Aluminiumoxidkeramik, der tjener som isoleringsmateriale

Hvad er isoleringsmaterialer?

I elektriske kredsløb eller elektroniske kredsløb bruges isoleringsmaterialer til at isolere ledere fysisk baseret på designkrav for at forhindre strøm mellem dem og beskadige kredsløbets funktion. Derudover kan isoleringsmaterialerne tjene som mekanisk støtte af lederen, bruges til varmeafledning samt kredsløbsmiljøbeskyttelse.

Det er først og fremmest, at isoleringsmaterialer ikke leder elektricitet, hvilket betyder, at den elektriske resistivitet kræves så høj som muligt.

Hvordan afklarer man dem?

For at være en fremragende isolerende keramik skal isoleringsmaterialer have følgende egenskaber:

--Volumenresistivitet （ρ） Større end eller lig med 1012 Ω·cm

--relativ dielektrisk konstant （ε） Mindre end eller lig med 30

--god termisk ledningsevne og termisk udvidelseskoefficient bør svare til ledermaterialer med god ydeevne i varmebestandighed, høj styrke og kemisk stabilitet.

Knowhows om isoleringsmaterialer bør du tage et kig på

Solid energy band teori kan bruges til at forklare isolering, halvledningsevne og elektrisk ledningsevne af fast stof.

valensbånd: det kraftigste energibånd, der ikke fyldes af elektronik

Forbudt energibånd: Det er mellem valensbånd og ledningsbånd.

Hvis den forbudte energibåndbredde er stor nok (mere end et par eV), kan elektronerne i det fulde bånd næppe exciteres ud over spalten og komme ind i ledningsbåndet, det vil sige, at det vurderes, at elektronerne næsten ikke kan migrere, så det faste stof er en typisk isolator.

Den ideelle isolator kan kun opnås ved absolut nul grader celsius. Når ydre forhold ændrer sig, som når temperaturen stiger eller den udsættes for sollys, kan en del af elektronerne i valensbåndet aktiveres og overføres til ledningsbåndet på grund af termisk stimulus og derefter blive ledende derved, svarende til halvleder ved høj temperatur, kun forskellig ved, at den forbudte energibåndbredde er større end halvlederisolatorernes. Aktivering af elektroner er energikrævende, da elektronerne ikke vil migrere ved stuetemperatur.

Mange isolerende keramik er typiske ioniske eller kovalente krystaller, og ledningsevnen ved iondiffusion skal tages i betragtning. Eksistensen af ​​alkalimetalioner (især natriumioner) bør så vidt muligt undgås i isolerende keramik, hvilket kan føre til stærk ledningsevne og forringe keramikkens isolerende egenskaber.

Bredde af Forbidden Energy Band af keramik (f.eks.)

MATERIALER	BINDENDE FORBINDELSE	EG/EV	MATERIALER	BINDENDE FORBINDELSE	EG/EV
SI	COVALENT BINDING	1.1	TIO2	IONISK BÆNDING	3.05-3.8
GAAS	COVALENT BINDING	1.53	ZNO	IONISK BÆNDING	3.2
DIAMANT	COVALENT BINDING	6	AL2O3	IONISK BÆNDING	10
BATIO3	IONISK BÆNDING	2.5	MAO	IONISK BÆNDING	〉7.8

Almindelige isoleringsmaterialer

1. Isolerende keramik:

A. Oxider: SiO2, Al2O3

B. Ikke-oxider: Si3N4,BN,AIN

C. Enkeltkrystal isolerende keramik, såsom silicium, syntetisk glimmer (generelt navn for lamineret struktur aluminiumsilikat), spinel, kunstig safir osv.

(1) Almindelig elektrisk keramik

Den almindelige højtrykskeramik og feldspatkeramik og mullitkeramik, der anvendes i modstandsmatrixen, omtales samlet som den almindelige elektriske keramik.

Navn Kemisk sammensætning Fasesammensætning

Almindelig elektronisk keramisk SiO2 68~72% Feldspat glasfase: 45~60%

Al2O3 20~24% Mullitfase:20~40%

(K2O+NA2O)3,5~5% Restkvarts

Feldspatisk keramik Ligner ovenfor samme som ovenfor

celsisk keramisk SiO2 55%;Al2O3 32%; Mullite, kvarts variation; Bariumglas, bariumfeldspat

BaO 10,3%; CaO 2,3%; (K2O+NA2O)3,5~5 %

(2) Alumina keramik

Korundkeramik: keramik med over 99% Al2O3 med hovedfasen af ​​korund;

Korund-mullit keramik: Hovedfasen er korund og mullit med over 75% aluminiumoxid

Mullitkeramik: Hovedfasen er mullit med omkring 50 % Al2O3

De elektriske og mekaniske egenskaber af aluminiumoxidkeramik forbedres med stigningen i Al2O3-indholdet.

-Al2O3: Tredelt krystalsystem, med den mest kompakte struktur, lav aktivitet og høj temperaturstabilitet, er den mest stabile krystal af alle. Det har den bedste elektriske ydeevne med fremragende mekaniske og elektriske egenskaber. Det er den eneste naturlige fase.

-Al2O3: Dette er et polyaluminatmineral med højt indhold af Al2O3.

-Al2O3: Det er af spinelstruktur med lav densitet, høj temperatur ustabilitet, dårlig mekanisk og elektrisk ydeevne. Porøse materialer kan fremstilles af dets løse strukturer.

(3)Magnesia keramik

Navn Hovedfase Råmaterialeydelse

Steatit Keramik MgO·SiO2 Steatit/ler/Bariumcarbonat Lavt dielektrisk tab, nem behandling, lave omkostninger;

men let at ælde, et smalt sintringstemperaturområde

Forsterite Keramik 2MgO·SiO2 Magnesit/Magnesiumcarbonat Lavt dielektrisk tab og høj resistivitet

Cordierite Keramik 2MgO·Al2O3·SiO2 Steatit/ler/aluminiumoxid/spinel Lav termisk udvidelseskoefficient,

men med dårlig elektrisk ydeevne

Aluminiumspinel MgO·Al2O3 Alumina/Magnesit/sporler/B2O3/CaF2 Dielektrisk tab udkonkurrerer steatitkeramik,

men med højere dielektrisk konstant

Anvendelse af almindelig isolerende keramik

1. I 1855 blev keramiske isolatorer brugt som elektriske isoleringsmaterialer i jernbanekommunikationslinjer.

2.I 1880 begyndte USA at bruge keramiske isolatorer i elektriske krafttransmissionsledninger.

3. På nuværende tidspunkt er højtydende keramiske isolatorer til ultrahøjspændingstransmission med en spænding på mere end 500keV fremstillet med succes.

4. Automotive keramisk tændrør, tændingsstifter til gaskomfurer

5. Keramisk emballagemateriale

6. Keramisk rørsikring

7.Aluminiumoxid keramisk substrat

8. Keramisk hus til ensretterrør

9. Keramisk rørsæde

Integreret kredsløb, et ultra lille og højdensitetskredsløb, samler et stort antal mikrotransistorkomponenter på et substrat, normalt pakket i den integrerede kredsløbsskal.

I den elektroniske industri anvendes Al2O3, BeO, SiC, AIN, monokrystallinsk siliciumisolerende keramik som substrater og emballagematerialer til integrerede kredsløb.