Konstanta dielektrik seramik lanjutan

Konstanta dielektrik, juga dikenali sebagai permittiviti relatif (ε_r), ialah ukuran keupayaan sesuatu bahan untuk menyimpan tenaga elektrik dalam medan elektrik. Ia mewakili nisbah permittiviti bahan tersebut dengan permittiviti ruang bebas (ε₀). Konstanta dielektrik yang lebih tinggi menunjukkan keupayaan yang lebih besar untuk menyimpan cas, yang penting dalam kapasitor, penebat, dan komponen elektronik frekuensi tinggi.

Bahan seramik canggih mendapat aplikasi meluas dalam bidang frekuensi tinggi, kuasa tinggi, gelombang mikro, radar, dan pembungkusan kerana sifat dielektriknya yang tersendiri. Apabila memilih bahan, perusahaan harus menilai secara menyeluruh faktor-faktor seperti frekuensi operasi, pengurusan terma, struktur mekanikal, dan ketepatan dimensi untuk menentukan gabungan bahan yang optimum.

Langkau ke

Kepentingan | Jadual Konstanta Dielektrik | Hubungi Kami | Seramik dan bahan lain | Permohonan | FAQ | Produk berkaitan

Pemalar dielektrik

Kepentingan Pemalar Dielektrik dalam Seramik

Bahan seramik digunakan secara meluas dalam aplikasi penebat elektronik dan elektrik kerana:

  • Ketahanan dielektrik yang tinggi
  • Sifat terma dan elektrik yang stabil
  • Kerugian dielektrik rendah
  • Tahan terhadap kakisan dan kemerosotan alam sekitar

Konstant dielektrik memainkan peranan penting dalam komponen frekuensi radio, substrat, kapasitor, antena, dan pembungkusan semikonduktor. Memilih bahan seramik yang tepat dengan konstant dielektrik yang sesuai memastikan prestasi optimum, terutamanya dalam persekitaran frekuensi tinggi dan suhu tinggi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemalar dielektrik seramik

  • Struktur kristal: Bahan dengan struktur berpolus biasanya menunjukkan ε_r yang lebih tinggi.
  • Suhu: Bergantung pada jenis bahan, pemalar dielektrik mungkin meningkat atau menurun apabila suhu meningkat atau menurun.
  • Frekuensi: Pada frekuensi tinggi, εr biasanya berkurang disebabkan pelemahan polarisasi dipol.
  • Porositi: Disebabkan kehadiran udara, semakin tinggi porositi, semakin rendah εr (εr ≈ 1).
  • Saiz zarah dan ketumpatan: Zarah yang lebih halus dan ketumpatan yang lebih tinggi biasanya meningkatkan konsistensi εr.

Kerugian dielektrik dan kestabilan frekuensi

Konstant dielektrik (εr) menentukan kapasiti penyimpanan cas, manakala kerugian dielektrik (tan δ) mengukur perolakan tenaga. Bahan seperti PTFE atau h-BN menunjukkan tan δ yang sangat rendah, menjadikannya sangat sesuai untuk reka bentuk RF frekuensi tinggi.

Faktor lain ialah kebergantungan frekuensi. Sesetengah seramik, seperti oksida zirkonium, mempamerkan pemalar dielektrik yang tinggi tetapi menunjukkan kerugian dan ketidakstabilan yang lebih besar dalam julat GHz, manakala aluminium nitrida dan silikon nitrida mengekalkan kestabilan yang lebih tinggi.

Konstanta dielektrik bahan seramik biasa

Bahan seramik Pemalar dielektrik (ε_r) Ciri-ciri
Oksida aluminium (Al₂O₃) Sembilan–sepuluh Kerugian rendah, stabil secara struktur, nilai wang yang sangat baik
Zirkonium dioksida (ZrO₂)  18–25 Kekuatan tinggi, pengembangan termal tinggi
ZTA20 (Oksida Aluminium yang Dikukuhkan dengan Zirkonia) 12–15 Gabungan kekuatan dan sifat dielektrik
Nitrida silikon (Si₃N₄) tujuh–lapan Kekuatan tinggi, kerugian dielektrik rendah
Nitrida aluminium (AlN)  8.5–9 Konduktiviti terma tinggi, kerugian dielektrik rendah
Karbid silikon (SiC)  9.7–10.2 Kestabilan frekuensi tinggi yang cemerlang
Oksida berilium (BeO) 6.5–7.5 Konduktiviti terma tinggi, ε_r rendah
Boron nitrida heksagon (h-BN) ~4 εr yang sangat rendah, kestabilan terma yang cemerlang
MGC (Kaca-seramik boleh dimesin) 5.6 Sesuai untuk pemesinan CNC, ideal untuk struktur gelombang mikro.

*Data hanya untuk rujukan.

Panduan Pemilihan Bahan: Memilih Seramik Berdasarkan Konstanta Dielektrik

Bidang Aplikasi Bahan-bahan yang disyorkan Alasan
Frekuensi tinggi/kerugian rendah Nitrida aluminium, oksida berilium, nitrida boron heksagon εr rendah + kerugian rendah + kekonduksian terma tinggi
Pembungkusan/Penyejukan Bekalan Kuasa Nitrida aluminium, oksida aluminium εr sederhana + penyaluran haba yang sangat baik
Dome radar/dome antena MGC, BeO Kebolehmesinan yang baik + εr yang rendah
Kapasitor frekuensi tinggi Zirkonium dioksida (ZrO₂) Ketumpatan tinggi + kekuatan mekanikal yang baik
Struktur mikrogelombang Magna Mudah diproses + sifat dielektrik yang stabil

Perlukan bantuan memilih seramik yang tepat?

Memilih bahan seramik berketeguhan tinggi yang sesuai adalah sangat penting untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan prestasi optimum. Sama ada anda memerlukan seramik zirkonia, silikon nitrida, atau berasaskan alumina, bahan kami menawarkan kekuatan, ketahanan, dan ketepatan terkemuka dalam industri.

Pasukan teknikal kami sedia membantu anda – sila hubungi kami dengan segera, dan kami akan memberikan nasihat profesional yang direka khas mengikut keperluan khusus anda.

Pemalar dielektrik: seramik berbanding bahan lain

Untuk membantu memahami kelebihan konstan dielektrik seramik dalam pemilihan bahan, jadual di bawah membandingkan bahan seramik dengan bahan penebat biasa, bahan industri elektronik, dan plastik polimer:

Seramik
Plastik
Cecair/Udara Penebat

*Data hanya untuk rujukan.

Aplikasi Berdasarkan Konstanta Dielektrik Seramik

  • Aplikasi: antena RF, substrat penguat kuasa, penapis
  • Kelebihan utama: AlN mempamerkan pemalar dielektrik sederhana (~9) dan kekonduksian terma yang sangat tinggi (170–200 W/m·K), sekali gus mengurangkan kelewatan isyarat dan pengumpulan haba.
  • Kajian Kes: Pembekal stesen pangkalan 5G menggantikan substrat oksida aluminium dengan AlN, meningkatkan pengurusan terma penguat sebanyak 30% dan memperbaiki kestabilan isyarat dengan ketara.

  • Aplikasi: sistem radar satelit, resonator mikrogelombang, tingkap antena
  • Kelebihan utama: BeO mempamerkan permitiviti rendah (6.5–7.5) dan kekonduksian terma yang sangat tinggi (330 W/m·K), sekali gus meminimumkan kehilangan isyarat gelombang mikro dan meningkatkan kecekapan penghantaran.
  • Kajian Kes: Seorang pengeluar satelit menggunakan BeO sebagai tingkap gelombang mikro, mencapai pengurangan dimensi sebanyak 20% berbanding kuarza sambil meningkatkan kepekaan isyarat.

  • Permohonan: pembungkusan IC, modul kuasa, substrat LED
  • Kelebihan utama: Aluminium oksida mempamerkan sifat penebat elektrik yang sangat baik (keteguhan dielektrik >15 kV/mm) dan pemalar dielektrik yang stabil (~9.8), menjadikannya sesuai untuk pembungkusan berketumpatan tinggi.
  • Kajian Kes: Sebuah syarikat semikonduktor kuasa mengguna pakai substrat seramik oksida aluminium 96% dalam modul MOSFET, meningkatkan sifat penebat sambil mengekalkan kekonduksian terma yang cemerlang.

  • Aplikasi: struktur radar, peranti fotonik gelombang mikro, penyambung isyarat
  • Kelebihan utama: εr yang stabil (~5.6), mudah diproses menggunakan CNC, sesuai untuk reka bentuk RF/mikrowave yang rumit.
  • Kajian Kes: Sebuah syarikat komunikasi pertahanan menggunakan MGC untuk struktur pemakanan mikrogelombang. Berbanding kuarza, masa pemprosesan dikurangkan sebanyak 30%, manakala konsistensi dimensi juga dipertingkatkan.

  • Aplikasi: kapasitor voltan tinggi, peralatan plasma, peranti padanan impedans
  • Kelebihan utama: Konstanta dielektrik yang tinggi (18–25), menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ketumpatan tenaga tinggi.
  • Kajian Kes: Seorang pengeluar peralatan plasma menggunakan ZrO₂ sebagai lapisan dielektrik untuk kapasitor medan plasma, sekaligus mencapai reka bentuk yang lebih padat sambil mengekalkan kapasiti penyimpanan tenaga yang setara.

Bahan seramik lanjutan yang popular

Seramik Silikon Nitrida - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik nitrida silikon

Seramik Karbida Silikon - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik karbida silikon

Seramik Alumina - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik oksida aluminium

Seramik Zirkonia - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik zirkonia

Soalan Lazim (FAQ)

Disebabkan struktur kristal, ketumpatan dan konfigurasi elektronik yang berbeza, sesetengah bahan direka khas untuk ε_r yang tinggi, manakala yang lain mengutamakan sifat penebat.

Tidak semestinya. Bagi aplikasi frekuensi tinggi atau berkelajuan tinggi, ε_r yang rendah dan tanjung rugi yang rendah biasanya lebih diingini.

Nitrida aluminium (AlN) dan oksida berilium (BeO) kedua-duanya mempamerkan konduktiviti terma yang cemerlang dan εr yang sederhana.

Kaedah biasa termasuk:

  • Kaedah rongga resonan

  • Analisis impedans

  • Mengukur kapasitansi menggunakan alat plat selari

Biasanya, nilai antara 4 dan 10 sesuai untuk substrat frekuensi tinggi, manakala kapasitor menggunakan nilai yang lebih tinggi (>20).

Oksida zirkonium dan titanat barium (tidak termasuk dalam carta) mempunyai konstant dielektrik yang sangat tinggi, dengan yang terakhir melebihi 1000.

Seramik menawarkan kestabilan terma unggul, ketahanan terhadap penuaan yang dipertingkatkan, dan kekonduksian terma yang lebih tinggi, menjadikannya pilihan ideal untuk persekitaran yang keras.

Konstant dielektrik seramik alumina adalah kira-kira 9–10, menjadikannya sangat serbaguna dan meluas digunakan dalam produk elektronik.