비금속 전극 축전기
편집부(외신)
전기 세라믹 산업 전반에 걸친 실험관찰, 끊임없는 연구와 개발로 제조비용을 줄일 수 있는 새로운 등급의 전기세라믹 재료가 개발되었다.
지난 삼십여년 동안 세라믹 제조와 유전체의 결점화학의 이해에 대한 진전적인 발전은 세라믹 축전기의 은-팔라듐 전극을 니켈 기초의 비금속 전극(BMEs)으로 대체한 결과이다. Murata Manufacturing Co., Ltd, AVX, TDK와 Taiyo Yuden을 포함한 공급자들은 현재 다양한 BME 부품을 제공하고 있다.
한 제조회사에서 이 기술적 발전의 진보에 대하여 어떻게 이러한 발달이 성숙해졌는지에 대해 묘사하였다. 1972년에 반도체 BaTiO3에 대해 연구하던 Yukio Sakabe는 여러 분율의 하소된 분말에서 의도되지 않은 색상 차이가 나타났음을 발견하였다. 분말 자체는 반도성을 나타내지 않지만, 색상 또는 변이 금속 양이온의 원자가 상태가 전기적 특성의 척도가 될 수 있다.
얼마 후에 Sakabe는 티타늄 이온은 환원 방지에 대한 Herbert의 이전의 연구에 대하여 알게 되었고, 이것이 팔라듐과 은-팔라듐 전극을 저렴한 니켈 기초의 전극 재료로 대체하는데 관심을 가지게 하였다.
이전에 사용되던 은-팔라듐 기초 전극 시스템은 기체 가열과 융화성을 가지므로, 결과적으로 Ti4+에서 Ti3-로의 환원은 전혀 문제가 되지 않았다. 낮게 가열된 유전체 요소들이 은-팔라듐 전극 합금안의 팔라듐의 양을 감소시켜 왔기 때문에 전극의 값은 매우 고가였다.
이것은 특히 높은 전기용량의 값을 가지는 경우에, 높은 전극 층 때문에 그 비용이 엄청나게 비싸게 되었다. 반도체 BaTiO3의 경우, CaO도핑이 개발의 시발점이었고, 이 현상에 대한 추가의 연구를 이끌었다. Sakabe에 의한 최초의 니켈 기초의 BMEs의 가열은 1974년에 이루어졌다.
금속 니켈 전극의 사용을 가능하게 하기 위해서는, Ni-NiO 선 이하의 온도와 대기 조건의 환원 조건에서 가열되어져야 한다. Ni-NiO선과 TiO2-Ti2O3 평형 산소 분압 경계가 매우 근접해 있기 때문에, 환원 반응억제제가 첨가되지않는 한, 요소 중의 TiO2의 환원 없이 금속니켈을 유지하는 가열조건을 사용하는 것은 불가능하다.
Ti4+의 환원은 극도의 경우에 유전체 손실을 증가시키고, 절연저항과 반도체적 특성을 저하시키는 결과를 가져온다. 그러나 반도체 BaTiO3를 만들기 위해 시도되었다가 실패한 여러 실험의 경험에 의해, CaO가 첨가제로써 사용되었다.
1970년 중반에서 1990년대 중반에는 환원반응이 일어나지 않는 세라믹 조성의 개발이 풍부한 시기였다. Burn과 Maher는 1975년에 도프제로써 망간을 사용하여 고 저항 BaTiO3의 소결을 시연해 보였다. 같은 시기에 1.005
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