[科普中国]-晶界层电容器

晶界层电容器是以晶界为介质，而以充分半导电化的晶粒为电极的陶瓷电容器。由于晶界很薄，因此具有很高的显介电常数。70年代末进入批量生产的SrTiO3晶界层电容器，在工业水平介电常数>60 000，把常规瓷介质的相对介电常数提高数倍至十倍以上。

晶界层电容器虽然有很高的相对介电常数，但在-30～+80℃范围内，电容变化率可控制在±40%内，电容器的可靠性也高，因此可制造超小型大容量电容器。

特点晶界层电容器制品具有介电常数很高，约数万到数十万，介质损耗较低，温度系数较小，在电压和低限抗晶体管等线路，显示出非常优良的性能主要有铁酸钡系和钦酸惚系两类。

工艺特点为施掺杂半导化，空气中次烧成或施卞掺杂高温中性(氮气)或通氢还原烧成后，再经徐覆氧化铜等进行第二次烧成形成晶界绝缘层，即一次烧成。广泛用于收音机、电视。

制造方法晶界层电容器制造主要有两种方法：

二次烧成法在纯SrTiO3原料中加入少量施主杂质，例如Nb2O5、Dy2O3、Ta2O5、Sb2O3等，成型后，先在1 380～1 470℃的范围内的弱还原性气氛中进行第一次烧结，使整个瓷体充分半导电化。然后，在瓷片上涂附CuO或B2O3-PbO-Bi2O3浆料，在空气中烧至1 200℃，保温若干小时进行第二次烧成。

由于第二次烧成的温度较低，被涂附的受主氧化物只能在晶界上渗透和扩散，从而形成晶粒高度半导电化、晶界高度绝缘化的多晶陶瓷材料。这种方法已比较成熟，制品性能稳定，已进入商品化生产。机、台式电子汁算机、汽车和电子电路中。1

一次烧成法将施主杂质和受主杂质预先一起加到BaTiO3中，烧结是在还原性气氛下进行的，但冷却则是在空气中进行的，即在冷却过程实现晶界绝缘化。

这种方法工艺简单、生产周期短、节能且成本低，但工艺控制则比二次烧成法严格和困难，故较难推广应用。

注意事项在工艺中必须注意如下几个问题：

①选择纯度高的原料；

②选择合适的Ti/Sr比；

③选择适当的施主、受主杂质及其含量；

④控制好还原阶段和氧化阶段的比例；

⑤选择适当的烧结促进剂；

⑥控制晶粒的大小、扩散层、晶界及气孔分布。2

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学