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直流老化对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

赵学童 廖瑞金 李建英 王飞鹏

直流老化对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

赵学童, 廖瑞金, 李建英, 王飞鹏
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  • 在电场为3.5 kV/cm的条件下, 对CaCu3Ti4O12陶瓷进行了60 h的直流老化, 研究了老化过程对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能和电气特性的影响. J-E特性测试结果表明, 直流老化导致CaCu3Ti4O12陶瓷击穿场强、非线性系数和势垒高度明显降低. 介电性能测试结果表明, 低频介电常数和介电损耗明显增大, 并且介电损耗随频率的变化遵从Debye弛豫理论, 可分解为直流电导损耗和弛豫损耗, 直流老化主要导致了电导损耗的增加. 在低温233 K, 介电损耗谱中出现两个弛豫峰, 其活化能分别为0.10, 0.50 eV, 认为对应着晶粒和畴界的弛豫过程, 且不随直流老化而变化. 通过电模量谱对CaCu3Ti4O12陶瓷的弛豫过程进行了表征, 发现直流老化导致的界面空间电荷在外施交变电场的作用下符合Maxwell-Wagner极化效应, 并在低频区形成新的弛豫峰. 在高温323-473 K的阻抗谱中, 晶界弛豫峰在直流老化后明显向高频移动, 其对应的活化能从1.23 eV 下降到0.72 eV, 晶界阻抗值下降了约两个数量级. 最后, 建立了CaCu3Ti4O12陶瓷的阻容电路模型, 分析了介电弛豫过程与电性能之间的关联.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:51407019)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:106112015CDJZR155509)和访问学者基金(批准号:2007DA10512713408)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-10
  • 修回日期:  2015-02-03
  • 刊出日期:  2015-06-05

直流老化对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

  • 1. 重庆大学, 输变电装备及系统安全与新技术国家重点实验室, 重庆 400044;
  • 2. 西安交通大学, 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号:51407019)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:106112015CDJZR155509)和访问学者基金(批准号:2007DA10512713408)资助的课题.

摘要: 在电场为3.5 kV/cm的条件下, 对CaCu3Ti4O12陶瓷进行了60 h的直流老化, 研究了老化过程对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能和电气特性的影响. J-E特性测试结果表明, 直流老化导致CaCu3Ti4O12陶瓷击穿场强、非线性系数和势垒高度明显降低. 介电性能测试结果表明, 低频介电常数和介电损耗明显增大, 并且介电损耗随频率的变化遵从Debye弛豫理论, 可分解为直流电导损耗和弛豫损耗, 直流老化主要导致了电导损耗的增加. 在低温233 K, 介电损耗谱中出现两个弛豫峰, 其活化能分别为0.10, 0.50 eV, 认为对应着晶粒和畴界的弛豫过程, 且不随直流老化而变化. 通过电模量谱对CaCu3Ti4O12陶瓷的弛豫过程进行了表征, 发现直流老化导致的界面空间电荷在外施交变电场的作用下符合Maxwell-Wagner极化效应, 并在低频区形成新的弛豫峰. 在高温323-473 K的阻抗谱中, 晶界弛豫峰在直流老化后明显向高频移动, 其对应的活化能从1.23 eV 下降到0.72 eV, 晶界阻抗值下降了约两个数量级. 最后, 建立了CaCu3Ti4O12陶瓷的阻容电路模型, 分析了介电弛豫过程与电性能之间的关联.

English Abstract

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