Электроизоляционные и конденсаторные материалы, страница 15

Обжиг фарфоровых деталей часто совмещают с глазуровкой их поверхности, что повышает влагостойкость изделий, их поверхностное сопротивление и механическую прочность.

Фарфор имеет высокий предел прочности при сжатии (400-700 МПа) и значительно меньший при растяжении (45-70 МПа) и изгибе (80-190 МПа). Электроизоляционные свойства фарфора при нормальной температуре на низких частотах удовлетворительны, однако tgd довольно высок (» 0,02) и быстро увеличивается с ростом частоты. В связи с этим в высокочастотной аппаратуре фарфор практически не применяется.

В высокочастотной аппаратуре применяются керамические материалы, которые принято называть высокочастотными. К ним относятся такие виды керамики, как стеатитовая, форстеритовая, глиноземлистая, цельзиановая, шпинелевая и ряд других.

Стеатитовой называют керамику, изготовленную на основе тальковых минералов и состоит она в основном из силикатов магния, тогда как фарфор – из силикатов алюминия. Для стеатитовой керамики характерны высокая механическая прочность, высокое значение r и малый tgd.

Близкой по химическому составу и свойствам к стеатитовой керамике является форстеритовая керамика.

Глиноземистая керамика содержит окись алюминия и, в зависимости от его количества, подразделяется на глиноземистый фарфор, ультрафарфор, корундо-муллитовую керамику, алюминиооксид и т.п.

Глиноземистая керамика обладает высокими диэлектрическими свойствами в высокочастотных электрических полях и отличается наибольшей механической прочностью, твердостью и химостойкостью.

В последнее время находит прменение прозрачная корундовая керамика «поликор», содержащая 99,7 - 99,9%  Al₂O₃,  и небольшое (0,1 - 0,3 %) количество окиси магния.

Физико-механические и диэлектрические свойства этой керамики высоки, однако технология получения ее довольно сложна.

Керамику состава BaO^.Al₂O₃^.2SiO₂ называют цельзиановой. Она характеризуется не только малым значением tgd и TKe, высокими значениями  ρ и Епр, но и малым температурным коэффициентом линейного расширения. Благодаря этим свойствам цельзиановую керамику применяют для изготовления каркасов высокостабильных катушек индуктивности и высоковольтных конденсаторов.

Все перечисленные материалы имеют невысокую относительную диэлектрическую проницаемость (e»4-10), в связи с чем применяются для изготовления конденсаторов только с небольшой емкостью. Керамические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью составляют отдельную группу керамических материалов. Они изготавливаются на основе соединений оксида титана, циркония и олова с оксидами металлов второй и третьей групп периодической системы элементов. В зависимости от свойств, такие керамические материалы используются для изготовления конденсаторов, подложек печатных плат и микросхем, пьезопреобразователей и различных полупроводниковых линейных и нелинейных элементов.

Материалы, предназначенные для изготовления высокочастотных конденсаторов, обладают небольшими tgd, ТKe и диэлектрической проницаемостью (e=10-330).

Для керамических материалов, предназначенных для изготовления низкочастотных конденсаторов, характерны высокие и сверхвысокие значения e (до 10000). Однако их электрическая прочность невысока, значение tgd значительно выше, чем у высокочастотных материалов, e имеет явно выраженную зависимость от температуры.

Наряду с керамическими материалами сложного химического состава, находят применение и чистые оксиды. К ним относятся уже упоминавшаяся выше окись алюминия Al₂O₃, окиси бериллия BeO, магния MgO, стронция SrO, циркония ZrO₂, тория ThO₂ и ряд других. Некоторые из них являются электроизоляционными материалами, выдерживающими температуры свыше 1000^о (Al₂O₃, BeO, MgO, SrO, CaO) и некоторые – полупроводниками (BaO, Cr₂O₃, ZnO и т.п.). Свойства чистых оксидов весьма разнообразны. Так, окись бериллия обладает высокой теплопроводностью, окись магния обладает люминесценцией и фотопроводимостью, двуокись тория имеет самую высокую температуру плавления (3200-3300 ^оС), двуокись циркония используется в качестве компонентов высокотемпературных нагревательных элементов, так как имеет r=10¹³ Ом · м при 2000 ^оС.