Стеатитовая керамика. Керамика, особенно марки Б-17, по-прежнему широко используется для изготовления высокочастотных высоковольтных конструкций.
Этому способствуют не только низкая стоимость сырья, но и высокие электрические и механические свойства, малые диэлектрические потери и сравнительно небольшая диэлектрическая проницаемость, высокая температурная стойкость, отсутствие в ряде случаев открытой пористости, плотное строение материала и способность обеспечения высокого класса чистоты поверхности.
Исключительное значение для высокочастотных конструкций приобретает короно- и дугостойкость стеатитовой керамики, особенно с глазурованной поверхностью.
Отклонения в значениях tgδ могут быть связаны с наличием воздушных включений в керамике.
Под действием сильных электрических полей в воздушных отключениях происходят разряды. Число разрядов в единицу времени зависит от размеров и формы полости, oт частоты и напряженности электрического поля, от удельной проводимости и диэлектрической проницаемости керамики.
Во время пробоя газа в поре размерами менее 0,1 мм напряженность электрического поля в полости убывает до нуля. При разряде в крупной поре напряженность уменьшается, лишь и небольшой области.
Разряды в воздушных включениях приводят к дополнительным затратам энергии и к увеличению tgδ. В сильных высокочастотных полях ионизация газа в порах может вызвать разогревание и раскалывание твердых диэлектриков.
Величина tgδ и зависимости tgδ= f(E) связаны с количеством и размерами пор. При определении зависимости tgδ от напряженности поля необходимо принимать во внимание, что в различных по размерам порах пробой в газе происходит при разных напряженностях. Распределение пор и их размеры влияют на зависимость tgδ = f(E). Этим, в частности, обусловлены некоторые расхождения в значениях tg 6 у одинаковых материалов, изготовленных на разных заводах.
Стеатитовая керамика марки Б-17 имеет температуру спекания 1310 ... 1370° С и плотность около 3 г/см3. При диэлектрической проницаемости 6,0... 6,5 тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц и температуре 20° С составляет 0,0006. На практике значение tg δ = 0,0008 ... 0,002. Керамика при t = 100° С имеет удельное объемное сопротивление р = I017 Ом-м. ТКЛР в интервале температур 20.. . 100° С составляет (7,0... 7,5) - 106 К-1 и имеет предел прочности при статическом изгибе 137... 147 МПа. Усадочные коэффициенты При спекании: 1,11 ... 1,12 — на водной связке по контуру, 2 ... ... 5 — по высоте, 1,12 ... 1,13 — на поливиниловом спирте, 1,14 ... 1,16 — на парафиновой связке по контуру, 1,15 ... 1,16 — по высоте.
Носителями электрического поля в керамике могут быть электроны или ионы. Может наблюдаться и смешанная проводимость.
Подвижность электронов обычно на много порядков больше подвижности ионов. Для стеатитовой керамики марки Б-17 электрическая проводимость имеет ионный характер и перенос происходит за счет Na, Mg и Са.
При высоких напряженностях постоянного электрического ноля и повышенных температурах в высокочастотной керамике возникает явление ползучести — медленное возрастание электрической проводимости во времени, которая может привести к пробою керамики.
Указанные явления имеют место в радиотехнической аппаратуре, когда помимо высокочастотной присутствует постоянная составляющая.
Резкое снижение поверхностного сопротивления изоляции керамики наблюдается при относительной влажности выше 70... 75% на загрязненной поверхности. При высокой влажности воздуха примеси в виде солей диссоциируют и создают проводящую пленку на поверхности. Значение поверхностного сопротивления повышают покрытием глазурью. Эффект достигается благодаря гидрофобности поверхности, препятствующей осаждению пыли, δи смачиванию керамики.
Зависимость tg= f(E) в диапазоне температур 26... ... 180° С почти прямолинейна.
При наличии постоянной и переменной составляющих напряженности электрического поля значение tgδ изменяется незначительно.
Зависимость tg δ от напряженности при значениях f = 7... ... 20 МГц, нормальной температуре и Е = 0,1 .. .0,4 МВ/м изменяется в пределах (3... 4) с небольшим максимальным значением при Е = 0,15 ... 0,2 МВ/м [7].
Появление максимальных значений при tgδ= f(E) можно объяснить ионизационными процессами в газовых включениях керамики. При увеличении частоты максимумы смещаются в сторону меньшей напряженности. То же происходит при возрастании температуры окружающей среды. Температурное смещение амплитуды, очевидно, связано с некоторым снижением электрической прочности воздуха в порах при увеличении температуры.
