羞涩的西牛
2026-04-03 19:22:25
电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极化方式传递或记录(存储)电的作用和影响;在其中起主要作用的是束缚电荷。电介质物理主要是研究介质内部束缚电荷在电或和光的作用下的电极化过程,阐明其电极化规律与介质结构的关系,揭示介质宏观介电性质的微观机制,进而发展电介质的效用。电介质物理也研究电介质绝缘材料的电击穿过程及其原理,以利于发展电绝缘材料。
电极化的基本过程有三:①原子核外电子云的畸变极化;②分子中正、负离子的(相对)位移极化;③分子固有电矩的转向极化。在外界电场作用下,介质的介电常数 ε是综合地反映这三种微观过程的宏观物理量;它是频率 ω的函数ε(ω)。只当频率为零或频率很低(例如1千赫)时,三种微观过程都参与作用,这时的介电常数ε(0)对于一定的电介质而言是个常数,通称为介电常数,这也就是静电介电常数εs或低频介电常数。随着频率的增加,分子固有电矩的转向极化逐渐落后于外场的变化,这时,介电常数取复数形式ε(ω)=ε′(ω)-jε〃(ω),其中虚部ε〃(ω)代表介质损耗;它是由于电极化过程追随不上外场的变化而引起的。实部随着频率的增加而显著下降,虚部出现峰值,如图1所示。频率再增加,实部ε′(ω)降至新值,虚部ε〃(ω)变为零,这表示分子固有电矩的转向极化已不能响应了。当频率进入到红外区,分子中正、负离子电矩的振动频率与外场发生共振时,实部ε′(ω)先突然增加,随即陡然下降,ε〃(ω)又出现峰值;过此以后,正、负离子的位移极化亦不起作用了。 在可见光区,只有电子云的畸变极化在起作用了,这时实部取更小的值,称为光频介电常数,记以ε→∞,虚部对应于光吸收。光频介电常数ε→∞实际上随频率的增加而略有增加,这是正常色散。在某些频率时,实部ε′(ω)先突然增加随即陡然下降,与此同时虚部ε〃(ω)出现峰值,这对应于电子跃迁的共振吸收。对于电介质,麦克斯韦方程组指出,光的折射率n的二次方等于介电常数即光频介电常数ε→∞(n2=ε→∞)。拿水来说,因为水分子具有很大的固有电矩,水的静电介电常数为81。但是,它的折射率为133,亦即水的光频介电常数ε→∞约为177,比81小得多;这是因为在极高频的光电场作用下,只有电子过程才起作用的缘故。 对于结构紧密的固态介质,除接近熔点时的情况外,分子电矩的直接转向过程是不存在的。但固态介质中总是有缺陷的,在外电场作用下,带电缺陷从一个平衡位置跳跃到另一个平衡位置,其效果就相当于电矩的转向。一些具有强离子性(键)的固体,它们的静电介电常数εs总比n2的数值大得多,除离子位移极化的贡献外,差值就是带电缺陷在外电场作用下的跳跃所引起的。只有共价键的原子晶体,如金刚石、锗、硅等,它们的静电介电常数εs的数值才与n2的数值很接近。但是,对于Ⅲ-Ⅴ族化合物,如GaAs、InP等,它们虽然主要是共价(键)结构,但因附加了离子键,其静电介电常数εs也比折射率二次方值n2大得多。 因此,研究介电常数随频率的变化即研究介电常数的频散(色散)关系、研究介质损耗、介质吸收以及介质弛豫,对于分析分子和固体的结构、化学键的性质以及分子的转动、离子的振动等显然是十分重要的。这些研究既是电介质物理的重要内容,也是分子物理、固体物理的重要内容。微波波谱学、红外光谱学以及激光光谱学与电介质物理有着互相交叠的领域,这些研究从不同的角度发展,相辅相成,相得益彰,在物理学和化学上占据着重要的地位。这些工作对于高分子材料、玻璃陶瓷材料以及非晶态材料的发展,是非常重要的。
有效场
在电介质物理的发展过程中,有效场或内(电)场问题,始终是个困难的理论问题,曾引起过许多学者的讨论,但一直没有得到圆满的解决。问题是这样提出的,在外电场的作用下,电介质内部发生电极化,整个介质出现宏观电场,但作用在每个分子、原子上使之发生极化的有效场(内场)显然不包括该分子、原子自身极化所产生的电场,因而有效场不等于宏观场。考虑有效场时,必须把所讨论的分子(或原子)排除。对于所讨论的分子(原子)来说,近邻的和远离的其他分子所发生的作用并不相同;远离的只有长程作用,近邻的还有短程作用。在讨论这问题时,HA洛伦兹设想以所考虑的分子(原子)为球心,作一球,半径足够大,球外可作为连续介质处理,对球内则必须具体考虑结构。当介质具有对称中心时,洛伦兹得出结论,球内其他分子对中心分子的作用互相抵消,球外则可归结为空球表面的极化在中心所产生的场,即4πP/3(CGS制),其中P 代表介质的极化强度。这叫做洛伦兹有效场或内场,其中E 代表外加电场。实践表明,对于不具固有电矩并有对称中心的介质,洛伦兹有效场是适用的。对于分子具固有电矩的极性介质,洛伦兹场的表示则完全失效。L昂萨格曾作了讨论,但他的结果只能应用于极性不太强的液体。一般情形下,计算很繁复,问题没有得到圆满的解决。
编辑本段电介质一般性质
电介质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质。固态电介质包括晶态电介质和非晶态电介质两大类,后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等,是良好的绝缘材料。凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩,因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化,能产生电极化现象的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高,被称为绝缘体。有些电介质的电阻率并不很高,不能称为绝缘体,但由于能发生极化过程,也归入电介质。通常情形下电介质中的正、负电荷互相抵消,宏观上不表现出电性,但在外电场作用下可产生如下3种类型的变化 :① 原子核外的电子云分布 产生畸变,从而产生不等于零的电偶极矩,称为畸变极化 ;②原来正、负电中心重合的分子,在外电场作用下正、负电中心彼此分离,称为位移极化;③具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的,宏观上电偶极矩总和等于零,在外电场作用下,各个电偶极子趋向于一致的排列,从而宏观电偶极矩不等于零,称为转向极化。电介质极化时,电极化强度矢量P与总电场强度E的关系为P=ε0χeE,ε0为真空电容率,χe为电极化率,εr=1+χe称为相对电容率(见电极化强度 ,电极化率)。电极化率或电容率与外电场的频率有关。对静电场或极低频电场,上述3种极化类型都参与极化过程 ,一定电介质的电容率为常量。电场频率增加时,转向极化逐渐跟不上外电场的变化,电容率变为复数,虚部的出现标志着电场能量的损耗,称为介电损耗。频率进一步增加时,转向极化失去作用,电容率减小。在红外线波段,电介质正、负电中心的固有振动频率往往与外场频率一致,从而产生共振,表现为电介质对红外线的强烈吸收。在吸收区,电容率的实部和虚部均随频率发生大起大落的变化。在可见光波段,位移极化也失去作用,只有畸变极化起作用。光频区域的电容率实部进一步减小,它对应电介质的折射率,虚部决定了对光波的吸收。在强电场(如激光)作用下,极化强度 P 与电场强度E不再有线性关系 ,这使电介质表现出种种非线性效应(见非线性光学)。各向异性晶体的电容率不能简单地用一个数来表示,需用张量表示。 固态电介质分布很广而因具有许多可供利用的性质如电致伸缩、压电性、热电性和铁电性等,引起了广泛的研究,但过去多限于讨论它们的宏观性质。实际上,这些性质是与固体(晶体)内在结构、内部原子(离子)以及电子(主要指束缚电子)的运动密切相关的。现在,固态电介质物理与固体物理、晶体学和光学有着许多交叠的领域;特别是激光出现以后,研究电介质与激光的相互作用,又构成为固态激光光谱学、固态非线性光学和固态光学(固体光学性质)的重要内容。
电极化
离子晶体中点阵振动的光频波导致点阵的电极化;这类光频波和离子的位移极化所引起的介电性质和对光的红外吸收与喇曼散射以及一些特殊的光学性质,长期以来就是固体物理的研究对象;也属电介质物理和光学的研究范畴。碱卤晶体中的F 心以及与之相关的各种色心,人们从30年代起,就不断地进行研究,推动了固体物理的发展,对于固体发光、固体激光的发展也起着促进作用。近年来,研究色心激光并发展可调的红外色心激光器是很受重视的课题。为了研究F心,当初所提出关于离子晶体中电子自陷的极化子模型即运动电子和它周围畸变势的总体,现在已成为探讨离子性介电晶体和带有离子性(键)的半导体包括Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族半导体中电子过程的研究对象。这些也是电介质物理研究的范畴。 固体(晶体)中的电极化过程,实际上是点阵的集体运动。研究电极化的集体运动是固体元激发理论的一部分。极化子就是一种元激发(见固体中的元激发)。按固体元激发理论,固体的介电常数不仅是频率的函数,而且也是极化波矢 k的函数;后者称为空间色散。研究介电函数ε(ω,k)的规律与电极化元激发性质的关系又会使固态电介质物理发展到一个新阶段。 当前固态电介质物理的研究重点,还在于研究无机电介质材料的机电、电光和铁电等性质。
电致伸缩
固体中的电极化会引起内应力,从而引起固体的形变;即电致形变。对于一般固体,内应力与外电场强度的二次方成正比,这种电致形变是二阶效应,通称为电致伸缩。除钛酸钡、 锆钛酸铅(PZT)及其复合物等少数晶态材料外,一般电致伸缩效应是很小的。但在巨脉冲的强激光作用下,激光的强电场通过电致伸缩效应,在固体介质中构成甚强的超声行波场,从而引起受激布里渊散射,十分使人注目。利用受激布里渊散射,有可能制成连续可调的激光器。
压电性
没有中心反演对称的一些带有离子性(键)的晶体,在电场作用下,内应力与外电场强度成正比,具有一阶的电致形变效应,这个效应显著。这些非中心对称的晶体称为压电晶体;它们在外界压力的作用下,通过内部的电极化过程,使晶体表面出现面电荷,这称为压电效应。压电晶体种类很多,最常见而用得广的有石英、罗谢耳盐、KDP、ADP、LiNbO3、LiTaO3等等。一些具闪锌矿结构的晶体,如GaAs、CuCl、ZnS、lnP等,它们是压电半导体。还有压电陶瓷如 PZT。石英晶体作为无线电频的振荡器,就利用了它的逆压电效应,特别是它的热胀系数很小,具有(机械)稳频作用,在电信上、电子技术上应用很广。罗谢耳盐用作为耳塞听筒或电唱头的材料,是由于它的压电性能强而制作较简易,ADP则是水声(声呐)的听音器的重要材料。现在应用最广的是压电陶瓷 PZT。研究压电晶片的切型及其振荡模式是40年代以来固体电介质物理的重要课题。压电方面的研究成果在技术上得到广泛的应用,促进了无线电技术、超声技术、水声技术的发展,在激光技术上也有重要应用。 透明的(包括红外透明但可见光区不透明的)压电晶体是电光晶体(具有一阶电光效应),它们的折射率可以通过外加电场而灵敏地改变,在激光调制上有重要的用途。KDP、 CuCl、GaAs等是重要的电光晶体。新型的电光晶体有铌酸锶钡(BSN)、铌酸钡钠(BNN)等。透明的压电陶瓷PLZT也是新型的电光材料。
热释电性
压电晶体中有重要的一类,具有自发极化并具有较大的热胀系数,称为热电晶体。这类晶体现已成为红外探测的重要材料。原来,晶体处于自发极化状态、表面已经有感应电荷,但这些电荷为吸附着的空气离子所抵消。当温度改变,由于较大的热胀系数,引起较大的形变,从而电极化强度发生显著的变化;这时晶体上的面电荷亦发生显著的变化,能够被探测出来。重要的热电晶体都是铁电体如LiNbO3、TGS和BSN、BNN等。PZT也是重要的热电材料。
铁电性
介电晶体有很重要的一类,例如BaTiO3、SrTiO3、LiNbO3等,叫铁电体;在各自一定的特征温度(称为铁电的居里温度)之下,晶体中出现自发极化,并且自发极化可以随外电场反向而反向;在交变电场作用下,显示电滞回线。拿钛酸钡来说,它在120°C以上,没有自发极化,晶体结构属立方晶系。当温度降至120°C以下,晶体出现自发极化,与此同时,结构的对称性降低(如温度在5°C以上,则结构属正方系),出现电滞回线,晶体中形成电畴。自发极化的出现,总伴随着结构的变化,对称性的降低(对称性破缺),是一种相变过程。钛酸钡在120°C以上时,晶体中没有自发极化,是为顺电相。顺电相的钛酸钡具有反演对称中心,不是压电晶体。在120°C以下,铁电相的钛酸钡不具有反演对称中心,成为压电晶体、 电光晶体,也是热电晶体。室温下,TGS、LiNbO3也是铁电体。KDP、ADP在室温附近是压电晶体、电光晶体;但KDP在-150°C以下才是铁电体,ADP在-125°C以下是反铁电体。石英与GaAs和CuCl是压电晶体,但不是铁电体。铁电体必是压电体、热电体,如果对光透明的话,也就是电光晶体。BSN、BNN是铁电电光晶体而GaAs、CuCl则是压电电光晶体;前者的工作电压比后者低得多,在这一点上说,前者比后者优越。 研究铁电体的相变即研究自发极化发生的机理是固态电介质物理也是固体物理的主要课题。现在知道,晶体中自发极化的出现是与点阵振动的某一振动频率〔例如,横光频支(TO)的振动频率〕趋于零值(ωTO→0)有关的。频率趋于零值的振动模式叫做软模。这方面已发展成铁电软模理论。实际上,软模理论对一般固态相变例如合金相变问题也原则上适用。
非线性极化
通常研究电极化问题时,外加电场甚弱、极化强度与外场成正比,这是线性极化。当外场增强,就可能出现非线性极化。但只在非中心对称的压电晶体、铁电晶体中才能观测到二阶的非线性极化,所以,过去已常把压电、铁电材料称为非线性电介质。激光的光电场很强,首先在石英晶体中观察到光倍频现象,其后用KDP、ADP可以很容易实现光倍频和光混频(包括差频与和频)以及参量振荡。利用LiNbO3可以使激光的频率连续可调。这些以及其他一些非线性光学效应的出现,引起了广泛的研究,从而发展为非线性光学学科。石英、KDP、ADP、CuCl、GaAs、LiNbO3、BSN、BNN以及PLZT等就成为非常重要的非线性光学介质。电介质物理与非线性光学有着广阔的交叠领域,但两者研究角度是不同的。电介质物理是研究激光作用下电光介质中的非线性电极化过程与介质结构的关系;把宏观的电光(非线性光学)性能与物质的微观组态联系起来,才可能有的放矢地发展制备出性能优异的非线性光学材料。看来,铁电电光材料会比压电电光材料优越,只是目前对于一些问题的规律尚掌握得不够,同时由于技术条件的限制,实际和要求之间还存在很大差距(例如,BSN、BNN在性能上远没有达到要求)。 把激光作为工具,研究固态电介质内的电极化过程,这就是固态电介质喇曼光谱的研究。在一定意义上说,这也就是研究点阵振动光频波与激光的相互作用;研究固态电介质中极化元激发(包括极化子,见固体中的元激发)与激光的相互作用。铁电电光的性能比较优越,就是由于晶体中存在自发极化,因此,研究铁电相变前后的(亦即软模的)激光喇曼散射,不仅可以揭示铁电相变过程的规律,而且也可以提供关于铁电电光性能的分析。所以,电介质物理与固态激光光谱学也有着宽广的交叠领域。
驻极体
这是一类具有长期保持电荷能力的电介质材料的总称。驻极体已发现很久,但在长期发展中,它们似乎只有理论上的意义。直到聚合物驻极体被发现后,由于该材料具有优异的储存电荷能力以及薄膜的可任意弯曲性质,驻极体的研究才受到了人们的重视。聚合物驻极体作为一种新的功能材料也得到了广泛的应用。驻极体能产生约30千伏/厘米的强外电场,使它们能够应用于许多目的。现在国际上已有用薄膜驻极体制成的话筒商品出售。驻极体的电荷存储性能已被应用于静电摄影术。这方面的技术由于光电导成像的研究有了重要突破,导致了静电复印技术的发展。近年来还利用驻极体制成气体过滤器、光显示系统及辐射计量仪等。商业用的气体过滤器用负电晕驻极纤维材料依靠静电吸力来捕捉微小粒子。
编辑本段固体电介质的击穿
电导率很小的电介质用来作为电绝缘材料,称为绝缘体。电介质能够经受而不致损坏的最大电场(约107~108V/m)称为击穿场强,这是绝缘性能好坏的一个重要标志。当外加电场超过此值时,电介质的电导突然增大甚至引起结构损坏或破碎,称为介电击穿。击穿的过程首先是在外电场不变情况下介质中的电流迅速增大。接着在介质中形成导电的沟道如图2所示。通常在两电极间有一个主沟道和许多分支。沟道中的固体已部分气化形成结构上的损坏。沟道取向与电介质微观结构、杂质、缺陷、外加电极形状等有关。 介电击穿过程很复杂,除与物质本身性质有关外还与样品厚度、电极形状、环境温度、湿度和气压、所加电场波形等有关。实验数据很分散,各种理论模型只能分别在一定范围内说明问题。有三种类型的介电击穿。
热击穿
电极间介质在一定外加电压作用下,其中不大的电导最初引起较小的电流。电流的焦耳热使样品温度升高。但电介质的电导会随温度迅速变大而使电流及焦耳热增加。若样品及周围环境的散热条件不好,则上述过程循环往复,互相促进,最后使样品内部的温度不断升高而引起损坏。在电介质的薄弱处热击穿产生线状击穿沟道。击穿电压与温度有指数关系,与样品厚度成正比;但对于薄的样品,击穿电压比例于厚度的平方根。热击穿还与介质电导的非线性有关,当电场增加时电阻下降,热击穿一般出现于较高环境温度。在低温下出现的是另一种类型的电击穿。
电击穿
又称本征击穿。电介质中存在的少量传导电子在强外电场加速下得到能量。若电子与点阵碰撞损失的能量小于电子在电场加速过程中所增加的能量,则电子继续被加速而积累起相当大的动能,足以在电介质内部产生碰撞电离,形成电子雪崩现象。结果电导急剧上升,最后导致击穿。1935年,AR希佩尔最先提出电子碰撞电离概念。后来,H弗罗利希等人曾对击穿场强作过定量计算。开始击穿时电子所须具有的能量称为击穿判据。 在不完整或掺杂单晶和一些非晶态电介质中,缺陷和杂质形成的浅位阱束缚的电子所需激活能要比禁带宽度小很多。受外电场加速的传导电子更容易使这部分电子被激活参与导电而引起击穿。 电击穿的另一种机制是1934年C曾讷提出来的内部冷发射模型。认为强外电场使能带发生倾斜。因而价带上的电子出现隧道效应。当场强为106V/cm数量级时,电子可通过隧道效应移动几百个原子的距离。在约10-12秒时间内导带就可以出现足够数量的电子而引起击穿。 此外,在强电场下金属电极中的自由电子也可以注入于电介质而参与导电,称为外部冷发射。 在研究碱族卤晶体的电击穿时,还提出了等离子体“电磁箍缩模型”。
化学击穿
电介质中强电场产生的电流在例如高温等某些条件下可以引起电化学反应。例如离子导电的固体电介质中出现的电解、还原等。结果电介质结构发生了变化,或者是分离出来的物质在两电极间构成导电的通路。或者是介质表面和内部的气泡中放电形成有害物质如臭氧、一氧化碳等,使气泡壁腐蚀造成局部电导增加而出现局部击穿,并逐渐扩展成完全击穿。温度越高,电压作用时间越长,化学形成的击穿也越容易发生。 以上各种击穿类型有时是某一种占主要,有时是几种原因的叠加。在击穿过程中也可出现不同类型的变化。研究电介质击穿有重要的科学意义和实用价值。它涉及材料的物质结构、杂质缺陷、能带结构、强场下的载流子输运过程、弛豫机制以及电子与声子、电子与电子间的相互作用等。在实用上,它关系到高电压输送与变换、高能粒子加速器、强激光与物质相互作用以及强场下半导体、电介质的大容量储能和大功率换能等。 研究电介质宏观介电性质及其微观机制以及电介质的各种特殊效应的物理学分支学科。基本内容包括极化机构、标志介电性质的电容率与介质的微观结构以及与温度和外场频率间的关系、电介质的导热性和导电性、介质损耗、介质击穿机制等。此外,还有许多电介质具有的各种特殊效应。
编辑本段电介质特殊效应
对电介质特殊效应的理论和应用构成了电介质物理学另一方面的研究内容。这些特殊效应包括 :
①压电效应。
一些晶体因受外力而产生形变时,会发生极化现象,在相对两面上形成异号束缚电荷,称为压电效应。压电晶体种类很多,常见的有石英、酒石酸钾钠(罗谢耳盐)、磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氢铵(ADP)、钛酸钡,以及砷化镓、硫化锌等半导体和压电陶瓷等。压电晶体的机械振动可转化为电振动,常用来制造晶体振荡器,其突出优点是振荡频率的高度稳定性,无线电技术中可用来稳定高频振荡的频率,这种振荡器已广泛用于石英钟。压电晶体还普遍用于话筒、电唱头等电声器件中。利用压电现象可测量各种情形下的压力、振动和加速度等。
②电致伸缩。
是压电效应的逆效应。一些晶体在电场作用下会发生伸长或缩短形变,称电致伸缩。利用电致伸缩效应可将电振动转变为机械振动,常用于产生超声波的换能器,以及耳机和高音喇叭等。
③驻极体。
除去外电场或外加机械作用后,仍能长时间保持极化状态的电介质称为驻极体。驻极体同时具有压电效应和热电效应。技术上大多采用极性高分子聚合物作为驻极体材料。驻极体能产生30千伏/厘米的强电场。驻极体能存储电荷的性能已被用于静电摄影术和吸附气体中微小颗粒的气体过滤器。
④热电效应。
具有自发极化造成的宏观电偶极矩,并具有较大热胀系数的晶体称为热电晶体。处于自发极化状态的热电晶体,在电偶极矩正、负两端表面上本来存在着由极化形成的束缚电荷,但由于吸附了空气中的异号离子而不表现出带电性质。当温度改变时,热电晶体的体积发生显著变化,从而导致极化强度的明显改变,破坏了表面的电中性,表面所吸附的多余电荷将被释放出来,此现象称为热电效应。经人工极化的铁电体和驻极体都具有热电效应。热电效应已用于红外线探测和热成像技术。
⑤电热效应。
热电效应的逆效应,具有电热效应的电介质(多为驻极体)称为电热体。在绝热条件下借助于外电场改变电热体的永久极化强度时,它的温度会发生变化,此称为电热效应。绝热去极化可降低温度,与绝热去磁法(见磁热效应)一样可用来获得超低温。常用的电热材料有钛酸锶陶瓷和聚偏氟乙烯(PVF)等驻极体。
⑥电光效应。
某些各向同性的透明电介质在电场作用下变成光学各向异性的效应。
⑦铁电性。
在一些电介质晶体中存在许多自发极化的小区域,每个自发极化的小区域称为铁电畴,其线度为微米数量级。同一铁电畴内各个电偶极矩取向相同,不同铁电畴的自发极化方向一般不同,因而宏观上总的电偶极矩为零。在外电场作用下各铁电畴的极化方向趋于一致,极化强度 P与电场强度E有非线性关系 。在峰值固定的交变电场反复作用下,P与E的关系曲线类似于磁滞回线(见铁磁性),称为电滞回线。以上性质称为铁电性,具有铁电性的电介质称铁电体 。当温度升高到某一临界值Tc时,铁电畴互解,铁电性消失 ,铁电体转变为普通顺电性电介质,Tc称为铁电居里温度。铁电体具有很高的电容率。铁电体必定同时具有压电性和热电性。
⑧铁弹性。
一些晶体在其内部能形成自发应变的小区域,称为铁弹畴 ,同一铁弹畴内的自发应变方向( 畴态 )相同,任两个铁弹畴的畴态相同或呈镜面对称。外加应力可使铁弹畴从一个畴态过渡到另一畴态。外应力改变时 ,应变滞后于应力变化,且应力与应变是非线性关系。在周期性外应力作用下,应变与应力的关系曲线类似于磁滞回线,称为力滞回线。以上性质称为铁弹性,具有铁弹性的电介质称为铁弹体。铁弹体的电容率 、折射率 、电导率 、热胀系数、导热系数、弹性模量和电致伸缩率等因方向而异,且这种方向性会随应力而变,利用这些特点在制造力敏器件上有着广泛的应用前景。
外向的摩托
2026-04-03 19:22:25
性能测试
(1) 需要测试的性能参数:
1) 压敏电压(V1mA" V10mA)-
2) 非线性系数(a),由下面的公式(3-4)计算而得出。
a=— 1g(KOmA/V, mA)
VII一流过样品电流为1 mA时样品两端的电压;
V 1 Om一流过样品电流为1 OmA时样品两端的电压;
3) 介电常数(E),
4) 介电损耗(D),由LCR数字电桥直接测量得到。
5)电容量
钛酸锶环形压敏电阻是一个带有三个电极(也有五个电极的)的环状薄片, 正面有三个电极,电极表面涂有银,电极之间隔有具有压敏电阻特性的间隙 在电气性能检验中,测量环形压敏电阻的电气参数的常用方法是分别在两电极之间加10毫安(或1毫安)的恒流电流,检测两电极之间的电压。
压敏电压还有不同的称谓,如规定电流下的电压(IEC 的标准名词) ,breakdown voltage (国际学术界的说法) ,击穿电压(中国大陆学术界对 breakdown voltage 的中译) ,崩溃电 压(台湾学术界对 breakdown voltage 的中译) ,阈值电压(世界物理学界的说法) ,直流参考电压,导通电压等等。对于钛酸锶环形压敏电阻,主要用于直流马达,所以主要评价是E10值(10毫安电流的电压),而对于氧化锌环形压敏电阻就主要用E1值(1毫安电流的电压)来评估。这是因为两者的动作机理不同。
钛酸锶的压敏电阻器可看作一个非线性电阻器和一个电容器关联组成,它同时具有压敏特性和电容特性。
E10电压:指通过10mA直流电流时压敏电阻器两端的
电压值。
压 比:指压敏电阻器的电流为10mA时产生的电压值
与压敏电阻器的电流为1mA时产生的电压值
之比。
温度系数:指在规定的温度范围(温度为25℃~50℃)
内,压敏电阻器E10电压的变化率,即温度改
变1℃时,压敏电阻器E10的相对变化。
静电容量:指压敏电阻器本身固有的电容容量。
非线性系数α:定义α=1/log(E10/E1)。
微型电机用环形压敏电阻器
微型电机在运行中或起动停止时均会产生反电势,容易在电刷整流子上产生电火花,产生高频电磁干扰,对使用电机的设备的音像产生很大影响将钛酸锶环形压敏电阻器直接焊接在电机整流子中,就能起到抑制杂波的作用,电机满足了电磁兼容要求,延长了电机刷整流子的寿命。
钛酸锶环形压敏电阻器的工作机理:当施加的浪涌电压升高到压敏电压时,压敏电阻的电流急剧上升,被保护端的浪涌电压迅速减少,从而使装有环压的马达抗浪涌消电气噪声方面达到相应要求。同时,环压具有的大电容量会随着施加的浪涌电压进行充电,充电电压上升,尤其在电容充电电压超过压敏电压时,环压的阻值急剧下降,由高阻态变成低阻态,在加速磁能释放的同时,电容上的电能也由此泄出并转化为焦耳热,由于作用时间都是极短的,这样压敏与电容的双重消火花吸电气噪音功能几乎是同时完成的,最终抑制陡峭浪涌电压和吸收高频脉冲,电机满足了电磁兼容要求,延长了电机电刷和整流子的寿命。环压吸收的反电势浪涌,最终转化为热能,并散发出去。
风华高科 张工
坦率的楼房
2026-04-03 19:22:25
微波介质陶瓷 微波介质陶瓷(MWDC)是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段,300MHz~300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷,是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。这主要是适应微波移动通讯的发展需求。 微波介质陶瓷主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。随着科学技术日新月异的发展,通信信息量的迅猛增加,以及人们对无线通信的要求,使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。这就使得微波材料在民用方而的需求逐渐增多,如手机、汽车电话、蜂窝无绳电话等移动通信和卫星直播电视等新的应用装置。以手机为例,2004年中国的手机年销售量为6400万部,而且中国手机市场将以每年20%的速度增长,在两三年内销售量将达到1亿部。由此可见,微波介质陶瓷在商业应用上有极大的发展空间和市场。 微波介质谐振器与金属空腔谐振器相比,具有以下一些优点: (l)小型化(高介电常数r)。众所周知,微波设备实现小型化、高稳定及廉价的方式是微波电路的集成化。在微波电路集成化的进程中,金属波导实现了平面微带集成化,微波管实现了小型化。但是,微波电路中各种金属谐振腔由于体积和重量太大,难以和微带电路相集成,解决这一困难的出路在于使用微波介质陶瓷材料制作谐振器。已经知道,谐振器的尺寸和电介质材料的介电常数的平方根成反比。所以电介质材料的介电常数越大,所需要的电介质陶瓷块体就越小,谐振器的尺寸也就越小。因此,微波介质陶瓷材料的高介电常数有利于微波介质滤波器的小型化,可使滤波器同微波管、微带线一道实现微波电路混合集成化,使器件尺寸达到毫米量级,其价格也比金属谐振腔低廉得多。一般要求>1O。 (2)高稳定性(接近于零的频率温度系数f)。通信器件的工作环境温度不可能一成不变。如果微波介质材料的谐振频率随温度变化较大,滤波器的载波信号在不同的温度下就会漂移,从而影响设备的使用性能。这就要求材料的谐振频率不能随温度变化太大。温度的实际要求范围大致是-40℃-+100℃,在这个范围内,材料的频率温度系数f不大于l0ppm/℃。目前,己实用化的微波介质陶瓷材料的频率温度系数可达0 ppm/℃,从而可以实现器件的高稳定性和高可靠性。 (3)低损耗(高品质因子Q)。滤波器的一个重要要求是插入损耗低,微波介质材料的介质损耗是影响介质滤波器插入损耗的一个主要因素。微波介质材料Q值与介质损耗tand成反比关系。Q值越大,滤波器的插入损耗就越低。 目前微波介质陶瓷已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接收器、军事雷达等方面被用来广泛制造微波介质滤波器和谐振器,在现代通信工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。 介质陶瓷专利技术集 1、贱金属电极多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法 2、ptfe 陶瓷复合介质材料表面改性的方法 3、高介电常数低损耗微波介质陶瓷 4、高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法 5、一种高介电常数微波介质陶瓷 6、低损耗微波介质陶瓷 7、高介电常数微波介质陶瓷 8、一种低损耗微波介质陶瓷 9、微波多层陶瓷电容器的介质及其制造方法 10、中温烧结多层陶瓷电容器用低介微波介质材料 11、高频用混合多相介质陶瓷材料 12、铅基微波介质陶瓷及其制造方法 13、陶瓷介质过滤机 14、微波介质陶瓷 15、涂覆于陶瓷过滤介质上抗铝熔体腐蚀的瓷釉 16、微波炉磁控管用高压陶瓷电容器介质 17、微波介质陶瓷及其制备方法 2 18、高频用介质陶瓷组成及制备工艺 19、一种高压陶瓷电容器介质 20、高品质因数的微波陶瓷介质及其制造方法 21、高介电常数、高稳定、低损耗的陶瓷介质材料其制造方法 22、一种轻质发泡陶瓷介质球及其制造方法 23、近零频率温度系数的类钙钛矿微波介质陶瓷及其制备方法 24、高性能低温烧结高频点介质陶瓷 25、高压陶瓷电容器介质的制造方法 26、一种制备高介电常数微波介质陶瓷的方法 27、微波陶瓷介质及其制造方法 28、以陶瓷颗粒作为介质生产小分子团活水的生产工艺 29、陶瓷研磨介质微珠坯体 30、电介质陶瓷组合物 2 31、一种高介电常数低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法 32、一种介质陶瓷及其制备方法 33、微波陶瓷介质柱谐振法测试夹具 34、钛酸锶钡与堇青石玻璃陶瓷复合介质材料的制备方法 35、一种中介电常数低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法 36、微波介质陶瓷及其制备方法 37、一种多层电感器用堇青石基微晶玻璃陶瓷介质材料的制备方法 38、高频热稳定性陶瓷介质材料及其制备方法 39、高频高介电常数微波介质陶瓷及其加工方法 40、电介质陶瓷粉末、陶瓷生片和层压陶瓷电容器及其制造方法 41、一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料 42、一种微波介质陶瓷及其制备方法 43、微波介质陶瓷组合物 44、一种低温烧结多元多相复合微波介质陶瓷及其制备方法 45、电介质陶瓷 46、一种多层电感器用硅酸锌基玻璃 陶瓷介质材料的制备方法 47、电介质陶瓷组合物 48、在滤波器通带高端具有改进的电特性的介质陶瓷滤波器 49、陶瓷介质材料及其制备方法和用于生产陶瓷电容器的方法 50、电介质瓷器组合物以及使用该组合物的叠层陶瓷部件 51、近终形成型透明陶瓷激光介质的制备 2 52、近终形成型透明陶瓷激光介质的制备 53、抗还原介质陶瓷粉料及其制备方法和用于制备多层陶瓷电容器的方法 54、高频热稳定的钛钡钕系陶瓷介质材料及多层片式陶瓷电容器 55、抗还原热补偿陶瓷介质材料及其制成的陶瓷电容器 56、介质陶瓷组成物以及使用它的电容器 57、钛酸钡粉末及其制法和评价方法、介质陶瓷及叠层陶瓷电容器 58、钛酸锌镁系陶瓷介质材料及所得的陶瓷电容器 59、超低温烧结的陶瓷介质材料、其制备方法及所得的电容器 60、一种薄介质高层数片式陶瓷电容器的制备方法 61、可低温烧结的电介质陶瓷组合物及使用它的多层陶瓷片状电容器 62、钛钡系陶瓷介质材料及其所制得的电容器 63、低频细晶陶瓷电容器介质材料的制备方法 64、介质陶瓷组合物 65、电介质陶瓷组合物和陶瓷电容器 66、细晶高介陶瓷电容器介质材料及其制备方法 67、可低温烧结的低损耗介质陶瓷组合物及其制备方法 68、介质陶瓷组合物及介质共振器 69、高频陶瓷介质材料、其制备方法及所得的电容器 70、用激光在用作磁性记录介质的玻璃-陶瓷基材上形成纹理 71、具有czt电介质的陶瓷电容器 72、非还原介质陶瓷和单片陶瓷电容器 73、片式电容器用介质陶瓷材料及其制备方法 74、有高介电常数和平坦温度系数的介质陶瓷 75、电介质陶瓷组合物、使用该组合物的电容器及其制造方法 76、一种多层陶瓷介质滤波器 77、电介质陶瓷组合物、使用该组合物的电容器及其制造方法 2 78、电介质陶瓷粉末及其制造方法和复合电介质材料 79、可低温烧结的电介质陶瓷组合物、多层陶瓷片状电容器及陶瓷电子器件 80、介质陶瓷组合物与单片陶瓷电容器 81、含有硼硅酸钡锂助熔剂和钛酸镁锌粉末的电介质陶瓷粉末混合物 82、过渡金属玻璃陶瓷增益介质 83、纳米级陶瓷材料掺杂剂、高介抗还原多层陶瓷电容器介质材料及二者的制备方法 84、用于信息存储介质的玻璃陶瓷基片及其制造方法和信息存储介质盘 85、电介质陶瓷组合物以及电子部件 86、介质陶瓷组成物及其制造方法 87、用于信息存储介质的玻璃陶瓷基体 88、用于磁性信息存储介质的玻璃-陶瓷基片 89、介质陶瓷以及使用该介质陶瓷的谐振器 90、电介质陶瓷组合物和陶瓷电容器 3 91、磁信息记录介质的玻璃--陶瓷基底 92、电介质陶瓷组合物和陶瓷电容器 2 93、生产陶瓷 金属贮热介质的方法及其制品 94、电介质陶瓷组合物及其电子元件 95、陶瓷电容器及其制造方法以及电介质叠层器件 96、介质陶瓷和电子元件 97、电介质瓷器组合物、叠层型陶瓷电容器及其制造方法 98、陶瓷膜及其制造方法、强电介质电容器及其制造方法 99、陶瓷及其制造方法、以及电介质电容器、半导体装置及元件
贤惠的长颈鹿
2026-04-03 19:22:25
没有区别的,都是可以通用的,但是一般电脑的电容会使用品牌的厂商!
随便来点小知识共享一下:
电容生产厂商:
日系名厂
Nichicon(蓝宝石) Rubycon(红宝石) KZG(日系) Sanyo(三洋) KZE(日系) Panasonic(松下)
二线厂商 OST(台湾) Jackcon (融盈 台湾) Nippon(日系) Teapo(智宝 台湾) Taicon (台湾)
其他厂商 Sacon(士康 韩国) GSC(台湾) Chocon (台湾) Fcon (台湾)
国产厂商 FCON 金富康 LM 佛山利明
贯用电容品牌:
主板厂商 贯用电容品牌 主板厂商 贯用电容品牌
升技 Rubycon 华擎 KZG KZE
华硕 Nichicon KZG 映泰 OST
磐正 Sanyo OST GSC 技嘉 Rubycon KZG OST
捷波 GSC 联冠 Fcon
美达 Choyo 微星 KZG OST
昂达 KZG 七彩虹 Taicon
双捷 Chocon 硕泰克 Sanyo Sacon GSC(爆涨之王)
双敏 OST
主板电容:63V1000UF 63V1500UF 63V2200UF 63V3300UF 63V4700UF
10V1000UF 10V1500UF 10V2200UF 10V4700UF 10V3300UF
16V1000UF 16V1500UF 16V2200UF 16V3300UF 16V4700UF
电容的基础知识 (1)
根据介质的不同,同时结合实际应用中的具体情况,我们把电容器简单分为三类
第一类:电解类
电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质,以电解质作为阴极而构成的电容器。目前最常用的电解电容有铝电解和钽电解。
广义上讲,电解质包括电解液、二氧化锰、有机半导体TCNQ、导体聚合物(PPy、PEDT)、凝胶电解质PEO等。后面的几种是目前比较尖端的电容器。
注意:电解质和电介质的不同。
第二类:薄膜类
以往的纸介电容器、塑料薄膜电容器多用板状或条状的铝箔作为电极,现在,大多采用真空蒸镀的方式在电容器纸、有机薄膜等的表面涂覆金属薄层作为电极。由于金属化形式的出现,该类电容器在小型化和片式化方面有了长足的发展,对电解电容器构成一定的挑战和威胁。
第三类:瓷介类
陶瓷电容器采用钛酸钡、钛酸锶等高介电常数的陶瓷材料作为电介质,在电介质的表面印刷电极浆料,经低温烧结制成。陶瓷电容器的外形以片式居多,也有管形、圆片形等形状。
5、 国产电容器的命名
电容器的名字一般有四部分
第一部分:名称,用字母表示,电容器用C。
第二部分:材料,用字母表示。
第三部分:分类,一般用数字表示,个别用字母表示。
第四部分:序号,用数字表示。
用字母表示产品的材料:A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介、BB- 聚丙烯薄膜
CCG10A-2 C C 1 CT 4
电容器 小圆片 独石
高频瓷 高频瓷 低频瓷
高功率 电容 电容
高频高功率电容器
数字含义:
电解方面各厂家有不同的使用方法,不一而足。
薄膜电容:材料后面的第一个数字1表示箔式有感2表示金属化6表示交流8表示高压
瓷介电容: 材料后面的第一个数字1表示圆片型4表示独石型8表示高压
6、 关于电解的一些情况
2 电容器是使用最广,用量最大,且不可取代的电子元件,其产量约占电子元件的40%,而铝电解电容器又占三大类电容器(电解电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电容器)产量的368%。电解电容器是10年来我国发展速度最快的元件之一,目前,国内电解电容器的年生产总量接近250亿只,年平均增长率高达28%,占全球电解电容器产量的1/3。在发展过程中,铝电解电容器也有来自集成电路、整机电路的改进和在高压、高频、长寿命、小容量应用领域中其它电容器(如多层独石陶瓷电容器、金属化薄膜电容器、钽电解电容器等)的相互渗透。铝电解电容器自身也在不断改进、完善和创新。尤其是随着科学技术的发展,社会需求的提高,环境的改善,新型整机的诞生,使小型化、片式化和中高压大容量铝电解电容器的应用领域不断拓宽,需求量越来越大。因此,铝电解电容器不仅不会萎缩,而且还具有更强的生命力和更广阔的发展空间,会有更快的增长速度。
2 电解电容的特点
电解电容器特点一:单位体积的电容量非常大,比其它种类的电容大几十到数百倍。
电解电容器特点二:额定的容量可以做到非常大,可以轻易做到几万μf甚至几f(但不能和双电层电容相比)。
电解电容器特点三:价格比其它种类具有压倒性优势,因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料,比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备,可以大规模生产,成本相对比较低。
2 电解电容的缺点
内部损耗大:此主要是由于电解液所形成的电阻 加上相对于容量下铝箔及接点本身的电阻所形成 此内电阻 在等价电路上为串联电阻亦即影响逸散因子的因素。在大电流充放电时,可能会引致发热等现象。
静电容量误差大:因为电解电容器的大部分电容量是依靠铝箔表面凹凸不平的曲面及电解形成的氧化膜介质所形成,而此二者不管在进行处理或使用时,性质均不安定,使得许多电解质电容器的容量误差为标示值的-20%到+80%。为此项缺陷在电源电路中并无所影响。
漏电流大:主要是因为介质特性的关系,此在使用于交连等需要隔绝直流之处宜特别注意。
长期储存后,漏电流有增大及容量降低之倾向:此乃由于氧化铝膜长期浸渍在电解液中,使铝膜的介质特性劣化所致,但可于施加电压若干时间后恢复之。
2 电解电容的构造和生产过程(以普通得引线铝电解和引线钽电解为例)
a、铝电解的构造和生产过程
铝电解基本由正极箔+氧化膜(不能独立于正极箔存在)+电解纸(浸有电解液)+负极箔+外壳+胶塞+引线+套管 (可参看实物)
第一步:铝箔的腐蚀:增加面积几十到几百倍,凹凸不平
第二步:氧化膜形成工艺:形成具有单向导电性的氧化膜
第三步:铝箔的切割
第四步:引线的铆接
第五步:电解纸的卷绕
第六步:电解液的浸渍
第七步:装配:加铝壳跟胶塞
第八步:卷边:加套管
第九步:老化:额定电压跟额定温度下
b、钽电容的构造和生产过程
固体钽电解基本由钽粉(正极)+氧化膜(不能独立于钽粉存在)+二氧化锰+银粉+石墨+环氧树脂+引线
第一步:将钽粉和有机溶剂掺杂在一起,按照一定的形状加压成形,同时埋入钽引线。
第二步:在2000度以上的真空高温环境下,将掺杂有机溶剂的钽粉在真空中进行烧结变成类似于海绵的状态,同时和引线真正地融合在一起。
第三步:将海绵状的钽,泡在磷酸溶液里面电解,氧化后表面即生成五氧化二钽。五氧化二钽的介电常数非常高,在27左右,性能高于铝电解电容的三氧化二铝介质(介电常数7左右)。
第四步:将液态的硝酸锰加入钽块,然后将其在水蒸汽(催化剂)环境中进行热分解,分别成二氧化锰与二氧化氮。硝酸锰吸附性好,生成的二氧化锰可以完全吸附在海面状钽块内部的无数个小孔当中。假如这里直接使用固体的二氧化锰,就无法达到这种效果,这就是为什么二氧化锰只能在制造过程中得到的原因。假如使用PPY/PEDT等固体聚合物,因其溶点很低,就可以直接将其熔解然后放进去。
第五步: 最后要将银粉和石墨涂在二氧化锰的表面上,减少它的ESR,增强它的导电性。
第六步: 加入外引线,然后用环氧树脂进行封装
电容的基础知识(2)
电子制作中需要用到各种各样的电容器,它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似,通常简称其为电容,用字母C表示。顾名思义,电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多,但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质(固体、气体或液体)所隔开,就构成了电容器。两片金属称为的极板,中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容,最多见的是电解电容和瓷片电容。
不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉(F)。但实际上,法拉是一个很不常用的单位,因为电容器的容量往往比1法拉小得多,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)(皮法又称微微法)等,它们的关系是:1法拉(F)= 1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)
在电子线路中,电容用来通过交流而阻隔直流,也用来存储和释放电荷以充当滤波器,平滑输出脉动信号。小容量的电容,通常在高频电路中使用,如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点,一般1μF以上的电容均为电解电容,而1μF以下的电容多为瓷片电容,当然也有其他的,比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳,里面充满了电解质,并引出两个电极,作为正(+)、负(-)极,与其它电容器不同,它们在电路中的极性不能接错,而其他电容则没有极性。
把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压(学了以后的教程,可以用万用表观察),我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程,称为电容器的放电。
举一个现实生活中的例子,我们看到市售的整流电源在拔下插头后,上面的发光二极管还会继续亮一会儿,然后逐渐熄灭,就是因为里面的电容事先存储了电能,然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波,不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容(1000μF,注意正极接正极),一般可以改善效果。发烧友制作 HiFi音响,都要用至少1万微法以上的电容器来滤波,滤波电容越大,输出的电压波形越接近直流,而且大电容的储能作用,使得突发的大信号到来时,电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时,大电容的作用有点像水库,使得原来汹涌的水流平滑地输出,并可以保证下游大量用水时的供应。
电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为63V,10V,16V,25V,50V等。
电容的基础知识(3)
一、电容的分类和作用
电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同:
按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。
按介质材料可分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。
按极性分为:有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。
电容在电路中具有隔断直流电,通过交流电的作用,因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐
二、电容的符号
电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法,但电容符号在国内和国际表示都差不多,唯一的区别就是在有极性电容上,国内的是一个空筐下面一根横线,而国际的就是普通电容加一个“+”符号代表正极。
三、电容的单位
电阻的基本单位是:F (法),此外还有μF(微法)、pF(皮法),另外还有一个用的比较少的单位,那就是:nF(),由于电容 F 的容量非常大,所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位,而不是F的单位。
他们之间的具体换算如下:
1F=1000000μF
1μF=1000nF=1000000pF
四、电容的耐压 单位:V(伏特)
每一个电容都有它的耐压值,这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称耐压值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、 1000V等,有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低,一般的标称耐压值有:4V、63V、10V、16V、25V、35V、50V、 63V、80V、100V、220V、400V等。
五、电容的种类
电容的种类有很多,可以从原理上分为:无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等,从材料上可以分为:CBB电容(聚乙烯),涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。下面是各电容的优缺点:
各种电容的优缺点
极性 名称 制作 优点 缺点
无 无感CBB电容 2层聚丙乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。 无感,高频特性好,体积较小 不适合做大容量,价格比较高,耐热性能较差。
无 CBB电容 2层聚乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。 有感,其他同上。
无 瓷片电容 薄瓷片两面渡金属膜银而成。 体积小,耐压高,价格低,频率高(有一种是高频电容) 易碎!容量低
无 云母电容 云母片上镀两层金属薄膜 容易生产,技术含量低。 体积大,容量小,(几乎没有用了)
无 独石电容 体积比CBB更小,其他同CBB,有感
有 电解电容 两片铝带和两层绝缘膜相互层叠,转捆后浸泡在电解液(含酸性的合成溶液)中。 容量大。 高频特性不好。
有 钽电容 用金属钽作为正极,在电解质外喷上金属作为负极。 稳定性好,容量大,高频特性好。 造价高。(一般用于关键地方)
表1
六、电容的标称及识别方法
由于电容体积要比电阻大,所以一般都使用直接标称法。如果数字是0001,那它代表的是0001uF=1nF,如果是10n,那么就是10nF,同样100p就是100pF。
不标单位的直接表示法:用1~4位数字表示,容量单位为pF,如350为350pF,3为3pF,05为05pF
色码表示法:沿电容引线方向,用不同的颜色表示不同的数字,第一,二种环表示电容量,第三种颜色表示有效数字后零母鍪 ǖノ晃猵F)
颜色意义:黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。
电容的识别:看它上面的标称,一般有标出容量和正负极,也有用引脚长短来区别正负极长脚为正,短脚为负。
大家一起来摩机――电容的搭配
大家一起来摩机――电容的搭配
在本节中,我们要给大家讲一讲电解电容和薄膜电容的搭配问题。本文中使用的方法和得出的结果均为自己试验的结果,听友们在别的地方是看不见这样的资料的,也正因为是自己试验的结果,所以可能会有一些疏漏甚至是错误的地方,欢迎大家指正。
在一个电器中,尤其是在CD中,电容发挥着巨大的作用,因为在音响器材中,电容的用量是相当大的,尤其是在cd中间,很多集成块是必须的而且选择的余地几乎没有,不像功放中的放大管,可以有很多选择,因此在cd中,一旦把集成块固定了之后,你能选择的也只有电容和电阻了,由于电阻对声音的音响比电容的影响小的多,所以电容就是我们关注的重中之重。当然电阻的作用较小也是相对的,比如说输入和输出电阻对器材的影响就较大,但是其他电阻的影响较小。
既然器材中需要大量的电容,于是一些列的问题就出现了,这么多的品牌到底应该用哪一种?解码滤波芯片为cs4390,cs8412,cs8414, pcm1732,pmd-100,pmd-200,运放不低于opa2604,那么你的机器经过重新的电容搭配后,声音都会有巨大的改变,可以轻易击败原来的机器。下面我就以CD为例来说明电容的选择和搭配。
要对机器中的电容进行精妙的搭配,除了你手头有足够多的精品电容外,还必须有一个重要的先决条件,那就是你要有一个足够灵敏的耳朵,因为在这个过程中,仪器能提供的帮助非常有限,尤其是在薄膜电容方面,常用的仪器几乎不能发挥作用,这时候全凭你的评价标准和耳朵来验声。搭配电容时先固定下来容量大的电容,然后再分别上容量小的电容,这时候每个位置可能都有几个品牌的电容供你选择,除了耐心的对比外你没有更好的选择。当你把每个电容固定下来后,还必须做一个反向的工作,那就是把你加上去的小电容再以从小到大的顺序分别取下来,看看声音有没有变化,因为我们对电容的重新组合是从多个地方动手,这样对声音的修饰可能会有重叠,因此最后这一步是必不可少的。如果你取下一个电容后,声音并没有改变,那就是说你的修饰出现了重叠,你在其他地方的修饰已经可以发挥你取下的这个电容发挥的作用,这样这个电容就可以去掉,如果取下这个电容后声音变差了,那就说明这个电容的是必须的,这个电容就要保留。另外需要提醒大家的是,电容安装上后,使用一段时间声音会有微妙的变化,一般来说,起初听上去声音粗的电容后来会变细,声音细的电容使用一段时间后声音会变粗,所以不要安装好后简单听听就下结论,还是要耐心煲透。
无论是设计一个器材或是摩机都要明白,我们所作的一切都是为了还原信号,我们的修饰只是在信号确实无法完整还原时所采取的不得已的手段。因此在摩机时候,就必须遵循这样一个原则,离信号最终输出端越远的地方,你越要考虑还原问题,而在离输出端较近的地方,这时候信号已经出现了不可避免的失真和变形,这时候可以多考虑修饰问题。
在cd中需要动手组合电容的地方有三大块,一块是转盘供电部分的滤波电容,二是数模转换以及随后的运放滤波部分,三是输出耦合部分。其中离最终信号输出最远的是第一部分,最近的是第三部分。因此在转盘的供电部分,尽量注意还原而不是修饰。在目前能找到的高级电容中,对声音修饰最少的应该是ROE这款电解电容,因此在这一环节可以考虑用这款电容,而不是rifa和思碧。我们都知道电容有分频作用,不同的容量电容可以让不同频率的信号更好的通过,一般大容量电容适合低频通过,二小容量电容适合高频通过。通常的器材在这一块往往使用两枚3700u的电容,也有用4700u的,所有的信号都通过这两个电容,这就导致低频信号比较畅通,但是高频信号会出现衰减,所以我们要并联两个小的优质薄膜电容,为高频信号提供直通的途径。
为了使各个频段的信号都有专用的通道,滤波电容也应该进行不同电容量的电容的搭配。比如说选择同一厂家同一型号同一电压的大小不同的电容并联。具体的选择为2200u,1000u,680u,470u,220u,100u,低于100的可以考虑薄膜电容。但是目前市场上很难找到这么齐全的ROE电容,因此只能做2200,1000,和470的搭配,注意,1000u的要用两个,让每个声道的容量达到5000u左右,如果容量太小,机器读盘不好,会挑盘。为了照顾高频信号。必须用一些优质薄膜电容,建议使用ero的薄膜电容,用10u,1u和01u,如果感觉声音过亮,也可以加一个思碧的电容,容量在1- 2u,思碧容量不要偏离这个容量太大。不管是否加思碧电容,容量最小的那个电容一定要是ero的,这对音场的影响极大。在这一步也可以不用这么多的电容进行复杂的搭配,只要出好声,电容数量越少越好。
下面就到了数模转换部分了。无论你采用了何种手段,转到这一部分的信号都有很大的失真了,因此在这一阶段,修饰是必须的。当然我们的修饰的同时也不能不考虑还原,因此此时我们能选择的滤波电容只能是rifa了。由于RIFA电容相对比较好找,因此我们可以用从大到小的方式选择同一系列的产品,同时需要你搭配一些薄膜电容,在滤波时使用薄膜电容可以有效的提高线性。但是薄膜电容对音色也会产生影响,比如说rifa电容的胆味是非常丰富的,但是你使用了薄膜电容后,会使的胆味降低,而且薄膜电容用的容量越大,胆味就越淡,与此同时声音层次却越来越丰富。根据我的试验情况来看,薄膜电容用得多了后,高音会受一定影响,不如原来得RIFA电解灿烂,但是低音的质感和亮感都非常好,至于你怎么做,需要按你的口味来决定,我建议大家在47u还可以用电解,比这再小的还是用薄膜电容比较好,可以使用22U,10U,47Urifa薄膜电容就可以,这些电容市场上量很大,下面的2u的电容非常重要,最好使用我上面那篇文章中提高的那款rifa铝壳电容,对音质有极大的影响,尤其时你使用了薄膜电容使得高音变坏时,用这款RIFA电容更显的必需。2U之下的电容可以用 ERO和思碧搭配,容量大的用思碧,容量较小的用ero,也可以思碧+ero+思碧+ero的方式搭配下去,容量渐次减小,但是最后一个容量最小的电容用 ero的,条件允许的话最好用铜箔给这个最后的电容做个外衣。在这一级,电容的总容量控制在4000以下,容量太大,声音会过于厚重,缺乏灵性。
除了滤波电容外,在这一块还用了很多的电解电容,16v以下47u以下的可以考虑用三洋固体电容,效果很不错,美中不足的是这种电容的耐压不高,容量也很小,25v100u的都很难找到,其他的电解尽量用rifa,rifa消除数码声的效果非常明显,在这一部分尽量多用。
下面就到了耦合电容了。一般的机器上对耦合电容都是比较在意的,在这里用的电解电容往往要比其他的电解电容明显高级一些,但是我感觉到即使高级的电解此刻效果仍不如薄膜电容的效果好。最主要的差别是电解电容的声音杂质相对还是比较大的。建议大家全部用薄膜电容来搭配耦合电容。一般多比特机的耦合电容的容量是47u以下,单比特机在100u左右,现在市面上的cd大多数是100u左右的,可以用如下的方式来搭配,先选用4个22rifa薄膜电容,当你用了这几个电容后,你立即就会感觉到低频的力度大大增强了,尤其是低频的质感很不错,比如说我们经常讲的鼓锤和鼓皮的轻微的粘滞,都可以听出来了。而且整个声音的声底相当干净,美中不足的是高频的延展性变差了。不过不用担心,下面我们开始对付高音。我们下面要用的是一个ero的47u的薄膜电容,用这个电容对这个中高频做还原和修饰,然后用我们反复提到的rifa的2u的铝壳电容,这个电容对整个高音十分重要,不但可以补足由于使用22u薄膜电容后损失的高音,而且还可以使高音非常灿烂和活跃。这个电容最好不要用其他品种的,我用了相当多的电容做试验,发现都不能代替这个电容。再往下用上一个1u的思碧电容,这样可以让声音变得疏松和自然,人为的修饰的痕迹也可以大大减弱,同时能让机器的声音显得可爱。一般而言,这个电容也是不可以用其他厂家得电容替代的。在思碧的后面紧跟一个ero的047u的电容,对思碧进行适当的收缩处理,使高频的音场定位更加准确。在你每放一步的时候,随后必须跟一个收的动作,这在摩机时相当重要的。一般来说。到了这个电容就可以完成搭配了,如果你觉得高音还不是很满意的话,可以在后面再并上一022u的ero电容,注意最后一个电容仍然是ero,而且仍然用铜箔为它做个外衣。
耦合电容的总容量不要超过原有电容的容量,容量大了声音呆滞,一般略低一点比较好,但是也不能太低,有文献说如果用薄膜电容代替电解电容做耦合电容,容量只需要电解电容量的三分之二,甚至更低,我估计是这位听友滤波电容放的太大了,以至于不得不减少耦合电容的量。如果你的耦合电容量大了,可以减少滤波电容,如果你的滤波电容量大了可以减少耦合电容的量,两者之间在一定程度上可以互补。如果你是用rifa做滤波的话,滤波电容容量大了中音的谐音更丰富,胆味更浓,如果耦合电容大了,低音很有力也更有质感。但是寻找两者中间的最佳平衡点是非常非常困难的事情。根据我试验的情况看,耦合电容还是接近原有的容量比较好,先按照我上面所说的方式把耦合电容固定下来,再去调整滤波部分,因为耦合电容一旦用了薄膜电容后,声音会很干净这样你可以更方便的调整滤波电容。
上文中所说的电容的连接方式均为并联。
用了这种方式摩机后,声音会非常漂亮,你的机器会增添许多贵气!但是新的问题也出来了,那就是空间问题。一般cd上用的4700u的电容不过大拇指那么大,3300的小一些,而100u的耦合电容只比玉米粒大一些,按照我说的方式摩机后,你必须增加三块电路板,原来两个玉米粒也变成了巴掌大的一块电路板,这就对空间提出了要求,建议尽量就近用搭两层楼的方式进行安装,新加的电路板用铜箔包裹。如果你想利用机器的闲置空间安装,那你新加的板子可能会离原来安装电容的地方远一些,此时强烈建议你把每个板子上的最小容量的那个电容取下来,就近安在原来安装电容的地方,否则会对高频有所影响。
搭配电容是非常耗费时间和金钱的事情。
自觉的猫咪
2026-04-03 19:22:25
氧化铋的主要应用领域
1,电子陶瓷粉体材料
电子陶瓷领域是氧化铋应用的一个成熟而又充满活力的市场,氧化铋作为电子陶瓷粉体材料中的重要添加剂,纯度一般要求在995%以上,主要应用对象有氧化锌压敏电阻、陶瓷电容、铁氧体磁性材料三类。在电子陶瓷的开发方面,美国走在世界前列,,而日本靠大规模生产和先进的技术占据了世界陶瓷市场60%的份额,我国电子陶瓷市场容量正以每年30%的速度发展,必将带动氧化铋的需求以同样速度增长,随着纳米氧化铋的研究开发和均匀化制造技术的创新提高,将大大推动电子陶瓷相关元器件性能的改善和生产成本的降低。
氧化铋在氧化锌压敏电阻中主要起液相助烧剂和压敏效应形成剂的作用,是氧化锌压敏电阻具有高非线性伏安特性的主要贡献者,巴西的研究者采用燃烧法制备了ZnO2 Bi2O3混合粉末以实现均匀化目标,在压敏电阻应用方面表现出了良好的性能,中南大学的研究人员制备出了平均粒径为10nm的纳米氧化铋,其在氧化锌压敏电阻中的应用机理、对均匀化制造技术的贡献和对压敏电阻性能的改善正在研究之中,氧化铋能有效提高陶瓷电容介电常数,降低介电损耗,改善烧结条件,如在钛酸锶陶瓷中,Bi2O3的加入量是SrTiO3和TiO2相形成的关键条件因素,加入BiO2的SrBiTi4O15经机械活化后,可获得50-100nm的粒子,在室温下稳定,烧结后致密度达98%介电常数为2770,介电损耗为008,氧化铋掺杂的铁氧体磁性材料有良好的烧结和磁性质,如氧化铋加入到NiZnCu系铁氧体中,在850℃就可烧结成初始磁导率大于250,在10MHz下磁导率大于300,密度为46g/cm3的磁体。
2,电解质材料
δBi2O3是一种特殊的材料,具有立方萤石矿型结构,其晶格中有1/4的氧离子位置是空缺的,因而具有非常高的氧离子导电性能,在熔点附近,电导率约为01s/cm,居目前所有纯氧离子导体之最,是用于固体氧化物燃料电池或氧传感器的一种极具潜力的电解质材料,其比现有锆系电解质材料,如YSZ,在相同温度下的导电性高1-2个数量级,若能在固体燃料电池中取代YSZ,对提高电池效率和寿命,节省电池用料和简化电池制作,具有极其重要的意义。
3,光电材料
氧化铋基玻璃由于具备非常优秀的光学性能,如高的折射率、红外传输和非线性光学性,因而在光电装置,光纤传输等的材料应用方面具有非常大的吸引力,在此类材料中,氧化铋做为添加物,用量非常大,是氧化铋的的重要应用方向之一,Bi2O3-B2O3-Si2O3系玻璃具有不到150fs的超高速反应,可广泛用于光切换和宽频放大,添加铯的铋系玻璃,如633Bi2O3-326B2O3-41Si2O3-024CeO2,性能更加优异,其氧化铋的含量高达633%,占玻璃重量的92%,台湾国立大学的研究人员将二氧化钛和氧化铋颗粒(粒度大约为10nm)均匀分散于聚丙烯酸盐中,采用溶胶凝胶法值得的材料具有较好的光学分散性和热稳定性,其折射率可达1614-1694,PbBiGa氧化物玻璃在远红外光谱区具有优良的传输性能和非线性光学性能,是红外区理想的光电装置和光纤传输用材料。硅酸铋和锗酸铋都是非常好的光折射材料,锗酸铋因其优秀的压电性、光电导性而广泛应用于全息舌音储存、相共轭、二维交换、实时干涉量度学等材料中,硼酸铋晶体具有相当大的非线性光学系数,而光损伤阈值很高,能与高光学质量的LBO相媲美,该晶体相匹配方向透光范围宽,完全不潮解,是一种很有应用潜力的新材料。
4,高温超导材料
氧化铋在铋系超导材料原料粉中的含量接近30%,纯度为9999%。随着Bi-Sr-Ca-Cu-O系高温超导材料的制备技术取得重大突破,高温超导线材很快形成产业化生产能力,大大促进了氧化铋的应用,现在世界上主要有美国超导公司、日本住友电气公司、丹麦北欧超导技术公司等三家单位商业化供应BSSCCO2233带材。当前研究的重点集中在工程临界电流密度的提高、机械性能的改善、交流损耗的降低和成本的降低等方面。
美国超导公司持有BSSCCO短导线实验室临界电流密度的世界纪录,生产能力为10000km/a,提供的带材性能为:工程电流大于115A(77K),工程电流密度大于13500A/cm2日本住友电气公司是最早在世界上主导BSSCCO导线发展的公司,提供的带材性能为:工程电流密度大于10000A/cm2。丹麦北欧超导技术公司的生产能力为350km/a,提供的带材性能为:工程电流大于60A,工程电流密度为6000A/cm2,目前正与德国真空公司建立联盟关系,推动将带材的工程临界电流密度提高到25000A/cm2,我国自1988年以来,一直在开展铋系高温超导材料的研究,目前从事BSSCCO系超导带材研究的主要有清华大学、北京有色金属研究院、西北有色金属研究院和北京英纳超导技术有限公司。北京英纳超导技术有限公司的设计生产能力为200km/a,现已产出单线长度超过1000m,单线可通过电流达43A,工程电流密度超过6000A/cm2的铋系带材。
5,催化剂
氧化铋在催化剂方面的应用,主要有三类:一类是钼铋催化剂,如溶胶凝胶法制得的铋钼钛混合氧化物,比表面积为32-67m2/g,是用于氧化反应的一种效果好而又经济的催化材料,在工业应用中可作为丙烯氧化为丙烯醛、从丙烯制备丙烯腈、丁烯氧化脱氢制备丁二烯、丁二烯氧化为呋喃等过程的催化剂;二类是钇铋催化剂,掺杂了氧化钇的氧化铋材料,是一种非常有吸引力的催化剂,可用于甲烷转变为乙烷货乙烯的氧化耦合反应中。如BY25,掺杂了25%氧化钇的氧化铋,铋目前应用于甲烷氧化耦合反应的最好的催化剂(如LiMgO)效率高15倍,而且可循环使用18次之多;三类是燃速催化剂,氧化铋正在逐步取代氧化铅,成为固体推进剂中重要的催化剂。因为氧化铅有毒,对工作人员和环境有着直接或者间接的危害,另外由于其在发动机排气中产生的烟雾,对制导不利,而氧化铋正是一种毒性低、烟雾少的生态安全材料,前苏联就已成功应用氧化铋取代氧化铅作为燃速催化剂。目前,纳米氧化铋在提高推进剂的燃速,降低压强指数等方面的作用正在研究之中。
氧化铋作为一种先进粉体材料,除了在电子陶瓷粉体材料、电解质材料、光电材料、高温超导材料、催化剂等方面应用以外,在其他方面,如在核废物吸收材料、显像管荫罩涂层、无毒烟花等方面都有良好的应用前景。随着氧化铋应用研究的不断深入和人们绿色环保意识的不断加强,氧化铋的应用将更为广阔。