Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 160
Текст из файла (страница 160)
Сегиетокерамика для варикандов и их свойства. Нелинейность варикондов проявляется в изменении емкости при изменении воздействующих иа иих переменных и постоянных электрических напряжений. Различают два вида нелинейности емкости варикондовз нелинейность С((/ ), проявляемая при воздействии переменного напряжения (синусоидального, импульсного или любой другой формы), а также одного постоянного; при уее. личении напряженая емкость возрастает, до.
стигаег максимума, затем снижается; реверсивная нелинейность С (С ), проявляемая при одновременном воздействии юзух напряжений: переменного и постоянного (или более низкочастотного, чем первое, переменного напряжения), называемого смешаюшии напряжением. При увеличении смешаюшего напряжения емкость варикондов снижается и достигает насыщения. (э 22.9) 7(елпнеднпл сегнетоклрамика з0 а Д( Ду ЕУ ()З ((5 йб О77(В/и Для изготовления варикондов в настоящее время используются девять основных видов нелинейной сегнетокерзмики, отличаю- шихся друг от друга диэлектрической проницаемостью н поляризацией, степенью нелинейности в(Е ), а(Е=), температурой Кюри и другимн параметрами. Эти материалы обозначаются соответственно ВК-1.
ВК-2... ВК-9. По составу и технологическим особенностям они не одинаковы. Этим определяются способы изготовления и выбор конструкции деталей, предельные значекия емкости в единице изделия и другие характеристики варикондов. Первые шесть материалов ВК-1, ..., ВК-6 в нормальных условиях являются сегнетозлектриками и их нелинейные свойства оцениваются по характеру зависимости поляризации либо диэлектрической проницаемости от напряженности переменного поля.
Материалы ВК-7, ВК-8, ВК-9 работают в параэлектрнческой области. Для всех материалов поляризация при увеличении напряженности поля возрастает н достигает участка насыщения. Зависимости лнэлектрической проницаемости от напряженности поля для шести видов нелинейной керамики ВК-1, ..., ВК-6 приведены на рис.
Ы.!7. При увеличении напряженности поля в соответствии с законом изменения полнризации Р(Е ) диэлентрическая проницаемость растет, достигает максимума и снижается. Наиболее резкое и большое изменение е(Е ) обнаруживают материалы ВК-5 и ВК-2, наиболее слабое — ВК-6. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости нелинейных материалов и титаната бария„ измеренные в слабом н сильном электрическом поле, представлены на рис. 22.18.
Особенно высокое значение в сильном поле имеет диэлектрическая проницаемость материала ВК-5 аке 100 000 и ВК-2 вяз ян50000 в интервале температур от +50... ... — 50 'С. В сильном поле для каждого материала имеется участок температуры, где а сохраняет высокое значение. Из сегнетокерамикн, находящейся в области рабочей температуры в сегнетоэлектрнческой фазе, разработаны низкочастотные вариконды. Наиболее широкое распространение получили вариконды из материала ВК-2 и ВК98 Основой для них служат твердые растворы Ва(Т!, 5п)Оз (см. рис.
22.16.в). В серийном производстве изготовляются дисковые одиночные илн собранные в цилиндр нелинейные конденсаторы с номинальными значенннми емкости от 10 пФ до 0,15...0,22 мкФ (табл. 22.6). Определяющей характеристикой этих варикондов являются коэффициенты нелинейности, показывающие, во сколько раз возрастает емкость при увеличении переменного напряжения от начального до рабочего (нли максимального): А = Сры/С„„.
Высокие нелинейные свойства варикондов позволяют использовать их в самых различных схемах: для стабилизации напряжения, умножении частоты, преобразования синусоидального напряжения в импульсное, для гашения экстратона н т. и. В качестве примера на рис. 22.19 показава возможность формирования в цепи, содержащей вариконд, из синусоидальиого тока частотой 50 Гц импульсного тока при омической (а) и емксстной нагрузках (б). Для варнкондов высоких н сверхвысоких частот используются сегнетокерамические материалы ВК-7 и другие, находящиеся в области рабочих температур в параэлектрической фазе. Основой для них служат твердые растворы системы ВаТ(Оз — 5гТРОз (см. рис. 22.16, а). Создана специальная планарная конструкция СВЧ-варикондов, в которой тонкая пленка нехинейной керамики нанесена на диэлектрическую подложку, обладающую высокой теплопроводностью.
Главной характеристикой СВЧ-варикондсв является !95 и реверсивная зависимость емкости от постоянного смешающего поля при однонременном воздействии СВЧ сигнала Планарная конструкпия позволяет получать из сегнетонерамики с высоким значением диэлектричесиой проницаемости варихонды с малой номинальной емкостью от единиц до де- [равд. 22[ Сегиатоэлекгрихи -/ОО -ЕО О 5О /ОО /ЕО 2ОО С Рис. 22Л8. Зависимость диэлектрической проницаемости семи сегнетоэлектрических материалов от температуры при частоте 1 кГц в слабом поле (Е =5 В/мм) и сильном (Е ) 100 В/им) электрическом поле.
К слабому полю относятся кривые, проведенные штриховыми линиями сятков пикофарад, изменяюшейся при возрастании смешаюших полей ог нуля до Е. = =5...8 кВ/мм. Коэффициенты реверсивной нелинейности (управления) й'==С„,/С„в при таких полях для различных составов и в разном интервале температур составляют 1,!... 4,0. Диэлектрические потери планарных варикондов значительно ниже, чем в объемных, они взаимосвязаны с коэффициентами управления: чем бслыпе й, тем больше 185. Из материалов типа ВК-7 в парафазе на планарных СВЧ-варикондах получены й'==30...1,3 прн 185(0,05...0,02.
Частотные характеристики нелинейной сегнетокерамики в сегнето- и пара- фазе различны. Для материалов ВК-2...ВК-5 в сегнетофазе зависимости е и 155 от частоты такие же, как н у ВвТййз (см. рис. 22.6). С увеличением частоты диэлектричесиая проницаемость снижаегся медленно, а затем резко; 156 возрастает, в области частот (4...6) ° 10' Гц достигает четко выраженного максимума, а затем снижается. Реверсивная нелинейность з(Е ) проявляется в широком спектре частог (рис.
22.20). Для материала ВК-7 и других, подобных ему, в парафазе диэлектрическая проницаемасть при увеличении частоты не изменяется„ практически сохраняет свое значение до /гл як 40 ГГц, обеспечивая до этих частот высокую реверсивную нелинейность з(Е=). Диэлектри- (э 22.9) Нелинейная сегнггокграмика Рис. 22. !9. Форма тона в цепи с варнкондам при омической (а) и емкостной (б) нагрузках и синусо- идальном напряжении пения диэлектрической проницаемости (или емкости) от температуры: зто является основой создания температурно-чувствительных конденсаторов — термоконденсаторов. В зависимости аг соотношения точки Кюри и области рабочих температур кривая изменения емкости от температуры з(!)может иметь самый различный вид; может быть прямой нлн близкой к прямой, гиперболической, параболической илн иметь любой другой вид.
йля обеспечения высокой стабильности основных параметров термоконденсаторов, их воспроизводимости разработаны сегнетокерамическне материалы, отличающиеся мелко- кристаллической структурой. в которой заторможена роль доменных процессов. Наиболее широко для разработки термоконденсаторов применяются твердые растворы титаната бария с другими титанатами илн аксидами (см.
рис. 22.16) с четко выраженным или размытым фазовым переходом. ческие потери керамики ВК-7 при увеличении частоты возрастают, в области 2...8 ГГц достигают максимума, а затем снижаются. Во всем интервале частот 198 материала ВК-7 ниже, чем у других нелинейных материалов в сегнетофазе (рис. 22.20!.
Сочетание достаточно низких потерь материала ВК-7 в области частот от единиц герц до сверхвысоких частот н хорошей управляемости диэлектрической проннцаемостью обеспечивает применение варикондов ВК-7 в области низких, высоких и особенно сверхвысоких частот, в разнообразных схемах и устройствах Отличительной особенностью материала ВК-6 является большой коэффициент прямоугольности петли диэлектрического гистерезнса.
Это делает его пригодным дпя создания элементов памяти, запоминающих устройств электронных вычислительных машин. Основой для нзготовзения варнкондов из материала ВК-6 служат твердые растворы РЬ(71„6п, Хг) ОзВариконды, как и другие керамические радиодетали, способны выдерживать без существенного изменения характеристик воздействие больших механических нагрузок, вибрации, тряски, могут работать при повышенной ж н воздуха (до 98 ой ой влажности) и в раареженной атмосфере.
Обнаруживают высокую радиационную стойкость, они способны выдерживать без существенных изменений характеристик и структуры воздействие различного рода облучений: лучив быстрых электронов, гамма-излучения Со" и смешанного излучения реактора. При значениях интегрального облучения электронамн, равного 2.10'з см ', параметры е(Е ) достигают предельных значений, не изменяющихся далее при продолжении облучения вплоть до 10ж см Сггкггокеримики с резко выраженной зависимостью диэлектрической проничигмосги от гемиграгрры (ггрмокондексагоры). Существование большого числа сегнегоэлектрических материалов с резко различающимися свойствами позволяет выбирать составы с самым разнообразным законом иэме- уд 0 0 Гд а' й)г йу' йгз Гй Рнс.
22.20. Частотные зависимости г и 16 Ь керамики ВК-2 и ВК-7, измеренные в слабом поле. Вертикальная штриховка показывает реверсивную зависимость е (Е=) и характеризует коэффициенты управляемости й' . материала ВК-2, горизонтальная штриховка— возможный разброс значений !й 6 для ВК-2 и ВК-7 (равд. 22) 578 Сеаиагоэлектрики в) 70 00 50 4100 84 Зб Л) 40'С 0 20 40 С Ряс. 22.21. Температурные зависимости емкости трех групп температурно-чувствительных конденсаторов, работающих: а — в сегиетоэлектрической фазе; ТКС) 0; б — в области фазового перехода; а — в параэлектрической фазе, ТКС~О Таблица 22.6. Характеристики варикоидов из материалов ВК-2 н ВК-4 П р н и е ч а н и е.
Коэффициент нелинейности таких варикондоа по напряжению переменного така д =С э„/Сэ „~~7 для ВК2-Б. ВК2-БШ н ВК4-Б и й ) 8 для всех остальных видов варикондов. Интервал рабочей температуры для варикондов из материала ВК2 — 40...+60'С," ВК4 — 40... + 85 'С. На рис. 22.21 показаны температурные зависимости емкости трех групп тем пер атурночувсгвительных конденсаторов, работающих в сегнегоэлектрической фазе (рис. 22.21, а) с близкой к линейной зависимостью С(Г), с ТКС) О, в области фазового перехода (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
