Elektriska egenskaper hos teknisk keramik
Tekniska keramiska material används ofta inom kraftelektronik, halvledarutrustning, fordonssystem och högspänningstillämpningar tack vare deras enastående elektriska egenskaper hos teknisk keramik. Till skillnad från metaller, som leder elektricitet, ger de flesta avancerade keramiska material utmärkt elektrisk förmåga.
isolering i kombination med termisk och mekanisk stabilitet.
Att förstå de elektriska egenskaperna hos teknisk keramik är avgörande vid design av komponenter för högspänningsisolering, högfrekvenskretsar och kapsling av kraftmoduler.
👉 För en bredare översikt över keramiska material kan du se våra huvudsakliga Teknisk keramik sida.
Kärnelektriska egenskaper hos teknisk keramik
Bland alla elektriska egenskaper hos teknisk keramik är fyra parametrar särskilt kritiska:
• Elektrisk resistivitet
• Dielektrisk styrka
• Dielektrisk konstant
• Dielektrisk förlust
Dessa egenskaper avgör isoleringsförmåga, spänningsbeständighet och signalprestanda.
1. Elektrisk resistivitet
Elektrisk resistivitet beskriver ett materials resistans mot elektrisk ström och uttrycks vanligtvis i Ω·cm.
Typiska volymresistivitetsvärden:
• Aluminiumoxid: >10¹⁴ Ω·cm
• Zirkoniumoxid: >10¹² Ω·cm
• Kiselnitrid: 10¹⁴–10¹⁵ Ω·cm
• Aluminiumnitrid: >10¹⁴ Ω·cm
Hög elektrisk resistivitet säkerställer tillförlitlig isolering även under förhöjda temperaturer och fuktighetsförhållanden. För högisolerande material, seAluminiumoxidkeramik ochKiselnitridkeramik.
2. Dielektrisk styrka
Dielektrisk hållfasthet representerar det maximala elektriska fält ett material kan motstå innan elektriskt genombrott inträffar. Det mäts vanligtvis i kV/mm.
Typisk dielektrisk styrka:
• Aluminiumoxid: 16–22 kV/mm
• Aluminiumnitrid: 17 kV/mm
• Zirkoniumoxid: 9–12 kV/mm
Hög dielektrisk hållfasthet är avgörande för:
• IGBT-moduler
• Komponenter för högspänningsreläer
• Säkringskroppar
• Strömförsörjningssubstrat
3. Dielektrisk konstant
Den dielektriska konstanten (εr) mäter ett materials förmåga att lagra elektrisk energi i ett elektriskt fält.
Typiska värden för dielektricitetskonstant:
• Aluminiumoxid: 9–10
• Aluminiumnitrid: 9
• Zirkoniumoxid: 29
• Kiselnitrid: 8-9
En stabil dielektricitetskonstant är avgörande för RF-substrat, sensorkomponenter och signalintegritetskontroll.
4. Dielektrisk förlust
Dielektrisk förlust (tan δ) indikerar energiförlust inom ett dielektriskt material när det utsätts för alternerande elektriska fält.
Låg dielektrisk förlust är viktig för:
• Högfrekventa kretsar
• Mikrovågssystem
• RF-moduler
Tekniska keramiska material med låg dielektrisk förlust ger stabil prestanda i högfrekventa elektroniska system.
Elektrisk prestanda hos viktiga tekniska keramiska material
Aluminiumoxid (Al₂O₃)
Aluminiumoxid är en av de mest använda isolerande keramerna på grund av dess balanserade elektriska egenskaper hos teknisk keramik, goda dielektriska hållfasthet och stabila resistivitet över ett brett temperaturområde.
Vanliga tillämpningar:
• Keramiska substrat
• Isolatorer
• Säkringskroppar
• Högspänningskomponenter
👉 Mer information om vår Aluminiumoxidkeramiksida.
Aluminiumnitrid (AlN)
Aluminiumnitrid kombinerar hög elektrisk isolering med mycket hög värmeledningsförmåga, vilket gör den idealisk för kraftelektronik och värmehanteringssystem.
• Vanliga tillämpningar:
• IGBT-substrat
• LED-värmespridare
• Kraftmoduler
👉 Se Aluminiumnitridkeramik för detaljerade specifikationer.
Kiselnitrid (Si₃N₄)
Kiselnitrid erbjuder utmärkt isolering i kombination med överlägsen mekanisk tillförlitlighet. Det används ofta i högtillförlitliga kraftmoduler och fordonselektronik.
👉 Se Kiselnitridkeramik för detaljerade specifikationer.
Zirkoniumoxid (ZrO₂)
Zirkoniumoxid ger måttlig elektrisk isolering och väljs vanligtvis när mekanisk seghet är viktigare än dielektrisk prestanda.
👉 Se Zirkoniumoxid Keramisk för detaljerade specifikationer.
Förhållande till andra keramiska egenskapskategorier
Även om den här sidan fokuserar på elektriska egenskaper hos teknisk keramik, beror materialvalet också på:
• Mekaniska egenskaper hos keramik (styrka, seghet)
• Fysikaliska egenskaper (termisk expansion, värmeledningsförmåga, densitet)
• Kemisk resistens
För en omfattande utvärdering, granska:
👉 Mekaniska egenskaper hos keramik
👉 Fysiska egenskaper hos teknisk keramik
👉 Tillämpningar av teknisk keramik
Tillsammans definierar dessa egenskapskategorier den kompletta prestandaprofilen för avancerade keramiska material.
Slutsats
De elektriska egenskaperna hos teknisk keramik – inklusive elektrisk resistivitet, dielektrisk hållfasthet, dielektricitetskonstant och dielektrisk förlust – möjliggör tillförlitlig isolering och signalkontroll i högpresterande elektroniska system.Genom att noggrant utvärdera spänningsförhållanden, frekvenskrav och termiska begränsningar kan ingenjörer välja keramiska material som säkerställer långsiktig elektrisk tillförlitlighet och systemstabilitet.
