半导体陶瓷

陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。电子陶瓷按特性可分为高频和超高频绝缘陶瓷、高频高介陶瓷、铁电和反铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、光电陶瓷、电阻陶瓷等。按应用范围可分为固定用陶瓷、电真空陶瓷、电容器陶瓷和电阻陶瓷。按微观结构可分多晶、单晶、多晶与玻璃相、单晶与玻璃相（无玻璃相陶瓷属于固相烧结，有玻璃相陶瓷属于波相烧结）。

许多陶瓷都具有半导体性质，是所谓半导体陶瓷。电阻随温度而变化的性质，可用于非线性电阻（NTC）。铁系金属的氧化物陶瓷，电阻的温度系数为负，具有化学的和热的稳定性，可用于非线性电阻，在很宽的范围控制温度。与此相反，称为正温度系数热敏电阻（PTC热敏电阻）的元件，用的是半导体化的BaTiO3陶瓷。这种陶瓷因为在相变温度下电阻急剧增大，如果作为电阻加热元件而应用，则可在相变温度附近方便地自动控温。

半导体陶瓷除了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等由一种化合物构成的单相陶瓷以外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。

发展动向可参见http://baike.baidu.com/view/283565.html?tp=6_01

摘 要：研究在传统固体钽电解电容器多孔阳极体微孔内表面原位化学聚合制备PEDT导电聚合物薄膜的方法,通过对比所制有机固体钽电解电容器等效串联电阻(ESR)值的变化,讨论了采用化学原位聚合被膜过程中,受限空间里高分子链形成机理以及在受限条件和开放平面条件下被覆的聚合物薄膜导电性能的变化,采用SEM、AFM、X射线能谱对所制样品表面形貌变化以及多孔阳极体内部聚合物薄膜的被覆情况进行了研究.结果表明,在受限的空间里化学聚合反应生成的聚合物薄膜电导率会由于受限能的影响而降低,其影响程度相似于聚合溶液浓度的变化对聚合物薄膜电导率的影响.

关键词：导电聚合物化学原位聚合受限能SEM

会攒机不叫DIY 迄今为止最深入的电容剖析

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第1页：前言 关于电容 我们不是在忽悠第2页：入门 什么是电容？第3页：认知 电容的种类第4页：深入 电解电容的性能特点第5页：从铝电容到钽电容 透过阳极看电解电容第6页：从诺贝尔奖到NV40显卡 透过阴极看电解电容第7页：阴极的革命 固体聚合物导体第8页：电解电容阴极性能初步对比第9页：结束 本篇后记 下篇预报

第8页：电解电容阴极性能初步对比

电解电容阴极材质性能特性对比

阴极材质

电解液

二氧化锰

TCNQ

固体聚合物导体（PPY/PEDT）

固体聚合物导体+电解液（CVEX混合型）

导电率

0.01S/CM

0.1S/CM

1S/CM

100S/CM

100S+0.01S/CM

导电方式

离子导电

电子导电

电子导电

电子导电

电子+离子导电

热阻性能

260度

500度

230度（不适合SMT贴片）

300度

260度

优点

价格最便宜，耐压性优良，有自愈特性

性能稳定

价格相对便宜，导电率高，综合性能较好

无污染，不会爆炸，良好的温度特性，LOW ESR值

具备固体聚合物导体电容和电解液电容的一切优点与缺点

缺点

受温度影响巨大，ESR高，安全性不高

容易污染，安全性不高，价格也比较贵

不耐高温，有污染，耐电压值低

价格昂贵 没有自愈特性，耐电压值低

在以上表格当中，红线代表铝聚合物导体电容，绿色虚线表示普通铝电解液电容，蓝色虚线表示钽二氧化锰电容，黄色虚线表示超大容量（1000μF）、超大体积（后面的“Φ”符号代表了各自的体积）的铝电解液电容。表格的X轴线表示频率，Y轴线表示阻抗，Y轴的阻抗数值越低，ESR值就越低，性能就越好。

这个表格体现的是在频率逐步提升的情况下，不同种类电容的性能变化。可以看出，当频率达到10KHz以上的时候铝聚合物导体电容的ESR值继续保持在较低的水平，当达到100KHz的时候，其ESR值低于其它所有类型的电容，包括钽电容和容量为1000μF的铝电解液电容（注意：两者的体积比例为300：5000），而该电容的容量仅为47μF。到了1MHZ，铝聚合物导体电容优势更明显。

以上这4个表格代表的是陶瓷电容（左边两个表格）和TCNQ有机半导体电容（右边两个表格），在施加电压为0V（上表）和20V（下表）的两种情况下，其ESR值的波动。可以看出，陶瓷电容在20V电压，频率接近100KHz的时候ESR出现了剧烈的波动。而TCNQ电容的ESR值则保持平滑的曲线。新电解材料的使用使电解电容在某些方面比电容的王者陶瓷电容更有优势。

当极性接反并施加2倍额定电压和20A电流时不同阴极钽电容的反映：如上图，使用二氧化锰为阴极的钽二氧化锰电容全部爆炸，而使用PPY为阴极的钽固体聚合物电容虽然全部报废，但表面无损。这反映了二氧化锰阴极电容和聚合物电容在安全性上的差异。

陶瓷电容器：用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制

成。其特点是：体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适用于高频电路。

几种常用电容器的结构和特点

电容器是电子设备中常用的电子元件，下面对几种常用电容器的结构和特点作以简要介

绍，以供大家参考。

1．铝电解电容器：它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质，插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理，做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性，适于电源滤波或低频电路中，使用时，正、负极不要接反。

2．钽铌电解电容器：它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是：体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好，用在要求较高的设备中。

铁电陶瓷电容容量较大，但损耗和温度系数较大，适用于低频电路。

4．云母电容器：用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是：介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小，适用于高频电路。

5.薄膜电容器：结构相同于纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介质常

数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜做旁路电容。

聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大，可用于高频电路。

6.纸介电容器：用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯

子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大，适用于低频电路。

7 金属化纸介电容器：结构基本相同于纸介电容器，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来

代金属箔，体积小、容里较大，一般用于低频电路。

8 油浸纸介电容器：它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强其耐压。其特点是

电容量大、耐压高，但体积较大。

此外，在实际应用中，第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器；第二要考虑到电容

器的标称容量，允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数；第三对于有正、负极性的电解电容器来说，正、负极在焊接时不要接反

电容器的作用

电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。

电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。

在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。

作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。

电容器还常常被用以改善电路的品质因子，如节能灯用电容器。

隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。

旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路

滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。

温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。

计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。

调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。

整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。

如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。

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