Keramiske dielektriske stoffer utgjør en viktig gren av elektronisk keramikk, primært brukt til fremstilling av dielektriske materialer for ulike typer kondensatorer. Deres kjerneegenskaper inkluderer en høy dielektrisk konstant, lavt dielektrisk tap og stabile temperaturegenskaper.
Type med høy dielektrisk konstant (klasse I)
Ved å bruke bariumtitanat (BaTiO₃) som kjernemateriale, dannes faste løsninger gjennom doping av elementer som strontium (Sr) og kalsium (Ca), noe som muliggjør en brå endring i dielektrisitetskonstanten nær Curie-temperaturen. Typiske materialer, slik som BaTiO₃-SrTiO₃-systemet, kan oppnå dielektriske konstanter fra 1000 til 3000; deres temperaturstabilitet er imidlertid relativt dårlig.
Disse materialene er mye brukt i flerlags keramiske kondensatorer (MLCC) og er spesielt godt-egnet for forbrukerelektronikkapplikasjoner som krever høy kapasitanstetthet-som strømfiltreringskretser i smarttelefoner og nettbrett.
Temperaturkompenserende type (klasse II)
Basert på magnesiumtitanat (MgTiO3) eller strontiumtitanat (SrTiO3), oppnår disse materialene en lineær variasjon av dielektrisitetskonstanten med temperaturen ved å kontrollere kornstørrelse og dopingforhold. Typiske materialer, som MgTiO₃-CaTiO₃-systemet, har et dielektrisk konstantområde på 15 til 200 og en temperaturkoeffisient på opptil ±220 ppm/grad.
Sammenlignet med typen med høy dielektrisk konstant, viser disse materialene lavere dielektrisk tap (mindre enn eller lik 0,001), noe som gjør dem egnet for høyfrekvente signalbehandlingsapplikasjoner.
Halvledertype (klasse III)
Ved å introdusere akseptorurenheter (som Mn eller Nb) i en bariumtitanatmatrise, dannes et halvledende korngrenselag; dette utnytter korngrensebarriereeffekten for å oppnå ikke-lineære strøm-spenningsegenskaper. Typiske materialer, som BaTiO₃-MnO₂-systemet, kan oppnå en ikke-linearitetskoeffisient som varierer fra 1000 til 5000.
Mikrobølge dielektrisk type
Basert på zirkonater (f.eks. ZrTiO₄) eller stannater (f.eks. SnTiO₄), oppnår disse materialene lavt dielektrisk tap (mindre enn eller lik 0,0001) og en høy kvalitetsfaktor (Q×f-verdi > 10 000) gjennom optimalisering av deres krystallinske fasestruktur.
Nanokompositt type
Ved å bruke metoder som sol-gelbehandling eller hydrotermisk syntese, blandes keramiske partikler i nanoskala (f.eks. BaTiO₃ nanopowder) med en polymermatrise for å lage fleksible materialer med en justerbar dielektrisk konstant (fra 10 til 1000). Drevet av den økende etterspørselen etter miniatyrisering og integrasjon i 5G- og IoT-enheter, anslås markedsandelen for nanokomposittkeramikk å øke fra 12 % i 2023 til 25 % i 2028.
