半導(dǎo)體陶瓷電容器

電子材料國(guó)家級(jí)精品課程1、分類及其性能半導(dǎo)體陶瓷電容器按其結(jié)構(gòu)、工藝可分為三類：表面阻擋層型表面還原－再氧化層型晶界層型表面層型2、表面型半導(dǎo)體陶瓷電容器表面型電容器的顯微結(jié)構(gòu)為晶粒半導(dǎo)而表面為高阻介質(zhì)層。利用半導(dǎo)體陶瓷表面通過(guò)氧化形成的很薄的絕緣層作為介質(zhì)層。整個(gè)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于電容器的串聯(lián)。既利用了鐵電陶瓷很高的介電常數(shù)，又有效地減薄了介質(zhì)層厚度。以BaTiO3為主表面層陶瓷電容器示意結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：比體積電容大工藝簡(jiǎn)單，價(jià)廉缺點(diǎn)：介質(zhì)損耗偏大工作電壓偏低絕緣電阻較小電容隨溫度變化大制備工藝：1280～1350℃燒成1000～1100℃還原處理900～950℃大氣中再氧化3、晶界層（BL）半導(dǎo)體陶瓷電容器BL電容器是利用陶瓷中的晶界效應(yīng)。顯微結(jié)構(gòu)為晶粒半導(dǎo)而晶界為高阻絕緣層。把半導(dǎo)化的晶?？醋麟姌O，絕緣性的晶界層看成是電容器的實(shí)際介質(zhì)。每?jī)蓚€(gè)小晶粒與很薄的晶界層介質(zhì)構(gòu)成一個(gè)電容器。整個(gè)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于許多小電容器的串聯(lián)和并聯(lián)。以SrTiO3為主晶界層陶瓷電容器示意結(jié)構(gòu)當(dāng)晶界電阻RB＞＞晶粒電阻RG時(shí)，可用串聯(lián)模型設(shè)比容為C（單位面積的容量）又設(shè)為晶界厚度為原材料（BaTiO3）的介電系數(shù)，又設(shè)晶粒直徑為d，材料總厚度D一般，則

晶界層電容器的視在（顯）介電常數(shù)

將代入得

設(shè)l=1μ，d=50μm，εb=1000（一般為2000～3000）得ε0=50000，可見晶界層電容器視在介電常數(shù)很大。

BL電容器的制備工藝：

與普通陶瓷電容器大致相同，差別僅在于晶界絕緣化工藝。首先在BaTiO3或（Ba，Sr）TiO3中進(jìn)行半導(dǎo)摻雜（Nb、Y、La、Dy），第一次燒結(jié)使其形成n型半導(dǎo)晶粒（n）。然后在瓷表面涂上高溫下形成玻璃相的氧化物（Pb、Bi、B的氧化物），進(jìn)行第二次燒結(jié)，此時(shí)液相擴(kuò)散進(jìn)入晶界，形成絕緣層（i），構(gòu)成nin結(jié)構(gòu)。

也可以在第二次氧化燒結(jié)時(shí)，在晶界形成化學(xué)的氧吸附及金屬空位（鍶空位），從晶界向晶粒表面擴(kuò)散，在晶粒表