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不同类型商用电容器的介电温谱研究文献综述

 2020-06-30 21:51:23  

一 、国内外研究现状及其发展

随着微电子技术和产业的发展,微电子器件日益小型化和集成化。因此高性能的电容器在微电子器件中有着广泛的应用前景。电容器以单位体积电容量大、体积小、重量轻、价廉而著称,在各种电子电路中被广泛用于低频滤波、音频耦合、隔直流、储能等,属于大量使用的、不可取代的电子元件之一[1]。近年来随着国际信息产业的飞速发展,显示器、电源供应市场、主板更新、汽车电子的促进都给电容器市场注入了新的活力。科学技术的发展使电容器的应用领域也在不断地拓宽。可以预见,电容器的生产与销售在今后相当长的时间内不仅不会萎缩,反而将具有更强的生命力和更广阔的发展空间。为适应电子整机不断向小型化、高密度组装化方向迅速发展,将进一步缩小电容器体积,提高比容,延长寿命,降低等效串联电阻[6]。

现代电子技术的进步,由于电子设备小型化及环保需求的不断推进,性能优越且环境友好的高性能的电容器元件的研制与应用势在必行。工业生产系统的规模越来越大、越来越发杂化,生产工艺对电容器的可靠性、稳定性、实用性等发面的要求越来越高。电子元器件在当今飞速发展的高新技术领域发挥着越来越重要的作用,应用领域不断拓展。这就对电子元器件的性能和使用范围提出了更高的要求。而电子元器件中电容器的使用非常普遍,电容器介电温谱特性是电容器的重要性质,对电容器的性能起着至关重要的作用,因此对不同类型电容器的介电温谱特性的研究具有相当重大的意义,通过该课题的研究,将更好的把握不同电容器的新特点和新发展[3]。

国内的电子元器件制造产业起步较晚,但发展相当迅速。国内目前生产的电容器产量已占世界市场的20%左右,仅次于日本。但是我们必须清醒的认识到,国内产品在技术含量、质量和高附加值上,与国外发达国家相比还处于相对落后的状态。当今世界电子元器件的发展主流是高质低产,而我国电子元器件的现状却是低质高产,产品技术含量较低,自主研发能力较差,电子元器件相关的理论研究和应用研究工作要落后世界先进国家10年以上。高新技术的发展以及国内电子元器件的发展与进步都对材料工作者提出了要求,应该不断开发出综合性能优良的电子器件材料以满足各方的需求[4]。

二、介电温谱测试设备开发现状

基于目前的电子材料的发展现状与趋势,应用领域的不断扩大,对电介质陶瓷的测试技术与测试设备有了进一步的要求。研究者不论从精度、集成度、功能性、人性化的操作界面等都有了相应的要求。就本文关注的低温介电温度特性测试系统的研发现状作一介绍:

介电谱测量及应用方面的研究已经发展到了相当的程度,许多先进的科研成果不断问世。有德国 NOVOCONTROL 公司生产的”宽频带介电谱仪”是最新推出的前沿产品,以及 HP 公司出品的 AGILENT 系列产品。虽然它们的测试精度比较高,操作比较简单,但是都未实现介电温度特性的测量[5]。

我国在介电谱测量技术这方面的研究起步较晚,但是现在已经有了一个可喜的开端。由于微波频段的谐振腔技术从理论研究到腔体研制都取得了一定的成果和进步。由微电机控制的线性升温介电谱测试设备,从室温~300℃左右,用以研究漆包线漆膜固化程度的科研成果已在逐步向工业生产中推广。此外,西安交通大学已研发一套从室温到 800℃的高温测试系统,已申请专利。虽然国内外各高校和研究所比较注重介电材料的介电温度特性的测试系统的研发[6]。

但还是些多为自己研究所用的、临时搭建的简易的测试平台,并没有出现成套的介电谱测试设备。市场上也没有类似产品的出现[4]。低温介电温度特性测试系统是介电谱测试设备中比较典型的一种。该系统是一套集多个设备于一体的高集成、高精度、多工位的低温介电温度测试系统。选购和计算机相配的高、低温试验设备,测试系统要求所选设备热惰性适宜。在选定的计算机上编制出满足一定精度的线性升温调温程序及整个测控软件。该系统设计的关键是四功位样品夹持系统的设计;系统的降温、升温、保温系统设计;多路信号切换模块设计。实现了样品在-150℃~220℃温度范围内、不同频率、真空环境下的温度特性测试系统[2]。

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