Cerâmica (Sep 2005)
Microstructure and dielectric properties of dysprosium-doped barium titanate ceramics Microestrutura e propriedades dielétricas de cerâmicas de titanato de bário dopado com disprósio
Abstract
The substitution behavior and lattice parameter of barium titanate between solid_solubility with a dopant concentration in the range of 0.25 to 1.5 mol% are studied. The influences of dysprosium-doped fraction on the grain size and dielectric properties of barium titanate ceramic, including dielectric constant and breakdown electric field strength, are investigated via scanning electronic microscopy, X-ray diffraction and electric property tester. The results show that, at a dysprosium concentration of 0.75 mol%, the abnormal grain growth is inhibited and the lattice parameters of grain rise up to the maximum because of the lowest vacancy concentration. In addition, the finegrain and high density of barium titanate ceramic result in its excellent dielectric properties. The relative dielectric constant (25 °C) reaches to 4100. The temperature coefficient of the capacitance varies from -10 to 10% within the temperature range of -15 °C -100 °C, and the breakdown electric field strength (alternating current) achieves 3.2 kV/mm. These data suggest that our barium titanate could be used in the manufacture of high voltage ceramic capacitors.Foram estudados o comportamento da substituição e o parâmetro de rede de titanato de bário da solubilidade sólida com uma concentração de dopante na faixa 0,25-1,5 mol%. As influências da fração do dopante disprósio no tamanho de grão e nas propriedades dielétricas da cerâmica de titanato de bário, incluindo constante dielétrica e rigidez dielétrica foram investigadas por meio de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e teste de propriedades elétricas. Os resultados mostram que a uma concentração de disprósio de 0,75 mol% o crescimento anormal de grão é inibido e os parâmetros de rede aumentam até um máximo devido a menor concentração de vacâncias. Além disso, as cerâmicas de grãos pequenos e alta densidade resultam em excelentes propriedades dielétricas. A constante dielétrica relativa (25 °C) atinge um valor de 4100. O coeficiente de temperatura da capacitância varia de -10 a 10% na faixa de temperatura de -15 °C a 100 °C, e o valor de rigidez dielétrica (corrente alternada) atinge 3,2 kV/mm. Estes resultados sugerem que o titanato de bário preparado pode ser usado na fabricação de capacitores de alta voltagem.
Keywords
