与温度有关的电容器和电容器模块制造技术

电容器包括下面的组成部分：第一加热元件（1）、第一电容器区域，所述第一电容器区域包括：介电层（3）、内部电极（4），所述内部电极设置在介电层之间，其中第一加热元件和第一电容器区域（2）导热地彼此连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提出一种根据权利要求I的电容器。
技术介绍
电容器普遍存在的问题是提高其功率。至今为止，所述问题由此解决具有不同掺杂的介电材料设置在彼此重叠的层序列中，例如作为芯和外壳。在传统的电容器中，对于介电材料通常使用介电常数在大的范围内尽可能与温度无关的材料。由此应该避免的是，在环境温度变化时，电容器的介电材料的介电常数的变化以及电容器的电特性的变化。
技术实现思路
该目的通过根据权利要求I所述的电容器得以实现。电容器的其他实施形式以及电容器模块是其他从属权利要求的主题。本专利技术的实施形式涉及一种电容器，其包括下面的组成部分-第一加热元件，-第一电容器区域，包括—介电层，—内部电极，其设置在介电层之间，其中第一加热元件和第一电容器区域导热地彼此连接。由于电容器包括与电容器区域导热地连接的加热元件，能够将在加热元件中产生的热传输到电容器区域上。通过到电容器区域上的受控制的供热能够有针对性地提高电容器的有效功率。功率提高例如能够通过介电层的介电常数随着增高的温度而提高来产生。因此通过介电层的由于由加热元件的供热增加而提高的介电常数，能够提高电容器的功率。这样的电容器例如良好地适用于高功率AC/DC转换器和高功率DC/DC转换器的使用，因为所述电容器具有高功率密度。在本专利技术的实施形式中，介电层包括具有介电常数与温度相关的材料。优选地，介电常数与温度非常有关。特别优选地，介电常数随着温度的升高而提高。从而，对于根据本专利技术的电容器优选地使用如下材料，所述材料的介电常数与在传统的电容器中不同尽可能与温度无关，而是相反在温度升高时，所述电容器的介电常数明显地升高。因此，通过供热到介电层中能够有针对性地提高介电常数。通过升高介电层的介电常数，能够提高电容器的功率。相反，这意味着，能够制成相对于介电层的容积明显较小的电容器，所述电容器具有与不具有加热元件的不根据本专利技术的、传统的电容器相同的功率。因此，电容器的微型化是可能的。此外，这带来材料的节约，所述材料的节约也带来费用的 节约。在本专利技术的另一实施形式中，第一加热元件设置为，使得能够加热到如下温度，在所述温度下，材料的介电常数达到高于平均值的值，所述平均值由用于在室温下的介电常数的值和对于材料而言最大可能的介电常数的值得出。优选地，第一加热元件能够加热到如下温度，在所述温度下，介电常数与平均值相t匕，更接近于最大可能的介电常数。特别优选地，第一加热元件能够加热到如下温度，在所述温度下，介电层的材料具有最大的介电常数。同样优选地，加热元件能够设置为，使得介电层的材料加热到如下温度，在所述温度下，电容器的总功率是最优的，即介电常数和介电损耗的总和得出最优的值。一方面，这通过使第一加热元件与介电层的材料相一致来实现，即能够调节到如下温度，在所述温度下，介电层具有高的介电常数。另一方面，同样可能的是，例如通过在预设的第一加热元件上的、能够达到一定的加热温度的掺杂来调节介电层。在又一实施形式中，介电层包括Ba^xSrxTihZryO3,其中适用0〈x〈l ；0 ( y〈l。钛酸钡或者其相应的掺杂的变体能够是铁电物质。即便在没有外部的所施加的场的情况下也具有极化的一类材料被称为铁电物质。在特征温度、即居里温度 (Curie-Temperatur )之上,铁电性的特征消失。该过渡被称为相过渡。在所述温度之上，极化消失，并且因此所述物质被称为顺电体。在铁电状态下，正电荷和负电荷的中央，例如阴离子和阳离子，相对于彼此移动。在钛酸钡的情况下，例如Ti4+相对于氧离子02_移动。在120° C之上，钛酸钡的铁电性消失，并且钛酸钡表现为如顺电的电介质。在钛酸锶钡(BST)的情况下，在居里温度Tc的范围内发生从四边形的、铁电相到立方形的、顺电相的相过渡。准确的居里温度Tc在此与钛酸锶钡的准确的成分，即掺杂相关。在本专利技术的又一实施形式中，介电层作为掺杂材料包括下面的离子或其组合Pb、Ca、Sn、Zr、Sr、Bi、Hf。通过介电层的掺杂，居里温度Tc能够移动，在所述居里温度下出现相过渡。居里温度Tc能够因此移动到在介电层中通过来自加热元件的供热来达到的温度范围，。因此，通过在加热元件上施加电压和由此产生的传输到带电层上的热，能够在所述带电层中引起相转变。经由相转变，能够改变铁电的或者顺电的特征，例如介电层的介电常数e。在本专利技术的又一实施形式中，介电层包括下面的掺杂材料之一或者其组合Ni、Al、Mg、Fe、Cr、Mn。通过介电层的借助于所述掺杂材料的掺杂，能够减少电容器区域的介电损耗。在本专利技术的又一实施形式中，介电层包括下面的掺杂材料之一或者其组合Si、Al、B、Cu、Zn。通过借助于所述掺杂材料的介电层的掺杂，能够对介电层的烧结特性，例如收缩特性或热膨胀系数产生影响。优选地，电容器的所有介电层具有类似的烧结特性。介电层能够也由不同的陶瓷相的混合物制成，即例如由钙钛矿相和具有较小的介电常数的另一介电陶瓷，例如锆酸盐、硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、锡酸盐、铌酸盐、钽酸盐或稀土金属氧化物制成。此外，介电层能够包括IA族和2A族的元素。介电层能够也包括下面的元素或者其氧化物Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W。介电层能够包括稀土金属元素或氧化物，例如Sc、Y、La、Ce、Pr和Nd以及所述材料的混合物。根据又一实施形式，介电层能够具有反铁电的材料。这样的材料除了其介电常数的温度相关性，在所谓的转换场强度之上具有随着电场的增大而提高的介电常数(反铁电效应)。这样的材料的温度相关性具有两级当反铁电耦合变弱时，随着温度的升高，在相图中反铁电相接近过渡为铁电相，由此反铁电迟滞曲线也发生变化。如果温度继续升高，那么迟滞曲线变得更窄和更平，这样导致了更小的微分介电常数，这就是说在作为温度的函数的预设电压下介电常数的更小的变化。因此，在一定的温度下，即在热稳定的情况下，借助于适合的反铁电的材料，能够确定如下工作范围，在所述工作范围中提供反铁电效应的尽可能好的利用，并且同时提供对于过渡为铁电相的安全性。超过所述温度，也能够预先确定在给出的电压下介电常数的变化。对于所述效应的利用不必在电容器的设计 中采取安全预防措施。例如，介电层的反铁电的材料能够由下面的一组材料中选择 Pb0 925^ . 06 (Zr0 S6Ti0.14) O3> Pb0 895Laa 08 (Zr0 S0Ti0.2(|) O3>Pb0.880La0.09 (Zr0.80Ti0.20) O3 > - - 、- - -、 - -和- - 。在本专利技术的又一实施形式中，第一加热元件是PTC (正温度系数)元件，其包括具有在电阻方面正温度系数的陶瓷材料。通过在所述PTC元件上施加电压能够将所述PTC元件加热，并且因此产生的热能传输到电容器区域的介电层上。PTC元件能够在此包括陶瓷材料，所述陶瓷材料被掺杂为，使得其能够被加热到希望的温度。在本专利技术的又一实施形式中，PTC元件包括BahSrxTihZryO3，其中适用0〈x〈l ；0 ^ y<l0在本专利技术的又一实施形式中，PTC元件具有掺杂材料。掺杂材料例如能够是Pb、Ca、Sn、Zr、Sr、Bi、Hf或所述离子的组合。通过借助于PTC元件掺杂有所述元素,能够改变可通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.21 DE 102009059879.01.电容器，包括下面的组成部分 -第一加热元件(1)， -第一电容器区域(2)，所述第一电容器区域包括 —介电层(3)， 一内部电极(4 )，所述内部电极设置在所述介电层(3 )之间， 其中所述第一加热元件(I)和所述第一电容器区域(2 )导热地彼此连接。2.根据权利要求I所述的电容器， 其中所述介电层(3)包括一种材料，所述材料的介电常数与温度有关。3.根据权利要求2所述的电容器， 其中所述第一加热元件(I)设计为，使得其能够被加热到如下温度，在所述温度下，所述材料的所述介电常数达到在平均值之上的值，所述平均值由用于在室温下的介电常数的值和对于所述材料而言最大可能的介电常数的值获得。4.根据权利要求I至3之一所述的电容器， 其中所述第一加热元件(I)是PTC元件，所述PTC元件包括具有在电阻方面正温度系数的陶瓷材料。5.根据权利要求I至3之一所述的电容器， 其中所述第一加热元件(I)是珀耳帖元件。6.根据前述权利要求之一所述的电容器，附加地包括 -第二电容器区域(5)， 其中所述第二电容器区域(5 )和所述第一加热元件(I)导热地彼此连接。7.根据权利要求6所述的电容器， 其中所述第一加热元件(I)设置在所述第二电容器区域(5)和所述第一电容器区域(2)之间。8.根据前述权利要求之一所述的电容器，附加地包括 -第一导热层(6 )，所述第一导热层设置在所述第一加热元...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈埃·特斯蒂诺，京特·恩格尔，米夏埃尔·朔斯曼，马库斯·科伊尼，克里斯蒂安·霍夫曼，
申请(专利权)人：爱普科斯公司，
类型：发明
国别省市：