Диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния

---

Основные понятия о диэлектрической проницаемости
Диэлектрическая проницаемость - это физическая величина, характеризующая способность материала накапливать электрическую энергию в электрическом поле, обычно обозначаемая символом \ (\ varepsilon-r). Она отражает способность материала к поляризации относительно вакуума. Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем больше степень поляризации материала в электрическом поле и тем больше запасенной электрической энергии.

Диапазон диэлектрических проницаемостей керамики из нитрида кремния
Диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния варьируется в зависимости от процесса приготовления, микроструктуры и условий испытаний. В целом, диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния составляет от 7,8 до 10. Например:
-На частоте 1 МГц диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния обычно составляет от 8,2 до 9,5.
-Пористая керамика из нитрида кремния, приготовленная по специальным технологиям, может иметь диэлектрическую проницаемость от 3,5 до 4,6.
-Керамика из нитрида кремния с низкой диэлектрической проницаемостью, приготовленная путем добавления порообразующих агентов, может еще больше снизить свою диэлектрическую проницаемость.

Факторы, влияющие на диэлектрическую проницаемость керамики из нитрида кремния

1. Микроструктура
   -Кристаллический фазовый состав: Керамика из нитрида кремния в основном состоит из двух кристаллических фаз, α - Si ∝ N ₄ и β - Si ∝ N ₄, при этом α-фаза имеет относительно низкую диэлектрическую проницаемость, а β-фаза - более высокую диэлектрическую проницаемость.
   -Количество пор: Наличие пор снижает диэлектрическую проницаемость керамики из нитрида кремния. Чем выше пористость, тем ниже диэлектрическая проницаемость. Например, пористая керамика из нитрида кремния с пористостью от 30% до 55% имеет диэлектрическую проницаемость всего от 3,5 до 4,6.
   -Размер зерна: Увеличение размера зерна обычно приводит к увеличению диэлектрической проницаемости.
2. Процесс подготовки
   -Температура спекания: Более высокая температура спекания способствует уплотнению, тем самым увеличивая диэлектрическую проницаемость.
   -Добавки: Добавление вспомогательных веществ для спекания, таких как редкоземельные оксиды, может повлиять на микроструктуру и диэлектрические свойства керамики из нитрида кремния. Например, добавление небольшого количества редкоземельного оксида может уменьшить дефекты кислородной решетки и улучшить теплопроводность, но его влияние на диэлектрическую проницаемость более сложное.
3. Условия тестирования
   -Частота: Диэлектрическая проницаемость обычно уменьшается с увеличением частоты испытания. В высокочастотных условиях диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния может значительно уменьшиться.
   -Температура: При высоких температурах диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния может изменяться в зависимости от термической стабильности и микроструктуры материала.

Прикладное значение диэлектрической проницаемости керамики из нитрида кремния
Диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния имеет большое значение в различных областях:

1. Электронные устройства: Высокая диэлектрическая проницаемость керамики из нитрида кремния придает ей отличные изоляционные свойства в высокочастотных электронных устройствах и может использоваться для изготовления подложек для высокочастотных цепей.
2. Материал для покрытия антенн: Керамика из нитрида кремния с низкой диэлектрической проницаемостью может быть использована для изготовления чехлов антенн для высокоскоростных самолетов, которые могут удовлетворять требованиям по проникновению сигнала и сохранять прочность конструкции.
3. Применение в условиях высоких температур: Керамика из нитрида кремния может сохранять высокие диэлектрические свойства при высоких температурах, что делает ее подходящей для высокотемпературных электронных устройств и датчиков.

Диэлектрическая проницаемость керамика из нитрида кремния является важным параметром характеристик материала с широким диапазоном значений, на который существенно влияют микроструктура, процесс приготовления и условия испытаний. Оптимизируя процесс приготовления и микроструктуру, можно регулировать диэлектрическую проницаемость керамики из нитрида кремния в соответствии с требованиями различных сценариев применения.