[发明专利]用于高压高容型陶瓷电容器的陶瓷材料及陶瓷电容器

说明书

本发明提供了用于高压高容型陶瓷电容器的陶瓷材料及陶瓷电容器，所述陶瓷材料的结构为ABO₃型钙钛矿结构，所述陶瓷材料的组成包括A位元素、B位元素和O，其中，r_A为A位元素的平均离子半径，r_B为B位元素的平均离子半径，r_O为O的离子半径，且0.958＜t＜0.972。本发明技术方案的陶瓷材料在较高电场下具备较大电容，且位于工作电场下具备足够寿命。

技术领域

本发明涉及陶瓷电容器领域，具体地说，是涉及多层陶瓷电容器制备过程中的起始陶瓷粉体材料及陶瓷电容器。

背景技术

多层陶瓷电容器渐渐取代传统的电解电容、片式陶瓷电容和聚合物薄膜电容等一系列形式的电容器，成为电子电路系统中电容组件的最主要形态。多层陶瓷电容器在电路中主要的电学属性，基本由起始的陶瓷粉体的电学特征所决定。

多层陶瓷电容器由于比容(单位体积的电容)较大，已逐渐成为电路设计中无源器件的主流选择之一。在许多高功率电子器件、电子设备中，对电容器提出了在高电压下(400V)具备高电容的要求。

相对应的，由于陶瓷材料决定了多层陶瓷电容基本电学属性，因此以上的电学指标实际是对起始陶瓷材料属性的要求。高功率电子器件所要求的高电压下的大电容，即是要求陶瓷材料必须在大电场下也具备足够的相对电容率。

而常见的，以钛酸钡为代表的商用高比容电容器，往往工作电压不超过50V，且其电容值随着使用电压存在着剧烈衰减(往往超过60％)。因此具备在电场下相对电容率衰减很小、甚至增加且满足条件的陶瓷材料至关重要。

除此以外，由于该类型的多层电容器由于在电路中起到的是保护和缓冲作用，应要求该电容器在工作电压或略高于工作电压附近具备足够的工作寿命(工作次数)。即对陶瓷材料在指定电场下的寿命或疲劳特性提出了较高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在主路电压较高的电路中，以起到缓冲线路中过压或过流并用以保护线路中特殊电子元器件的用于制备高功率电子器件中多层陶瓷电容器所需要的起始粉体及其陶瓷电容器，该粉体同时满足在较高电场下具备较大电容，且位于工作电场下具备足够寿命。

本发明的一个方面，提供了用于高压高容型陶瓷电容器的陶瓷材料，所述陶瓷材料的结构为ABO₃型钙钛矿结构，所述陶瓷材料的组成包括A位元素、B位元素和O，其中，r_A为A位元素的平均离子半径，r_B为B位元素的平均离子半径，r_O为O的离子半径，且0.958＜t＜0.972。

优选的，所述A位元素包括Pb、三价稀土金属元素、二价碱土金属元素和一价碱金属元素。

优选的，所述A位元素中三价稀土金属元素选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho中的至少一种。

优选的，所述A位元素中二价碱土金属元素选自Ca、Sr、Ba中的至少一种。

优选的，所述A位元素中一价碱金属元素选自Na、Li、K中的至少一种。

优选的，所述B位元素选自Al、In、Ga、Sc、Y、Sb、Tm、Yb、Lu、Hf、Zr、Sn、Ti、Si、Nb、Ta中的至少三种。

优选的，所述B位元素选自Al、In、Ga、Sc、Y、Sb、Tm、Yb、Lu中的至少一种和Hf、Zr、Sn、Ti、Si中的至少一种和Nb、Ta中的至少一种。

优选的，所述B位元素包括Yb、Zr、Ti和Nb。

优选的，所述陶瓷材料的化学式为：