Właściwości elektryczne ceramiki technicznej
Materiały ceramiczne techniczne są szeroko stosowane w elektronice mocy, urządzeniach półprzewodnikowych, systemach motoryzacyjnych i aplikacjach wysokonapięciowych ze względu na ich wyjątkowe właściwości elektryczne. W przeciwieństwie do metali, które przewodzą prąd elektryczny, większość zaawansowanej ceramiki zapewnia doskonałe właściwości elektryczne.
izolacja połączona ze stabilnością termiczną i mechaniczną.
Zrozumienie właściwości elektrycznych ceramiki technicznej jest kluczowe przy projektowaniu komponentów do izolacji wysokiego napięcia, obwodów wysokiej częstotliwości i obudów modułów mocy.
👉 Aby uzyskać szerszy przegląd materiałów ceramicznych, zapoznaj się z naszą główną stroną Ceramika techniczna strona.
Podstawowe właściwości elektryczne ceramiki technicznej
Spośród wszystkich właściwości elektrycznych ceramiki technicznej cztery parametry są szczególnie istotne:
• Opór elektryczny
• Wytrzymałość dielektryczna
• Stała dielektryczna
• Strata dielektryczna
Właściwości te określają zdolność izolacji, wytrzymałość napięciową i wydajność sygnału.
1. Opór elektryczny
Rezystywność elektryczna opisuje opór materiału wobec przepływu prądu elektrycznego i jest zwykle wyrażana w Ω·cm.
Typowe wartości rezystywności objętościowej:
• Tlenek glinu: >10¹⁴ Ω·cm
• Cyrkonia: >10¹² Ω·cm
• Azotek krzemu: 10¹⁴–10¹⁵ Ω·cm
• Azotek glinu: >10¹⁴ Ω·cm
Wysoka rezystywność elektryczna zapewnia niezawodną izolację nawet w warunkach podwyższonej temperatury i wilgotności. W przypadku materiałów o wysokiej izolacyjności patrzCeramika glinowa ICeramika azotku krzemu.
2. Wytrzymałość dielektryczna
Wytrzymałość dielektryczna oznacza maksymalne pole elektryczne, jakie materiał może wytrzymać, zanim nastąpi przebicie elektryczne. Zazwyczaj mierzy się ją w kV/mm.
Typowa wytrzymałość dielektryczna:
• Tlenek glinu: 16–22 kV/mm
• Azotek glinu: 17 kV/mm
• Tlenek cyrkonu: 9–12 kV/mm
Wysoka wytrzymałość dielektryczna jest kluczowa dla:
• Moduły IGBT
• Elementy przekaźników wysokonapięciowych
• Korpusy bezpieczników
• Podłoża urządzeń energetycznych
3. Stała dielektryczna
Stała dielektryczna (εr) jest miarą zdolności materiału do magazynowania energii elektrycznej w polu elektrycznym.
Typowe wartości stałej dielektrycznej:
• Tlenek glinu: 9–10
• Azotek glinu: 9
• Cyrkonia: 29
• Azotek krzemu: 8-9
Stabilna stała dielektryczna jest niezbędna w przypadku podłoży RF, elementów czujników i kontroli integralności sygnału.
4. Strata dielektryczna
Strata dielektryczna (tan δ) oznacza rozproszenie energii w materiale dielektrycznym poddanym działaniu zmiennych pól elektrycznych.
Niska strata dielektryczna jest ważna dla:
• Obwody wysokiej częstotliwości
• Systemy mikrofalowe
• Moduły RF
Materiały ceramiczne o niskim współczynniku strat dielektrycznych zapewniają stabilną pracę w układach elektronicznych o wysokiej częstotliwości.
Parametry elektryczne głównych technicznych materiałów ceramicznych
Tlenek glinu (Al₂O₃)
Tlenek glinu jest jednym z najszerzej stosowanych materiałów izolacyjnych ze względu na zrównoważone właściwości elektryczne ceramiki technicznej, dobrą wytrzymałość dielektryczną i stabilną rezystywność w szerokim zakresie temperatur.
Typowe zastosowania:
• Podłoża ceramiczne
• Izolatory
• Korpusy bezpieczników
• Elementy wysokiego napięcia
👉 Więcej szczegółów na temat naszej Ceramika glinowastrona.
Azotek glinu (AlN)
Azotek glinu łączy w sobie wysoką izolacyjność elektryczną z bardzo wysokim przewodnictwem cieplnym, dzięki czemu doskonale nadaje się do stosowania w elektronice mocy i systemach zarządzania ciepłem.
• Typowe zastosowania:
• Podłoża IGBT
• Rozpraszacze ciepła LED
• Moduły zasilania
👉 Widzieć Ceramika azotku glinu Aby uzyskać szczegółowe specyfikacje.
Azotek krzemu (Si₃N₄)
Azotek krzemu zapewnia doskonałą izolację w połączeniu z wysoką niezawodnością mechaniczną. Jest szeroko stosowany w modułach mocy o wysokiej niezawodności i elektronice samochodowej.
👉 Widzieć Ceramika azotku krzemu Aby uzyskać szczegółowe specyfikacje.
Zirconia (ZrO₂)
Tlenek cyrkonii zapewnia umiarkowaną izolację elektryczną i jest zwykle wybierany, gdy wytrzymałość mechaniczna ma większe znaczenie niż parametry dielektryczne.
👉 Widzieć Cyrkonia Ceramiczny Aby uzyskać szczegółowe specyfikacje.
Związek z innymi kategoriami właściwości ceramiki
Chociaż strona ta skupia się na właściwościach elektrycznych ceramiki technicznej, dobór materiału zależy również od:
• Właściwości mechaniczne ceramiki (wytrzymałość, udarność)
• Właściwości fizyczne (rozszerzalność cieplna, przewodność cieplna, gęstość)
• Odporność chemiczna
Aby uzyskać kompleksową ocenę, zapoznaj się z:
👉 Właściwości mechaniczne ceramiki
👉 Właściwości fizyczne ceramiki technicznej
👉 Zastosowania ceramiki technicznej
Łącznie te kategorie właściwości definiują kompletny profil wydajności zaawansowanych materiałów ceramicznych.
Wniosek
Właściwości elektryczne ceramiki technicznej — w tym rezystywność elektryczna, wytrzymałość dielektryczna, stała dielektryczna i strata dielektryczna — umożliwiają niezawodną izolację i kontrolę sygnału w wysokowydajnych systemach elektronicznych.Dokładna ocena warunków napięciowych, wymagań dotyczących częstotliwości i ograniczeń termicznych pozwala inżynierom wybrać materiały ceramiczne gwarantujące długoterminową niezawodność elektryczną i stabilność systemu.
