陶磁电容器

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由于今天无线电电子学的发展,要求尽量减小无线电仪器机件等的体积,与此同时无线电机件的稳定度也要求加以提高,因此就必须有相适应的足够小的,同时对外界影响稳定性很高的原件。这里所要介绍的陶瓷电容器正是这种稳定性极高的无线电原件。

陶瓷电容器是以陶瓷为介质的电容器。这种陶瓷的主要成分是二氧化钛、钛酸镁、矽酸镁等。一般是在陶瓷件的两个相对面上复盖银层作为电极,按形状结构和大小而有许多种类。它的电容量也与其他种介质的电容器一样,由极片重合面积、介质厚度以及陶瓷的本身介电常数决定。在实际生产陶瓷电容器的过程中,控制其电容量大小的是介质厚度与银层面积大小。

拿一种圆片形陶瓷电容器作例子吧,制造的过程大概是先将配制好的原料压成一定厚度的圆片,再在圆片两端面上涂以面积事先已按电容量要求计算好的银层,再在银层两端面上焊接引出线,并在瓷体表面涂上保护色漆,整个陶瓷电容器就算制成了。

图1
图1 🔍原图 (788×540)

陶瓷电容器从结构上看,主要部份是作介质的陶瓷体,因此在制造时,好多工作都好像是制陶器的窑业工厂里所进行的。(附图中是以园片型微调电容器作例的)

图2
图2 🔍原图 (4264×2998)

在无线电元件制造厂的陶瓷电容器制造车间里,我们可以到技术工人们首先将原材料(即原矿,一般常用的粘土、石英、长石、金红石等),在轮辗机里进行辗碎,再用球磨机球磨,将所含铁质用磁分离设备分开,然后进行筛分析,使原料达到一定大小的颗粒。筛分析是借自来水将原料加以过筛,所用筛器为每平方公分10000孔。筛分后按各种性能要求,用不同的配方混合,并再次经过上述一套必理得到所需细度的混合料,然后将其压滤。

图3
图3 🔍原图 (1020×822)

压滤这一工序是利用压滤机将湿料内的水份排除使其成为一个稍经○干即可储存的泥饼。将已经准备好的泥料制成所需要的形状,这就是成型过程。根据需要的形状与精度有挤管、压制(干压与湿压)、注浆成型、拉坯、旋坯、热压铸等成型方法。如要做圆片形电容器就必须压制,生产管形瓷介电容器,那么就要用挤管。注浆成型、拉坯、旋坯则主要是用于制造大型的瓷体,而体积小形状复杂的瓷体一般都采用热压铸。已成型的瓷件还要经过高温烧成过程,烧成温度一般在1300℃—1500℃,这样瓷坯料内各种成份在高温下经过化学作用便熔结成一个很坚实的瓷体,此时它也具备了各种化学、物理与电性能。烧成可在电气燧道窑、煤气燧道窑或箱式窑内进行。烧成的温度要严格控制才能保证需要的质量。瓷件烧成后,就进入装配过程,这也就是使瓷件产生电容量的过程。先将瓷件两端表面被复一层金属银作为电极。银的电阻率很小,损耗不大。此外银层与介质附着牢固,使电极间的距离恒定不变,因而能使电容量稳定。

瓷件上涂银可有两种办法,一种是用毛笔(或毛刷)涂;另一种则是用喷枪借压缩空气喷银。大量生产时常采用喷银。

当银层被复在瓷件表面上以后,即可进行烧银,烧银温度为800℃—850℃,目的是使银层分子渗入瓷件表面,形成牢固结合。烧银大都在电气燧道窑内进行,烧银温度也是严格控制的,绝不允许达到900℃,否则银将凝结成球状颗粒。紧接着就是焊接引出线,一般是用电烙铁焊在银层表面上,焊接时用松香焊药和焊锡等。微调电容器还要进行零件装配。

焊引出线后就给电容器涂上保护色漆,目的是标明电容器的电容量的温度系数,并提高电容器的防潮、防污、耐压能力。涂漆后电容器的制造就告段落,下面的工作是检验,包括电压、绝缘电阻、电容量、损耗角正切值等参数的检验。如果经检验后,这些参数完全合格,那么整个陶瓷电容器就算制造成功了。

陶瓷电容器是一种性能极其优良的电容器。它的物理化学性能稳定,与外界因素不起任何作用。它能耐受氢氟酸以外的任何强酸强碱的浸蚀。介质常数范围很广,可以到几千,因而可以在同样体积作出很多电容量不同的电容器,或是在相同容量的情况下做出各种不同的体积。它的电容量的稳定度高是任何介质电容器所不能相比的。用瓷介质制成的电容器,经过三次-60℃—+80℃温度循坏的处理后,电容器的改变仅达0.05%—0.15%。另外它对于外界的气压、工作频率、加速度、湿度、工作电压等也有极高的稳定性能。瓷质本身的电阻率很高,只要外面油漆涂得正常,其绝缘电阻都在10\(^{12}\)欧左右。陶瓷电容器的损耗角正切一般很小,在回路内工作时消耗的能量也是极少的,这就特别适用于短波与超短波的回路用。陶瓷电容器能耐受比较高的工作电压。它的介电常数的温度系数范围很广,一般在(-1000—+200)×10-61/℃。由于这一性质,常用于振荡回路内作温度补偿用。工作时的环境温度范围也很广,陶瓷电容器能在-60℃—+80℃范围内正常工作,这一点是一般有机介质电容器所不能达到的。陶瓷电容器一般使用在要求较高的地方,例如发射视内的振荡回路以及收音机内振荡回路与中放级,都较普通的采用它。当然一般的矿石收音机,单管、二、三管收音机等采用它也是只有更增加其工作的稳定性的。但必须注意的是在使用这种电容器时不要将引线屡次折弯,否则将使引出线断裂。另外当电容器有内外电极之区分时(如管形电容器)要尽量在装配时使外电极接于零(地)电位的位置(即接地),以尽量减少分布电容的影响我国北京华北无线电器材厂和成都西南无线电器材厂都大量生产各类的陶瓷电容器,性能都非常优良,经久耐用,规格性能本刊将另行介绍。(洪钟)