1900年,意大利人L.隆巴迪發(fā)明了陶瓷介質(zhì)電容器。30年代末,人們發(fā)現(xiàn)在陶瓷中添加鈦酸鹽可以使可使介電常數(shù)成倍增長,從而制造出更便宜的瓷介質(zhì)電容器。
1940年左右,當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)目前陶瓷電容器的主要原材料BaTiO3(鈦酸鋇)是絕緣的后,他們開始在要求小尺寸和高精度的軍用電子設(shè)備中使用陶瓷電容器。陶瓷層疊電容器是在1960年左右作為商品開發(fā)的。
到1970年,隨著混合集成電路、計(jì)算機(jī)和便攜式電子設(shè)備的進(jìn)步,它也迅速發(fā)展,成為電子設(shè)備不可或缺的一部分。陶瓷介質(zhì)電容器的總數(shù)現(xiàn)在占電容器市場的70%左右。
陶瓷介質(zhì)電容器的絕緣體材料主要使用陶瓷,其基本結(jié)構(gòu)是將陶瓷與內(nèi)部電極重疊。陶瓷材料有幾種。由于考慮到電子產(chǎn)品特別是無鉛產(chǎn)品的無害性,高介電系數(shù)的PB(鉛)已退出陶瓷電容器領(lǐng)域,目前主要使用TiO2(二氧化鈦)、BaTiO3、CaZrO3(鋯酸鈣)等,適合大規(guī)模生產(chǎn),價(jià)格低廉。
由于原材料豐富,結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,電容量范圍廣(通常為幾PF至數(shù)百μF),損耗小,電容量溫度系數(shù)可根據(jù)需要在大范圍內(nèi)調(diào)整。
陶瓷電容器種類繁多,從0402(約1×0.5mm)封裝貼片電容器到大型的功率陶瓷電容器,其外形尺寸差異很大。根據(jù)所用介質(zhì)材料的特性,可分為I型、II型和半導(dǎo)體陶瓷電容器;根據(jù)無功功率的大小,可分為低功率和高功率陶瓷電容器;根據(jù)工作電壓,可分為低壓和高壓陶瓷電容器;根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀,可分為圓片形、管形、鼓形、瓶形、筒形、板形、疊片、獨(dú)石、塊狀、支柱式、穿心式等。
陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)與并聯(lián)疊片陶瓷電容器相似。其特點(diǎn)是將涂有金屬電極的陶瓷介坯體與電極同時(shí)燒結(jié)成一個(gè)整體。這種結(jié)構(gòu)稱為獨(dú)石結(jié)構(gòu),因此稱為獨(dú)石電容器。除了具有一般陶瓷介電容器的特性外,陶瓷電容器還具有體積小、比電容高、內(nèi)部電感低、絕緣電阻高、介電損耗低、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。它可以安裝在印刷電路板(PCB)和混合集成電路(HIC)基板上,有效地減少了電子信息終端產(chǎn)品(尤其是便攜式產(chǎn)品)的體積和質(zhì)量,并且可以很好地滿足表面安裝技術(shù)(SMT)發(fā)展的要求。
目前,陶瓷電容器已成為電容器的主流,逐漸取代鋁和鉭電解電容器、有機(jī)薄膜電容器和晶圓陶瓷電容器,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和家用電器等民用電子設(shè)備,以及航空航天、軍事通信、武器和其他電子設(shè)備。
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