陶瓷多层电容器制造技术

说明了一种陶瓷多层电容器（1），包括具有第一材料的第一电容器单元（2，201，202）并且包括具有第二材料的第二电容器单元（3，301，302）。第一电容器单元（2，201，202）和第二电容器单元（3，301，302）电并联。第一材料在施加低电压的情况下具有大介电常数（K）并且第二材料在施加高电压的情况下具有大介电常数（K）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
说明了一种适用于高功率应用的陶瓷多层电容器。该多层电容器例如可以用作AC/DC或DC/AC转换器中的滤波元件。
技术介绍
公知有聚合物膜电容器和陶瓷电容器，例如所谓的X7R电容器。
技术实现思路
要解决的任务是说明一种具有高功率密度的电容器。说明了一种具有第一和第二电容器单元的陶瓷多层电容器，所述第一和第二电容器单元电并联。第一电容器单元具有第一材料，并且第二电容器单元具有第二材料。第一材料优选地不同于第二材料。例如，该电容器在OV至2000V的电压范围中运行。该电容器优选地在OV至700V的电压范围中运行。第一材料在施加低电压的情况下具有大的介电常数，并且第二材料在施加高电压的情况下具有大的介电常数。用术语“低电压”优选地表示处于所使用的电压范围的下部范围中、例如在所使用的电压范围的下三分之一中的电压。例如，下部电压范围对应于OV/μπι至3ν/μπι的场强范围。用术语“高电压”优选地表示处于所使用的电压范围的上部范围中、例如在所使用的电压范围的上三分之一中的电压。例如，上部电压范围对应于5V/ μ m直至第二材料的击穿场强的场强范围。用术语“大介电常数”优选地表示高于值500、特别优选高于值1000的介电常数。例如，第一材料在所使用的电压范围的下部范围中具有大于500、例如大于5000、优选大于10000的介电常数。例如，第二材料在所使用的电压范围的上部范围中具有大于2000、优选大于5000的介电常数。例如，第一材料在低电压下具有介电常数的最大值，并且第二材料在高电压下具有介电常数的最大值。多层电容器优选地由于电容器单元的并联而在高电压和在低电压下具有大的有效介电常数。该有效介电常数可以从多层电容器的电容中计算出。下面也将多层电容器的有效介电常数简称为多层电容器的介电常数。这样的陶瓷多层电容器优选地由于并联而在整个所使用的电压范围中具有大的介电常数。例如，介电常数在电压范围的每个点处都大于500、优选大于5000。每个电容器单元本身例如都可以仅仅在所使用的电压范围的仅仅部分范围中具有大的介电常数。例如，在每个电容器单元中，介电常数根据部分范围中的电压而采取最大值。例如，第一电容器单元的介电常数在低电压下采取最大值，并且在电压上升时强烈下降。相应地，第一材料的介电常数在外部生成的场强低的情况下采取最大值，并且在场强升高时强烈地下降。例如，第二电容器单元的介电常数在施加高电压的情况下采取最大值并且在电压下降时强烈地下降。相应地，第二材料的介电常数优选在高场强下采取最大值并且在低场强下强烈地下降。第二材料例如可以被选择为使得其针对与最大运行电压相对应的场强具有最大介电常数。由于电容器单元的并联以及由此得出各个介电常数叠加成多层电容器的介电常数，可以为了获得整个多层电容器的介电常数的所期望的变化曲线而使用这样的材料，在所述材料的情况下，介电常数强烈依赖于场强。在此，尤其是也可以考虑特别低成本和易于加工的材料。在电容器的一个实施方式中，多层电容器的介电常数的电压依赖性由于电容器单元的并联而小于各个电容器单元的介电常数的电压依赖性。这优选地适用于整个所使用的电压范围、例如从OV至700V。例如，多层电容器与所述电容器单元中的每个相比具有明显更平坦的介电常数变化曲线。多层电容器优选地具有随着场强而几乎恒定的介电常数变化曲线。在这种情况下，电容器具有特别均匀的行为。 例如，第一材料是铁电的，并且第二材料是反铁电的。用术语“铁电”来表示具有铁电特性、而且优选在所使用的电压范围内具有铁电特性的材料。用术语“反铁电”来表示具有反铁电特性、而且优选在所使用的电压范围内具有反铁电特性的材料。反铁电材料优选地在低场强下具有低介电常数。在较高电压下，得出介电常数的峰值。铁电材料优选地在低场强至中场强下具有介电常数的最大值。铁电材料的介电常数优选地在场强升高时减小。例如，为第一材料使用基于钛酸钡或钡酸铅的陶瓷。例如为第二材料使用基于锆钛酸铅的陶瓷。在另一实施方式中，为第二材料使用基于铋钠的陶瓷。 在一个实施方式中，多层电容器具有至少一个温度调节器以用于调节所述电容器单元中的至少一个的温度。优选地借助于温度调节器将一个或两个电容器单元的温度调整为使得整个电容器的功率能力、尤其是功率密度尽可能大。这特别是在一种或两种材料具有强烈依赖于温度的介电常数变化曲线时是有利的。例如，介电常数随着一种或两种材料的温度具有窄带的最大值。该最大值的宽度例如处于5K至20K之间。在这种情况下，温度调节器优选地将材料的温度调整到如下的值在所述值的情况下，该材料具有处于介电常数的最大值附近的、优选地处于最大值的边沿处的介电常数。在这种情况下，可以将介电常数保持为受控值，使得实现电容器的提高的运行安全性。在一个实施方式中，第二材料在与多层电容器的最大运行电压相对应的场强下具有最大介电常数。温度调节器优选地被构造为热敏电阻。尤其是可以为此使用PTC 陶瓷(PTC 代表 positive temperature coefficient —正温度系数)。通过使用陶瓷材料，可以将温度调节器以节省空间的方式集成到陶瓷电容器中，使得可以实现电容器的小型化和功率密度提高。温度调节器所需的体积优选为非常小的。例如，为第一材料使用强烈依赖于温度的陶瓷，为第二材料使用强烈依赖于场强的陶瓷，并且为温度调节器使用PTC陶瓷。温度调节器优选地是自调节的，使得在经调整的运行电压的情况下调整所期望的温度、即调节温度。该温度优选地通过温度调节器被保持恒定。在一个实施方式中，温度调节器被设置为将所述材料中的至少一种的温度调整到如下值在该值的情况下，该材料的介电常数尽可能大。例如，该材料的介电常数在所调整的温度下采取介电常数的最大值附近的值。例如，温度调节器被设置为将第一材料的温度调整到如下值在所述值的情况下，第一材料的介电常数尽可能大。例如，该材料的介电常数在所使用的电压范围中处于最大值附近。例如，所调整的温度处于第一材料的居里温度的范围中。第二材料可以在该温度范围中例如具有处于介电常数的最大值附近的介电常数。在一个实施方式中，在所调整的温度下超过第二材料的介电常数的最大值。 在另一实施方式中，温度调节器被设置为将第二材料的温度调整到如下值在所述值的情况下，第二材料的介电常数尽可能大。例如，第二材料的介电常数在所调整的温度下采取介电常数的最大值附近的值。该温度还可以被调整为使得得到整个多层电容器的介电常数的最大值或者介电常数和损耗角中的最优值。在另一实施方式中，第一温度调节器被用于调整第一材料的温度，并且第二温度调节器被用于调整第二材料的温度。第一和第二温度调节器尤其是可以彼此去耦合，使得第一材料和第二材料的温度不同。第一和第二材料的温度优选地被调整为使得第一以及第二材料的介电常数尽可能大。例如，两种材料的介电常数在所调整的温度下在所使用的电压范围中处于介电常数的相应最大值附近。在一个实施方式中，多层电容器具有过压保护装置，该过压保护装置与电容器单元电并联。在交变电压的情况下，由于第一与第二电容器之间的并联，导致电容器单元之间的电荷交换(Umladung)。过压保护装置用于降低电压尖峰。例如，过压保护装置被构造成可变电阻器。可替代或附加于此，在一个实施方式中，多层电容器具有过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.25 DE 102010005793.2;2010.05.25 DE 10201001.陶瓷多层电容器， 包括具有第一材料的第一电容器单兀(2, 201, 202),并且包括具有第二材料的第二电容器单元(3，301，302)，其中第一材料与第二材料不同，其中第一电容器单元(2，201，202)和第二电容器单元(3，301，302)电并联，并且其中第一材料在施加低电压的情况下具有大介电常数(K)并且第二材料在施加高电压的情况下具有大介电常数(K)。2.根据权利要求I所述的多层电容器， 其中多层电容器(I)的介电常数(K)在整个所使用的电压范围中大于500。3.根据权利要求I或2之一所述的多层电容器， 其中在整个电压范围中多层电容器(I)的介电常数(K)的电压依赖性由于电容器单元(2,201,202,3,301,302)的并联而小于各个电容器单元(2，3)的介电常数(K)的电压依赖性。4.根据权利要求I至3之一所述的多层电容器， 其中第一材料具有铁电特性，并且第二材料具有反铁电特性。5.根据权利要求I至4之一所述的多层电容器， 具有至少一个温度调节器(4，401，402)以用于调节电容器单元(2，201，202，3，301，302)中的至少一个的温度。6.根据权利要求5所述的多层电容器， 其中温度调节器(4，401，402)被构造为热敏电阻。7.根据权利要求5或6之一所述的多层电容器， 其中温度调节器(4，401，402)被设置为将所述材料中的至少一种的温度调整到这样的值，在该值的情况下，该材料的介电常数(K)在所使用的电压范围中处于最大值附近。8.根据权利要求5至7之一所述的多层电容器， 具有第一温度调节器(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：A特斯蒂诺，G恩格尔，C霍夫曼，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：