摘 要 本文對陶瓷電容器材料提出了一種新的三級分類方法，并對該分類法的依據予以探討，同時說明了本分類系統(tǒng)的特點。

1、前 言：五十年代初，隨著電視工業(yè)的發(fā)展，為了解決電容器因潮濕而失效的問題，以陶瓷為材料、結構簡單的瓷片電容器已在低容量電路中廣泛應用。此后，不同介電常數、不同結構、不同功能的陶瓷電容器相繼出現。當代電子技術向著高頻方向發(fā)展，只有陶瓷電容器才能在千兆赫以上頻率范圍內有效地發(fā)揮作用。溫度補償電容器，可保證在環(huán)境溫度變化的情況下，也能正常工作。近年來，電子元件朝著輕薄和小型化發(fā)展，對電容器的要求則為增加電容器每單位體積的電容量，多層陶瓷電容器以大容量、小體積而適應了這一趨勢。當今陶瓷電容器無論在數量還是在未來發(fā)展的潛力方面，都已占據了主導地位。

為進一步開發(fā)與研究陶瓷電容器材料，有必要全面了解當今陶瓷電容器材料的現狀，因而首先需要一個完整、合理的分類系統(tǒng)。但是，至今陶瓷電容材料的分類方法較多，各有優(yōu)缺點，尚未達到統(tǒng)一與公認的程度。為此，我們在以往各種分類方法的基礎上，提出一種新的分類方法，以供參考。

2、有關陶瓷電容器材料分類法簡介：

a.龜子陶瓷材料》一書中，將陶瓷介電材料分為3類，即:①介電系數低于12的絕緣材料;②介電系數高于12的介電材料;③鐵電性陶瓷。而障壁層電容器材料有3類，即:Ti0 z, BaTiO s及SrTiO s 。

b.規(guī)代陶瓷及其應用》一書中，將介電陶瓷分成非鐵電、鐵電和反鐵電3類。另外提到了半導體陶瓷是另一類陶瓷電容器材料，按其結構分成3類:阻擋層半導體陶瓷、還原氧化型半導體陶瓷、晶界層半導體陶瓷!z1 C. A. .1. Moulson, .1. M. Herbert于1990年將陶瓷介電材料分為3類;①低個電常數陶瓷，主要用作簡單的絕緣器，還可用于高頻狀態(tài)下具有小電容特點的電容器;②中介電常數陶瓷;③高介電常數陶瓷，又分改性欽酸鋇電介質、其他鈣欽礦結構、阻擋層介電材料3類31 d.特種陶瓷》一書中，將電容器陶瓷分為3類:①非鐵電電容器陶瓷;②鐵電電容器陶瓷;③反鐵電電容器陶瓷。又將陶瓷電容器分為4類:①溫度熱)補償型電容器;②溫度熱)穩(wěn)定型電容器;③高介電常數電容器;④半導體陶瓷電容器!

3、陶瓷電容器材料新分類法：

本分類法將電容器材料按3級分類，首先分為2大類:i)絕緣體類陶瓷電容器材料;交)半導體類陶瓷電容器材料。其中絕緣體類又分2類:1)非鐵電體類;如鐵電體類。半導體類亦可分為2類:1)還原氧化類;卯晶界層類。鐵電類又分3小類:1)鐵電體;卯反鐵電體;卯弛豫型鐵電體。各大類、類及小類關系見下圖。

下面就此分類系統(tǒng)中各類常用材料作簡要說明。

3. 1、非鐵電類陶瓷材料：

非鐵電類陶瓷材料包括金紅石基、欽酸鹽基、錫酸鹽基和妮酸鹽基陶瓷材料:金紅石基材料可制成高頻溫度熱)補償型陶瓷電容器;欽酸鹽基材料包括欽酸鈣、欽酸鎂陶瓷材料;錫酸鹽基材料包括錫酸鈣、錫酸鋇、錫酸銘等陶瓷材料;妮酸鹽材料包括妮銘鎂系和妮銘鋅系等陶瓷材料。

3. 2、鐵電類陶瓷材料：

鐵電類陶瓷材料中3小分類是:①鐵電體，主要有鈣欽礦系材料的欽酸鋇陶瓷或以欽酸鋇為基的固溶體。另外，欽酸銘也是鐵電體材料;②反鐵電體，主要有錯酸鉛或以錯酸鉛為基的固溶體、妮酸斕等③馳豫型鐵電體，包括鈣欽礦系的妮鎂酸鉛、妮鋅酸鉛等，它是目前最有發(fā)展前途的電容器材料之一。

3. 3、半導體類陶瓷電容器材料：

半導體類陶瓷電容器材料中的還原氧化類，是以欽酸鋇為材料經還原、氧化等處理制成。晶界層類是以摻雜的欽酸鋇或欽酸銘涂覆金屬氧化物、熱處理等工藝而制成。用上述半導體材料制成多層陶瓷電容器，將會使其體積更小、容量更大，這是今后電容器發(fā)展的方向。另外，我們未將以往書刊中提到的阻擋層型半導體陶瓷電容器材料列入分類中，是因其性能不佳，現已被淘汰。

4、新分類法的依據：

a.從材料的電性能上看，固體材料可分為四大類，即絕緣體、半導體、導體和超導體。目前能用作陶瓷電容器材料，僅涉及上述前2類中的一部分，即所有陶瓷電容器材料，均為絕緣體或半導體，但不是所有絕緣體或半導體都能作陶瓷電容器材料。所以我們從物質這一基本屬性出發(fā)，將陶瓷電容器材料分為絕緣體與半導體兩大類。絕緣體可用作兩類材料即絕緣材料和介電材料。

絕緣材料介電系數通常小于12，只起絕緣作用，不能用作電容器材料，而介電材料可用作電容器材料，它的介電常數和熱損耗角正切tan 8對其在電路中發(fā)揮作用最為重要。在分類時不應將絕緣體大類中分支的介電材料與半導體大類并列。其實在一級類別中的鮑緣體類”與竿導體類”均未直接涉及到某一具體材料，為了方便，似乎均可省略。以往有的分類法是將鮑緣體’夕省略了，而將竿導體”作為另一類材料提出。但從各類材料來源看，絕緣體’夕和竿導體’夕一樣，都列入大類 于級類別)中，似更妥當。

b.為了分類的合理、簡明、實用，我們又將人們常用的能作電容器材料的價電材料’夕一詞不列入分類中，而用它包括的非鐵電類與鐵電類作為二級類別，二者均可作陶瓷電容器材料。鐵電類具有高介電常數，而非鐵電類具有低介電常數，并無自發(fā)極化。同理，我們也不將能作電容器的半導體”一詞列入分類中，只用其包括的還原氧化類及晶界層類作為二級類別，這樣可避免分類中的層次紊亂。 c.在三級類別中，我們將鐵電類再分為鐵電體、反鐵電體、馳豫型鐵電體3小類。

因為者都具有高介電常數;鐵電體與反鐵電體有相似處，如①都有自發(fā)極化，只是反鐵電體的每個電疇中存在兩個方向相反、大小相等的自發(fā)極化;②都有居里點;③鐵電體有電滯回線，反鐵電體有類似的雙電滯回線;④介電常數與溫度均有非線性關系。卯馳豫型鐵電體與鐵電體也有密切關系，如①馳豫型鐵電體將互不聯系的馳豫現象和鐵電現象聯系到一起;② Smolensky和Isupov等用成份起伏模型理論說明了高溫時馳豫型鐵電體處于完全順電態(tài)，低溫時轉變?yōu)橥耆F電態(tài);. Sette:和stenge:提出有序無序模型理論，說明了退火時間越長、結構有序度越高，S值越大，材料介電頻率色散逐漸消失，彌散相變逐漸退化，最后轉變?yōu)檎ｈF電體現象;④姚熹、Cross等用微疇—宏疇轉變與超順電態(tài)模型理論，解釋了弛豫型鐵電體在直流偏置電場下降溫冷卻，相鄰的微疇會形成較大的宏疇，介電頻率色散消失，其性能轉變?yōu)榕c正常鐵電體相近的現象;⑤按B urn等學者提出的玻璃化模型理論，程忠陽、姚熹等利用馳豫型鐵電體介于偶數介質與正常鐵電體之間，將玻璃體、De場e介質和鐵電體等各類電介質材料有機聯系起來的特征，而得到Tm和。的關系:

式中:P—為描述介電馳豫強弱程度的一個物理參數。 典型偶極介質的P=1，馳豫行為最強;典型鐵電相變介質的p= ，則無介電馳豫;而馳豫型鐵電體處于二者之間，其P值為大于1的數值!“’。 d.本分類法是采用功能與結構相結合的分類方法，有的部分是以材料的某主要特性作為分類標志，但有的只能以材料結構分類，如半導體類陶瓷電容器材料中的2個類是以結構劃分的。有的同一材料由于摻雜或加工工藝不同，而出現不同特征，故可能同時出現在多個類別中，并非屬于分類中的重復現象。

5、結語：

上述陶瓷電容器材料的新分類法有3個特點: 寶)將絕緣體類與半導體類并列，作為兩個大類別，較之將介電材料與半導體材料并列的分類方法，在邏輯上似更合理;婦將過去不少分類方法未列入的馳豫型鐵電體歸納入鐵電類中;獷按三級分類，層次清楚。 我們認為本分類系統(tǒng)有簡明、合理、實用等優(yōu)點，并將隨著科學技術不斷進步，新材料、新功能不斷發(fā)現，可繼續(xù)在各大類、類及小類中予以補充，使這個系統(tǒng)更加豐富·完善。