ما هي المكثفات الخزفية المستخدمة؟

في حياتنا اليومية ، جلبت العديد من المنتجات الإلكترونية راحة كبيرة لحياتنا وعملنا ودراستنا. تتكون المنتجات الإلكترونية من العديد من المكونات الإلكترونية الصغيرة ، والمكثفات هي واحدة من أكثر المكونات الإلكترونية استخدامًا على نطاق واسع. هناك العديد من أنواع المكثفات ، وهي تلعب أدوارًا مختلفة شفة خزفية في الدائرة. على سبيل المثال ، يتم استخدامها في دوائر إمدادات الطاقة لتحقيق وظائف الالتفافية والفصل والتصفية وتخزين الطاقة ؛ عند استخدامها في دوائر الإشارة ، فإنها تكمل بشكل أساسي وظائف الاقتران والتذبذب/التزامن وثابت الوقت. المكثفات الخزفية ، كما يوحي الاسم ، هي المكثفات التي هي مواد العازلة هي السيراميك. بالإضافة إلى هذه المواد العازلة ، هناك مواد عازلة غير عضوية أخرى (مثل الزجاج ، الميكا ، إلخ) ، المواد العازلة العضوية (مثل البولي بروبيلين ، بوليبارافينيلين ، إلخ). إيثيلين جليكول متفاوتة ، وما إلى ذلك). بالمقارنة مع المكثفات الأخرى ، فإن المكثفات الخزفية العامة لديها مزايا ارتفاع درجة حرارة التشغيل ، وسعة محددة كبيرة ، ومقاومة رطوبة جيدة ، وفقدان عازل منخفض ، ومعامل درجة حرارة السعة في نطاق واسع ، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في الدوائر الإلكترونية. .
1. المكثفات الخزفية أشباه الموصلات
تنقسم المكثفات الخزفية شبه الموصل إلى نوعين: نوع السطح ونوع طبقة حدود الحبوب. عادة ما يكون لديهم سعة كبيرة وصغيرة الحجم والسيراميك الزركونيا نطاق درجة حرارة التشغيل الواسعة. فهي مناسبة للتصفية ، والتجاوز ، والاقتران والدوائر الأخرى.
المكثفات الخزفية شبه الموصل هي نوع من المكثفات المصغرة ، أي أن المكثفات تحصل على قدرة كبيرة قدر الإمكان في حجم صغير قدر الإمكان ، وهو أيضًا أحد الاتجاهات في تطوير المكثفات. لفصل مكونات المكثف ، هناك طريقتان أساسيتان للتصغير: ① جعل الثابت العازلة للمادة العازلة أعلى قدر الإمكان ؛ ② اجعل سمك الطبقة العازلة رقيقة قدر الإمكان.

بين المواد السيراميكية ، يكون للسيراميك الكهروضوئية ثابت عازلة عالية ويستخدم عادة لإعداد المكثفات الخزفية. السيراميك الكهروضوئي الشائع هي في الغالب هياكل من نوع Perovskite ، مثل السيراميك الباريوم Titanate وحلولها الصلبة ، وكذلك من النوع البرونزي التنغستن ، والتي تحتوي على هياكل مثل المركبات ذات الطبقات البزموت ونوع بيروكلور. ومع ذلك ، عند صنع المكثفات الخزفية الخضراء العادية مع السيراميك الكهروضوئي ، من الصعب جعل العزل الكهربائي الخزفي رقيقًا جدًا. بادئ ذي بدء ، نظرًا لانخفاض قوة السيراميك الكهروضوئي ، من السهل كسره عندما يكون رفيعًا ، وهو أمر يصعب تنفيذ عمليات الإنتاج الفعلية. ثانياً ، عندما تكون الوسط السيراميك رقيقًا جدًا ، يكون من السهل التسبب في عيوب هيكلية مختلفة ، وعملية الإنتاج صعبة للغاية.

المكثفات الخزفية شبه الموصل (1) المكثفات الخزفية من نوع السطح
يعني مكثف السيراميك من نوع أشباه الموصلات السطحي أن جسم السيراميك كان شبه موصل ، ثم يتم إعادة أكسدة سطحه لتشكيل طبقة عازلة رقيقة للغاية ، ثم يتم إطلاق أقطاب دبوس الخزانة الزركوني على جانبي الخزانة لتشكيل مكثف.
عادةً ما يتم استخدام طبقة عازلة رقيقة تتشكل على سطح سيراميك أشباه الموصلات مثل BATIO3 كطبقة عازلة ، ويمكن اعتبار السيراميك شبه الموصل نفسه دائرة سلسلة من العازل. يتراوح سماكة الطبقة السطحية العازلة لمكثف السيراميك السطحي من 0.01 إلى 100 ميكرون وفقًا لطرق التكوين المختلفة. هذا لا يستخدم فقط الثابت العازلة العازلة للسيراميك الكهروضوئي ، ولكن أيضًا يقلل بشكل فعال من سماكة الطبقة العازلة ، وهو حل فعال لإعداد المكثفات الخزفية الدقيقة.
(2) المكثفات الخزفية طبقة حدود الحبوب
تشكل المكثفات الخزفية ذات الموصلات شبه الموصلات الحدود طبقة عازلة على طول حدود الحبوب لجسم السيراميك شبه الموصل ، ثم تسلل الأقطاب على جانبي ورقة السيراميك ، وبالتالي تشكيل سلسلة متعددة وشبكات مكثف متوازية. عادةً ما يتم طلاء أكاسيد المعادن المناسبة (مثل CuO أو Cu2o ، MnO2 ، Bi2O3 ، TL2O3 ، وما إلى ذلك) على سطح سيراميك أشباه الموصلات باتيو 3 مع تطور كافي للحبوب ، ويتم المعالجة الحرارية في ظل ظروف مؤكسدة في درجة حرارة مناسبة. سوف يشكل الأكسيد مرحلة انصهار مع BATIO3 ، وينتشر بسرعة ويخترق الجزء الداخلي من السيراميك على طول المسام المفتوحة وحدود الحبوب ، ويشكل محلول صلب رفيع عازلة على حدود الحبوب. يحتوي هذا المحلول الصلب الرفيع على مقاومة عالية (تصل إلى 1012-1013 Ω · سم). على الرغم من أن الداخلية من الحبوب الخزفية هي السيراميك من الألومينا لا تزال أشباه الموصلات ، إلا أن الجسم الخزفي بأكمله يتصرف كوسيلة عازلة مع ثابت عازل عالي. وتسمى المكثفات المصنوعة من هذا النوع من الخزف المكثفات السيراميكية الحدود للحبوب ، أو المكثفات BL لفترة قصيرة.


2. المكثفات الخزفية عالية الجهد
مع التطور السريع للصناعة الإلكترونية ، من الضروري تطوير المكثفات الخزفية عالية الجهد مع الجهد العالي للفرق ، وخسارة منخفضة ، وحجم صغير وموثوقية عالية. تتمثل الوظيفة النموذجية للمكثفات السيراميكية عالية الجهد في القضاء على التداخل عالي التردد. الرش الإلكتروستاتيكي وغيرها من المعدات الكهروميكانيكية التي تتطلب جهد عالي وتردد عالي.
عادةً ما يتم بثق السيراميك الثابت العازل العالي في أنبوب مستدير أو قرص أو قرص كوسيط ، مطلي بفيلم معدني (عادة الفضة) ويتم تلبيسه في درجة حرارة عالية لتشكيل أقطاب كهربائية ، ويتم استخدام خيوط فولاذية ملطخة بالنحاس المعلبة ، و السطح مغلف مع مينا واقية ، أو مغلف مع الايبوكسي. من بينها ، تتمتع مواد السيراميك التي تعتمد على تيتانيت باريوم بمزايا معامل عازلة العزل الكهربائي وخصائص الجهد التيار المتردد العالي ، ولكن لديها أيضًا عيوب مثل زيادة معدل تغيير السعة مع انخفاض درجة الحرارة المتوسطة وتراجع عزل العزل ؛ بلورات السترونتيوم تيتانيت هي بلورات مكعبة في درجة حرارة الغرفة ، هيكل بيروفسكايت هو جسم كهربائي دون استقطاب عفوي. في ظل الجهد العالي ، يتغير معامل العزل الكهربائي للمواد الخزفية المستندة إلى السعة السترونتيوم قليلاً ، ويكون معدل التغير العازلة وتغيير السعة صغيرًا. هذه المزايا تجعلها وسيلة للمكثفات عالية الجهد. مفيد جدا.
المكثفات الخزفية عالية الجهد

3. المكثفات سيراميك رقاقة متعددة الطبقات
تعد المكثفات السيراميك متعدد الطبقات ، والمعروفة أيضًا باسم MLCC (المكثفات الخزفية متعددة الطبقات) ، أكثر أنواع مكونات الرقائق المستخدمة على نطاق واسع. ويسمى أيضا مكثف chip متجانسة. يحتوي على شريط خزفي الألومينا خصائص الحجم الصغير ، وحجم محدد ودقة عالية. يمكن تركيبه على لوحات الدوائر المطبوعة وركائز دائرة متكاملة هجينة لتقليل المعلومات الإلكترونية بشكل فعال. يحسن حجم ووزن المنتج النهائي موثوقية المنتج.
هيكل MLCC
يمكن أن تلعب MLCC دور تخزين الشحن ، وحظر العاصمة ، وتصفية ، وتمييز الترددات المختلفة ودوائر ضبط في الدوائر الإلكترونية. في إمدادات طاقة التبديل عالية التردد ، وإمدادات طاقة شبكة الكمبيوتر وأجهزة الاتصالات المتنقلة ، يمكن أن تحل جزئيًا محل المكثفات العضوية والأفلام العضوية والمكثفات الكهربائية ، وتحسين أداء التصفية بشكل كبير وأداء مضاد للتكاليف لمستلزمات التبديل عالي التردد ، ويتوافق مع التصغير والوزن الخفيف لصناعة تكنولوجيا المعلومات. ، واتجاه التنمية عالي الأداء ، متعدد الوظائف.

ثلاثة اتجاهات تنمية رئيسية في MLCC:
(1) التصغير
بالنسبة للمنتجات الإلكترونية بحجم الجيب مثل camcorders والهواتف المحمولة ، يلزم وجود المزيد من منتجات MLCC المصغرة. من ناحية أخرى ، نظرًا للتقدم في الأقطاب المطبوعة الدقيقة وعمليات التصفيح ، أصبحت منتجات MLCC ذات الصعود الفائق أيضًا متوفرة وتطبيقها تدريجياً.
(2) تخفيض التكاليف
نظرًا لأن MLCCs التقليدية تستخدم أقطاب البلاديوم باهظة الثمن أو أقطاب سبيكة فضية ، فإن 70 ٪ من تكاليف التصنيع الخاصة بها تشغلها مواد الإلكترود. يستخدم الجيل الجديد من MLCCs ، بما في ذلك MLCCs عالية الجهد ، مواد معدنية مثل النيكل والنحاس كأقطاب ، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة MLCCs. التكلفة ، ولكن يحتاج القطب الداخلي المعدني إلى التلبس عند ضغط جزئي للأكسجين السفلي لضمان توصيل مادة القطب الكهربائي ، وضغط الجزئي منخفض الأكسجين سيؤدي إلى ميل الموصلات للمواد الخزفية العازلة ، والتي لا تؤدي إلى العزل والموثوقية.
(3) سعة كبيرة وتردد عالي
من ناحية ، مع محرك الجهد المنخفض واستهلاك الطاقة المنخفضة لأجهزة أشباه الموصلات ، تم تخفيض الجهد التشغيلي للدوائر المتكاملة من 5 فولت إلى 3V و 1.5 فولت ؛ من ناحية أخرى ، تتطلب تصغير إمدادات الطاقة منتجات مكثف صغيرة وكبيرة لتحل محل مكثف التحليل الكهربائي للألومنيوم الضخمة. من أجل تلبية تطوير وتطبيق مثل هذه الجهد المنخفض الجهد والألومينا MLCCs ، من حيث المواد ، تم تطوير مواد عالية من نوع الاسترخاء مع السماحية النسبية 1-2 مرات أعلى من BATIO3.
التطور السريع لصناعة الاتصالات له متطلبات ترددية أعلى وأعلى للمكونات ، والتي يمكن أن تحل محل المكثفات الأفلام في بعض تطبيقات التردد العالي. في الوقت الحاضر ، لا تزال منتجات MLCC عالية التردد والترددات العالية للغاية لديها فجوة معينة مقارنة بالدول الأجنبية. والسبب الرئيسي هو عدم البحث وتطوير المواد الخام الأساسية وتركيباتها.