陶瓷電容器的種類和應用特點有哪些?

2021-01-15 OFweek維科網

陶瓷材料具有優越的電學、力學、熱學等性質，可用作電容器介質、電路基板及封裝材料等。陶瓷材料是由氧化物或其他化合物製成坯體後，在接近熔融的溫度下，經高溫焙燒製得的材料。通常包括原料粉碎、漿料製備、坯件成型和高溫燒結等重要過程。陶瓷是一個複雜的多晶多相系統，一般由結晶相、玻璃相、氣相及相界交織而成，這些相的特徵、組成、相對含量及其分布情況，決定著整個陶瓷的基本性質。

陶瓷材料做成的陶瓷電容器也叫瓷介電容器或獨石電容器，根據陶瓷材料的不同，可以分為低頻陶瓷電容器和高頻陶瓷電容器兩類，按結構形式分類，又可分為圓片狀電容器、管狀電容器、矩形電容器、片狀電容器、穿心電容器等多種。

陶瓷電容器的種類有哪些？

1、半導體陶瓷電容器

電容器的微小型化即電容器在儘可能小的體積內獲得儘可能大的容量，這是電容器發展的趨向之一。對於分離電容器組件來說，微小型化的基本途徑有兩個，即使介質材料的介電常數儘可能提高和使介質層的厚度儘可能減薄。

在陶瓷材料中，鐵電陶瓷的介電常數很高，但是用鐵電陶瓷製造普通鐵電陶瓷電容器時，陶瓷介質很難做得很薄。首先是由於鐵電陶瓷的強度低，較薄時容易碎裂，難於進行實際生產操作，其次，陶瓷介質很薄時易於造成各種各樣的組織缺陷，生產工藝難度很大。

表面層陶瓷電容器是用BaTiO3等半導體陶瓷的表面上形成的很薄的絕緣層作為介質層，而半導體陶瓷本身可視為電介質的串聯迴路。表面層陶瓷電容器的絕緣性表面層厚度，視形成方式和條件不同，波動於0.01～100μm之間。這樣既利用了鐵電陶瓷的很高的介電常數，又有效地減薄了介質層厚度，是製備微小型陶瓷電容器一個行之有效的方案。

2、晶界層陶瓷電容器

晶粒發育比較充分的BaTiO3半導體陶瓷的表面上，塗覆適當的金屬氧化物（例如CuO或Cu2O、MnO2、Bi2O3、Tl2O3等），在適當溫度下，於氧化條件下進行熱處理，塗覆的氧化物將與BaTiO3形成低共溶液相，沿開口氣孔和晶界迅速擴散滲透到陶瓷內部，在晶界上形成一層薄薄的固溶體絕緣層。這種薄薄的固溶體絕緣層的電阻率很高（可達1012～1013Ω·cm），儘管陶瓷的晶粒內部仍為半導體，但是整個陶瓷體表現為顯介電常數高達2×104到8×104的絕緣體介質。用這種瓷製備的電容器稱為晶界層陶瓷電容器（boundarg layer ceramic capacitor），簡稱BL電容器。

3、高壓陶瓷電容器

隨著電子工業的高速發展，迫切要求開發擊穿電壓高、損耗小、體積小、可靠性高的高壓陶瓷電容器。近20多年來，國內外研製成功的高壓陶瓷電容器已經廣泛應用於電力系統、雷射電源、磁帶錄像機、彩電、電子顯微鏡、複印機、辦公自動化設備、宇航、飛彈、航海等方面。

鈦酸鋇基陶瓷材料具有介電係數高、交流耐壓特性較好的優點，但也有電容變化率隨介質溫度升高、絕緣電阻下降等缺點。鈦酸鍶晶體的居裡溫度為-250℃，在常溫下為立方晶系鈣鈦礦結構，是順電體，不存在自發極化現象，在高電壓下鈦酸鍶基陶瓷材料的介電係數變化小，tgδ及電容變化率小，這些優點使其作為高壓電容器介質是十分有利的。

4、多層陶瓷電容器

多層陶瓷電容器（Multilayer Ceramic Capacitor，MLCC）是片式元件中應用最廣泛的一類，它是將內電極材料與陶瓷坯體以多層交替並聯疊合，並共燒成一個整體，又稱片式獨石電容器，具有小尺寸、高比容、高精度的特點，可貼裝於印製電路板（PCB）、混合集成電路（HIC）基片，有效地縮小電子信息終端產品（尤其是可攜式產品）的體積和重量，提高產品可靠性。順應了IT產業小型化、輕量化、高性能、多功能的發展方向。

國家2010年遠景目標綱要中明確提出將表面貼裝元器件等新型元器件作為電子工業的發展重點。它不僅封裝簡單、密封性好，而且能有效地隔離異性電極。MLCC在電子線路中可以起到存儲電荷、阻斷直流、濾波、禍合、區分不同頻率及使電路調諧等作用。在高頻開關電源、計算機網絡電源和移動通信設備中可部分取代有機薄膜電容器和電解電容器，並大大提高高頻開關電源的濾波性能和抗幹擾性能。

陶瓷電容器的應用

1、軍工

軍用MLCC作為基礎電子元件，在航空、航天、軍用移動通訊設備、袖珍式軍用計算機、武器彈頭控制和軍事信號監控、雷達、炮彈引信、艦艇、武器系統等軍用電子設備上的應用越來越廣泛。隨著我國國防裝備數位化、信息化建設進程加快以及軍工市場強烈的國產化需求，軍用高可靠MLCC市場前景非常廣闊。2009年中國軍用MLCC產品市場規模為7.5億元，而到了2013年則已經成長為 14.4億元，增長了接近一倍，預計未來依然能夠保持穩定而較高的增速，2019 年有望接近30億元。

2、工業

工業類電容器市場主要包括系統通訊設備、工業控制設備、醫療電子設備、汽車電子、精密儀器儀表、石油勘探設備等。工業設備朝機電一體化、智能化的趨勢發展，應用電子控制、數據分析、界面顯示的信息化比例不斷提高， 將為工業用高可靠 MLCC 產品提供較為廣闊的市場前景。

3、消費類

消費類市場包括一般消費類產品和高端消費類產品，前者包括筆記本電腦、電視機、電話機、普通手機、普通數位相機等電子產品；後者包括專業錄音設備、專業錄像設備，高檔智慧型手機等高檔電子產品。相對於軍用、工業類 MLCC 產品需求而言，消費類產品市場需求最大。

從全球範圍來看，日系廠商佔有較明顯的領先優勢。在全球前十大MLCC 廠商中，日系廠商全球市場銷量佔有率達到 40%以上，主要原因在於日系廠商在尖端高容量產品及陶瓷粉末技術上領先其他國家和地區廠商。與國外知名廠商相比，國內的陶瓷電容器生產廠家多為中小型企業，產品大多處於中低檔水平。

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