Относительное изменение реверсивной диэлектрической проницаемости для некоторых керамических материалов с максимальной  при различных напряженностях постоянного электрического поля

Наименование материала	/о, %, при 20оС
	Е = 1 кВ/мм	Е = 3 кВ/мм
ВС-1	–55	–85
ВС-1А	–50	–85
ВС-4	–35	–70
БКИ	–65	–90
БЦН	–85	–95
Т-11000	–80	–90
Т-4000	–45	–70
ЛБН	–40	–80

Так, для керамики Т-8000 (основа – ВаТiO₃–ВаZrО₃, Т_с = 30–35°С) изменение  достигает 30–40%. Старение керамики может быть ускорено, если ее подвергнуть воздействию ионизирующих излучений, в особенности облучению потоком электронов. В общем виде зависимость диэлектрической проницаемости от времени при облучении показана на рис. 129.

Влияние облучения на процесс старения можно объяснить, если принять, что в основе этого процесса лежит накопление электрических зарядов на поверхности и несовершенствах зерен керамики. Возникающее при этом сильное электрическое поле, порядка 10⁵ В/см, обусловливает перестройку доменной структуры и соответствующее изменение  керамики в целом, т.е. процесс установления равновесной конфигурации доменов является вторичным процессом, контролируемым накоплением заряда на ловушках, сконцентрированных в приповерхностных слоях зерен и на неоднородностях и дефектах керамики. Ускорение процесса старения под действием облучения может быть вызвано резким (на порядки) возрастанием темпа генерации свободных электронов.

На рис. 130 приведены зависимости емкости конденсаторов из материала Т-8000 от времени – естественное старение (кривые 1, 2, 3) и старение облученных образцов (кривые 1^, 2, 3^).

Рис. 129. Радиационно-стимулированное старение сегнетокерамики

Рис. 130. Радиационно-стимулированное старение образцов конденсаторов К10-17 из керамики Т-8000

Видно, что значения емкости, свойственные конденсаторам через 500 суток хранения, достигаются практически сразу же после их облучения потоком электронов с энергией ~1 МэВ при плотности потока электронов от 210¹³ см²/с до 410¹³ см²/с. Старение керамики практически несущественно, если температура хранения превышает точку Кюри, что характерно для большинства современных материалов.

Пьезоэлектрический эффект конденсаторной керамики является нежелательным, так как он может привести к возникновению паразитной генерации сигналов конденсаторами, вмонтированными в аппаратуру, при воздействии на нее механических нагрузок. Конденсаторные материалы, являющиеся по своей природе сегнетоэлектриками с размытым фазовым переходом, обладают относительно небольшим пьезоэффектом. Для образцов материалов, описанных выше, при их предварительной поляризации сильным полем величина пьезомодуля d₃₁ = (0,3...2,5)10^11 Кл/Н, что в несколько раз меньше, чем для ВаТiO₃. Однако наиболее важным для практики является то обстоятельство, что керамика приобретает незначительный пьезоэффект при воздействии постоянных полей сравнительно небольшой величины или сильных полей, но действующих в течение небольшого времени (рис. 131).

Так, воздействие на монолитные конденсаторы группы Н90 постоянного испытательного напряжения величиной (2…4)U_н, приложенного к конденсаторам в течение 10 с, вызывало заметную ЭДС конденсаторов при вибрационной нагрузке (после усиления генерируемого сигнала ЭДС составляла до 500 мкВ). Пьезоэффект конденсаторов может быть ликвидирован посредством их прогрева при температуре 150°С в течение 1–2 ч без какого-либо ухудшения качества изделий.

Рис. 131. Зависимость пьезомодуля керамики титаната бария от величины и длительности приложения поляризующего поля. Время приложения поля: 1 – 60 мин; 2 – 10 мин

Частотные характеристики  и tg материалов определяются температурным положением их точки Кюри (рис. 132). Видно, что при Т_с = 40°С рост tg материала с частотой более интенсивен, чем у ВаТiO₃, а при Т_с = 10°C – менее интенсивен.

Материалы на основе свинецсодержащих соединений. Высокие значения диэлектрической проницаемости в точке Кюри индивидуальных свинецсодержащих сегнетоэлектриков РbТiO₃, РbNb₂O₆, высокое значение спонтанной поляризации и постоянной Кюри-Вейсса некоторых из них (табл. 23), а также высокая степень размытия фазовых переходов свинецсодержащих соединений сложного состава делают их перспективными в качестве основ конденсаторных материалов с высокой диэлектрической проницаемостью. Положительным фактором являются также присущие керамике свинецсодержащих составов относительно низкие температуры спекания.

Рис. 132. Частотные зависимости  (сплошные линии) и tg (пунктирные линии) при комнатной температуре керамических материалов ВаТiO3 (1, 1), Т-8000 (Т < ТС) (2, 2) и БКИ (Т>Тс) (3, 3)

Таблица 23