本发明专利技术涉及一种用于电容器的陶瓷材料。为了实现将所述材料装配到具有反铁电性质的多层电容器时减少的自发热和高的介电常数，具有式[Pb(1‑r)(BaxSryCaz)r](1‑1.5a‑1.5b‑0.5c)(XaYb)Ac(Zr1‑dTid)O3的陶瓷材料被提出，其中X和Y都代表稀土金属，所述稀土金属选自由La，Nd，Y，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er和/或Yb组成的组；其中A代表一价离子；x+y+z＝1；x和/或y和/或z>0；0<r<0.3；0<d<1；0<a<0.2；0<b<0.2；0<c<0.2。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种陶瓷材料。此外，本专利技术涉及这种类型材料的用途。最后，本专利技术还包括电容器，尤其是多层电容器。电容器被用于电气工程的很多领域，例如用于电机驱动装置的AC/DC变换器，以及例如，用于在DC/DC电路中提高电压、降低电压和/或稳定电压。在这种类型的应用中，往往提供具有二极管的半导体开关(被称为“逆变器电路”)和额外的电路，其中电容器被放置在这些电路之间，这种电容器也被称为中间电路电容器。为了提高电压参数和电流参数，串联和并联多个电容器也由此成为可能。在提到的中间电路电容器的情况中，操作多变电流和电压时，在急速发生的并且数量上显著的改变期间，放置在额外电路之间的电容器具有保持中间电路电压稳定的任务。通常由此而产生的问题是，因为电容器所处的环境，电容器设计的可能性受到了半导体以及由基板和必需的导线引发的要求的限制。由此而论，电容器的期望理想参数被具有半导体元件的电路的低于理想情况的次级属性伴随和/或影响就尤其成问题，这些属性能够显著影响设计的限制。这些限制性的次级属性也被称为“寄生”次级属性。对于半导体，存在不同组件的若干种类，每一种都具有特定的优点和缺点。基于硅的半导体开关是公知的，例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或者金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，和具有除硅外其他基础材质的相应组件，尤其例如砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)。所有之前提到的组件，尽管具有特定的优点，但是，都具有提到的寄生属性。这些属性对各种期望的功能几乎都存在。例如，存在这样的结果，期望的高电流通过已知的式子U＝-L dl/dt快速转换，即对高电流(大dl)快速的转换操作(小dt)，甚至是低感应系数L和高(过)电压，所述感应系数由自感和线路电感构成，所述电压会造成半导体自损坏。据此，如果要求这种类型的问题永久性地得到解决的话，适当的设计措施和反措施是必需的。为了解决这个问题，中间电路电容器典型地是过大的，一方面是为了切断过电压，另一方面是为了补偿由于寄生串联阻抗导致的半导体的栅电容减少的充电/放电率。因此，应用环境决定了电容器的设计。另一个寄生属性是泄露电流，其几乎总是导致巨大的温度升高，而温度升高必须被限制在一定的允许量级内。虽然就这一点而言准确地说，半导体在更高的温度下非常坚固并且尤其高效，但是，过分的温度和/或重复的材料-压力温度改变最终会导致这些元件中的材料损坏，或者至少限制连接到半导体或者位于半导体邻近位置的材料的使用寿命，例如
基板或者连接器件，尤其是电容器也是如此。关于热稳定性，电容器具有窄的限制，尤其是在高电流和高电压情况下使用时。对于所有电容器技术，由于随着温度不断升高，泄露电流升高并且阻断电压降低，这点也必须在设计时考虑到。因为电路中的半导体产生热量，以及由于电容器自身对温度升高的贡献，除了在任何情况下都要使电容器过大之外，将电容器安置在距离半导体一定的距离的位置，以能够有效冷却，从而使温度处于预设的范围内，在先前就已经是有必要的了。然而，由于这样的间隔，要求的更长的电连接总是具有相应的电感，所述电感在上述式子方面是反生产的，并且使电容器的额外的过大成为必需。在现有技术中，各种各样的电容器技术已经被大家所知道，尤其是陶瓷多层电容器，铝电解质电容器和金属薄膜电容器。具体地，电容、电压、脉动电流、等效串联电阻、损耗系数、频率响应、电容稳定性和降额电压被用作用于特殊使用目的的评估参数，温度特性，可靠性，能量密度和成本也是。鉴于这些评估参数和标准，铝电解质电容器和金属薄膜电容器主要在能量范围起于大约1kW的情况下使用，而陶瓷电容器在比所述能量范围更低的能量范围下使用。组件向小型化方向发展的一般趋势也适用于电可移动设备，并且因此，对于一些组件，如之前提到的用于电机驱动装置的AC/DC变换器也是如此。对于与逆变器相关的电子组件，存在被设计的显著更小且更有效的需求。关于电容器，如果随着电压的升高直到逆变器要求的高电压为止将被使用的X7R电容器的电容不会降低，那么，陶瓷多层电容器的性能优于铝电解质电容器或者金属薄膜电容器(M.ECPE汽车电力电子路标，ECPE-HOPE汽车电力电子研讨会，2008年10月7-8日)。例如，在典型的电压大约400V左右，电容因此降低到例如额定值的25％；另外，能量存储仅仅通过电场力产生，几乎没有任何偏振组件的增加。然而，已知一些材料，电容最初增加，达到最大值，之后才再次衰减(US 7781358；(C.K.Campell等，组件和包装技术的IEEE会报，2002年，第25卷第2期，211页))。对于操作电压，能量存储也通过偏振能达到一个很高的程度。在应用条件下，可获得的高容量密度由此证明是显著的优点，其与常规陶瓷电容器相反。然而，由于一个显著的缺点，相当贵重的金属钯或者银/钯合金被用作这些材料的内部电极。这在单个应用中尚可接受，例如医药设备，但是作为广泛的经济应用不可取。替代钯或者银/钯合金，通过调整电容器中陶瓷材料的组成，使用铜作为内在电极最近也成为可能(WO 2013/152887 A1)。这种类型的电容器呈现出卓越的高频率性能。另外，铜是划算的。具有铜作为内在电极以及基于锆钛酸铅(PZT)的陶瓷基组件的相应多层电容器也已经在要求高性能的电子设备中使用。然而，自热的问题仍然存在。基于所呈现的现有技术，本专利技术的目标是详细说明具有高的介电系数并适用于生产具有低自热的电容器，尤其是多层电容器，的陶瓷材料，因此，所述陶瓷材料可以被安置紧邻半导体。此外，本专利技术的目标是阐明这种类型材料的用途。最后，本专利技术的目标是详细说明在使用过程中具有低自热高性能的电容器。第一个目标是通过具有下式的陶瓷材料被达成：[Pb(1-r)(BaxSryCaz)r](1-1.5a-1.5b-0.5c)(XaYb)Ac(Zr1-dTid)O3其中X和Y分别是稀土金属，所述稀土金属选自包括镧(La)，钕(Nd)，钇(Y)，铕(Eu)，钆(Gd)，铽(Tb)，镝(Dy)，钬(Ho)，铒(Er)和/或镱(Yb)的组；A代表一价离子；x+y+z＝1；x和/或y和/或z>0；0<r≤0.3；0≤d≤1；0≤a≤0.2；0≤b≤0.2；0≤c≤0.2。本专利技术概念上的范围包括这样的想法，电容器中的陶瓷材料使用过程中的自热可以被减少，因此充放电操作被促进。这个想法出发点是，在反铁电材料中，介电位移依赖于电容器材料的结构态，宏观偏振由离子单位微观取向进行，反之亦然。在这种情况下，充放电操作可以被看做是偏振波，偏振波的载体是偏振晶格的晶格振动。这些晶格振动是结构依赖的并且具有特定的频率和能量密度。根据现有技术，反铁电材料的基础结构是由钛酸盐八面体在顶点连接形成的ABO3型钙钛矿结构，其中能量较低的晶格振动构成第一近似所述八面体耦合的倾斜/转动的振动。取决于陶瓷的形态，八面体的倾斜角决定了各种相态(反铁电相，铁电相或顺电相)。介电常数和损失角的量级分别对应于振幅和振动衰减。根据所考虑的内容，准确地说，这些集合的晶格振动在结构水平上应该更加容易可激发，这是理论考虑内容的第一个方面。考虑的第二个方面是，在多层电容器里期望使用划算的铜内电极。对于这些电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有下式的陶瓷材料：[Pb(1‑r)(BaxSryCaz)r](1‑1.5a‑1.5b‑0.5c)(XaYb)Ac(Zr1‑dTid)O3其中X和Y分别是稀土金属，所述稀土金属选自包括La，Nd，Y，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er和/或Yb的组；A代表一价离子；x+y+z＝1；x和/或y和/或z>0；0<r≤0.3；0≤d≤1；0≤a≤0.2；0≤b≤0.2；0≤c≤0.2。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 AT A50116/20141.一种具有下式的陶瓷材料：[Pb(1-r)(BaxSryCaz)r](1-1.5a-1.5b-0.5c)(XaYb)Ac(Zr1-dTid)O3其中X和Y分别是稀土金属，所述稀土金属选自包括La，Nd，Y，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er和/或Yb的组；A代表一价离子；x+y+z＝1；x和/或y和/或z>0；0<r≤0.3；0≤d≤1；0≤a≤0.2；0≤b≤0.2；0≤c≤0.2。2.如权利要求1所述的陶瓷材料，其中0.01≤r≤0.2。3.如权利要求1或2所述的陶瓷材料，其中0.01≤x<1；0≤y≤0.99；0≤z≤0.2。4.如权利要求3所述的陶瓷材料，其中y和z＝0；0.1≤r≤0.2。5.如权利要求3所述的陶瓷材料，其中0<y≤0.99；Ba含量大于所述Sr含量。6.如权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：京特·恩格尔，
申请(专利权)人：京特·恩格尔，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT
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