn)生極化,不過,這個(gè)極化即使在沒有外部電場(chǎng)或電壓的情況下也會(huì)產(chǎn)生,因此,稱為自發(fā)極化(spontaneous polarization)。 像這樣,具有自發(fā)極化,而且可以根據(jù)外部電場(chǎng)轉(zhuǎn)變自發(fā)極化的朝向的特性,被稱為強(qiáng)誘電型(ferro electricity)。
與單位體積內(nèi)的自發(fā)極化的相轉(zhuǎn)變相同的是電容率,可視為靜電容量進(jìn)行觀測(cè)。
當(dāng)沒有外加直流電壓時(shí),自發(fā)極化為隨機(jī)取向狀態(tài),但當(dāng)從外部施加直流電壓時(shí),由于電介質(zhì)中的自發(fā)極化受到電場(chǎng)方向的束縛,因此不易發(fā)生自發(fā)極化時(shí)的自由相轉(zhuǎn)變。其結(jié)果導(dǎo)致,得到的靜電容量較施加偏壓前低。
這就是當(dāng)施加了直流電壓后,靜電容量降低的原理。
此外,對(duì)于溫度補(bǔ)償用電容器(CH、SL特性等),以常誘電性陶瓷作為主要原料,靜電容量不因直流電壓特性而發(fā)生變化。
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