标准电容器材料和结构探讨

浏览4次 时间:2019年6月12日 17:12
1空气标准电容器
主要以空气(纯氮气和纯氩气)为介质的电容器称之为空气标准电容器。以性能方面来定论,还算是非常理想的一类电容器。其具备的优势在于:在介质的损耗方面是非常小的;介电常数也是比较稳定的;温度的系数方面处于偏小状态;其性能比较稳定,因此精度也偏高等等。为了能够将其稳定的性能加以提升,以降低或是排除因环境因素所致的磁场影响,甚至是在潮湿所致的影响等等。
鉴于此,其结构则以拥有金属性质的屏蔽盒为电容器来达到一定的密封性为主,在抽真空后又注入纯氮气/纯氩气或空气,从而将其性能加以提升。
同轴型可调式标准空气电容器主要是以金属材料和绝缘材料予以加工制成,利用调节杆在旋转的作用下对两个极板进行互相转换,以调节其有效的面积,将电容值调节到所需求的标准值。而在电容量的核算方面,则主要是以处于同轴的内外两电极的有效面积以及在极板之间所形成的距离来确定。因两极结构所至,其在电容量方面通常会低于10pF,且在精准度方面能够优于0.05级。其外壳、内外电极和支承架可用具有同一介质特性的金属材料来制作,比如运用黄铜、殷钢特性的金属类材料。而绝缘材料则主要选取的是陶瓷环以及石英环来用于制作。除此,还有同轴型固定式标准空气电容器和平板型标准空气电容器,在其金属材料和绝缘材料的选取方面类同于可调式空气电容器,不同的是平板型标准空气电容器在其电板板结构形态上可方可圆。
2石英标准电容器
石英标准电容器中所选取的材料石英是一种深紫外光级的石英玻璃,其纯度非常的高,并且其线膨胀数值也极其的小,电压的数值通常都低于5×10-8,而介质的损耗基本上都是在10-6量级的这个标准,所以其精准系数级别也是非常非常的高。就其结构而言,石英电容器比平板型空气电容器的体积要小一些,另外,还比空气电容器更能够耐振动一些,正是由于这一特性,因此其是非常有利于运输的。结构通常都是单层的片状式,电极处于上、下,而其边缘则是为了能够更好的保护电板,中间则属于石英体。因为其面积通常都不会偏大,因此其电容量并不大,通常都低于100pF。
3云母标准电容器
众所周知,云母属于一种拥有天然特性的无机矿产物质,主要是层状,结晶的形态,因为本身所具备的化学稳定性非常好,耐热和电气性能也非常好,且属于非燃性材质,不仅轻薄,还拥有一定的柔软度,具备弹性,所以其是一种非常好的纯天然的无机绝缘材料。通常在电容器的材质运用上,选取的是金云母和白云母(属于纯天然开采的矿物质),还有氟金云母(属于通过人工合成技术所形成的物质)。就其结构状态而论,则主要是采取了蒸发的方法或者是烧渗的方法来给云母的外层覆上银电极,主要的优势在于能够除去气隙,还能将其电容量的稳定和介电强度加以提升。但是,云母电容器的芯子,一般来说都是选用偏硬质的金属片来制成为卡子型的,支充公运用了卡子的运转变化的弯曲特征来达到固定化或是夹紧的需求标准。
由于云母这一材质的介电数值基准为7.5,所以能够将云母片进行多层的叠加,需要注意的是云母片在加工中不可太薄,要把控在标准的厚度为益,太薄则会致使电容器在绝缘电组或是耐压性能等方面受到一定程度的影响,由此,在叠加云母片时并不是无限度的。在实际的应用中,云母电容器的主要优势在于其频率和运行的稳定可靠特征方面都非常好。
4陶瓷标准电容器
陶瓷通常分为三大类,最优质的可称之为高频陶瓷,能够将介电常数控制得非常低,所以在电容器方面的优势在于介质的损耗特别小,温度的系数也偏小,并且还能够呈线性来变化等诸多特点,所以其是普遍适用于标准电容器的制作。而在纳米技术的辅助下,所加工出来的纳米陶瓷材料更加优异于材质本身,在表面能的作用下,使得表面原子具备了高活性,也就加大了同另外的辈子相互结合的容易度,同时其材质更加均匀且密度也良好,进而将陶瓷材料所具备的稳定性能加以提高,还将其电性能加以改善,有效的将介质损耗把控至最低级,所以说陶瓷标准电容器已经逐渐推广应用开来。
在结构方面,陶瓷电容器主要是通过陶瓷坯体表层涂上金属电极,并进行交替的形式来叠加,再以多层形式来组合而成的,最后运用高温作用将纳米陶瓷材料与电极材料融合为整体的一个组件。
其最主要的优势在于:1.比容量比较大,且体积偏小,在进行逐层叠加合成一体后,也能达到极高的电阻绝缘性和无极性这些优异特征;2.在介质同电极进行烧结而组成整体的这一步骤下,大幅度的将其机械强度提升,致使其结构也更为可靠了,而电极在介质中也得到了更好的保护,所以还具备了良好的防潮性能,介电强度出随之变高;3.在同比性能的情况下,高频陶瓷电容器的高频性能能够远远的优异于上述的云母电容器,所以其内电感是非常小的,通常在使用方面的频率自然也高。
结论:
综上,因制作材料的不同,致使标准电容器在不同容量的标准下也突显出了各自的优势、特征。通常来说,运用空气(纯氮气、纯氩气)电容器和石英电容器能够将电容量把控在1pF~100pF的范围值内,虽说空气电容器能将电容量把控在10nF,然而其体积偏大且较重;当运用陶瓷电容器和云母电容器时则能将电容量把控在100pF~1μF的范围值内,而两者相比之下,由于高性能陶瓷电容器的性能以及可靠性都比云母电容器显得更好,所以一般可选取综合性能偏好的陶瓷电容器。
参考文献:
[1]何小兵,戴冬雪.高准确雅标准电容器及电容箱的研制研究报告[Z].北京:中国计量科学研究院科研究报告,2012.  
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