세라믹 콘덴서에서의 절연파괴는 부품의 신뢰도 평가에 있어서 매우 중요하며, 절연파괴 기구를 규명하기 위해선 부분방전에 대한 연구가 필수적이다. 현재 대부분의 세라믹 콘덴서는 티탄산바륨을 주원료로 제조되고 있으며, 최근에는 티탄산바륨 소결체에서도 부분방방전이 관찰되고 있다. 따라서 본 연구에서는 티탄산바륨의 미세구조가 부분방전 및 절연파괴 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 기공의 크기를 조절하기 위하여 $1300\,^\circ\!C$ 부터 $1450\,^\circ\!C$ 까지 $50\,^\circ\!C$간격으로 소결하였으며, 절연파괴 및 부분방전 개시전압을 측정하였다. 중요한 실험결과로서, 소결 온도 증가에 따라 기공 크기가 증가했고, 그에 따라 부분방전 개시 전압과 절연파괴 전압이 감소하였다. 이는 고온($>1400\,^\circ\!C$)에서 소결된 티탄산바륨의 큰 기공이 부분방전 개시전압을 낮추고, 그에 따라 절연파괴 전압을 낮추는데 기여했음을 알게 해준다. ...
세라믹 콘덴서에서의 절연파괴는 부품의 신뢰도 평가에 있어서 매우 중요하며, 절연파괴 기구를 규명하기 위해선 부분방전에 대한 연구가 필수적이다. 현재 대부분의 세라믹 콘덴서는 티탄산바륨을 주원료로 제조되고 있으며, 최근에는 티탄산바륨 소결체에서도 부분방방전이 관찰되고 있다. 따라서 본 연구에서는 티탄산바륨의 미세구조가 부분방전 및 절연파괴 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 기공의 크기를 조절하기 위하여 $1300\,^\circ\!C$ 부터 $1450\,^\circ\!C$ 까지 $50\,^\circ\!C$간격으로 소결하였으며, 절연파괴 및 부분방전 개시전압을 측정하였다. 중요한 실험결과로서, 소결 온도 증가에 따라 기공 크기가 증가했고, 그에 따라 부분방전 개시 전압과 절연파괴 전압이 감소하였다. 이는 고온($>1400\,^\circ\!C$)에서 소결된 티탄산바륨의 큰 기공이 부분방전 개시전압을 낮추고, 그에 따라 절연파괴 전압을 낮추는데 기여했음을 알게 해준다. 압전 세라믹스의 분극도중 미세균열이 발생하고 있으며, 이 미세균열의 양은 분극전개나 이방성(tetragonality)이 커지면 더욱 증가한다. 그러나 이러한 미세균열 형성기구는 아직 명확하지 않다. 특히 미세균열이 분역벽에서 발생할 지, 아니면 결정입계에서 발생할 지 명확하지 않다. 이를 명확히 하기 위해, 결정립 크기가 다른 시편에 높은 직류 전압을 인가하여 전기적 미세균열을 관찰하였다. 분극도중 발생하는 전기적인 미세균열은 입계에서 생성하여 결정립속으로 전파되며, 이 미세균열의 양은 분극전계와 분극시간과 같은 외적 가혹함이나 결정립 크기가 증가함에 따라 많아졌다.
세라믹 콘덴서에서의 절연파괴는 부품의 신뢰도 평가에 있어서 매우 중요하며, 절연파괴 기구를 규명하기 위해선 부분방전에 대한 연구가 필수적이다. 현재 대부분의 세라믹 콘덴서는 티탄산바륨을 주원료로 제조되고 있으며, 최근에는 티탄산바륨 소결체에서도 부분방방전이 관찰되고 있다. 따라서 본 연구에서는 티탄산바륨의 미세구조가 부분방전 및 절연파괴 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 기공의 크기를 조절하기 위하여 $1300\,^\circ\!C$ 부터 $1450\,^\circ\!C$ 까지 $50\,^\circ\!C$간격으로 소결하였으며, 절연파괴 및 부분방전 개시전압을 측정하였다. 중요한 실험결과로서, 소결 온도 증가에 따라 기공 크기가 증가했고, 그에 따라 부분방전 개시 전압과 절연파괴 전압이 감소하였다. 이는 고온($>1400\,^\circ\!C$)에서 소결된 티탄산바륨의 큰 기공이 부분방전 개시전압을 낮추고, 그에 따라 절연파괴 전압을 낮추는데 기여했음을 알게 해준다. 압전 세라믹스의 분극도중 미세균열이 발생하고 있으며, 이 미세균열의 양은 분극전개나 이방성(tetragonality)이 커지면 더욱 증가한다. 그러나 이러한 미세균열 형성기구는 아직 명확하지 않다. 특히 미세균열이 분역벽에서 발생할 지, 아니면 결정입계에서 발생할 지 명확하지 않다. 이를 명확히 하기 위해, 결정립 크기가 다른 시편에 높은 직류 전압을 인가하여 전기적 미세균열을 관찰하였다. 분극도중 발생하는 전기적인 미세균열은 입계에서 생성하여 결정립속으로 전파되며, 이 미세균열의 양은 분극전계와 분극시간과 같은 외적 가혹함이나 결정립 크기가 증가함에 따라 많아졌다.
Dielectric breakdown is one of the primary drawbacks for ceramic capacitors. The majority of ceramic capacitors are still fabricated with $BaTiO_3$. In ceramics, breakdown is caused by electrical discharges. Recently, the partial discharges in $BaTiO_3$ have been investigated. In order to investigat...
Dielectric breakdown is one of the primary drawbacks for ceramic capacitors. The majority of ceramic capacitors are still fabricated with $BaTiO_3$. In ceramics, breakdown is caused by electrical discharges. Recently, the partial discharges in $BaTiO_3$ have been investigated. In order to investigate the correlations between partial discharge, breakdown, and microstructure of the ferroelectric ceramics, breakdown and partial discharge inception field were measured for $BaTiO_3$ ceramics which have different pore size distribution. The $BaTiO_3$ ceramics used in this study were sintered at either $1300\,^\circ\!C,\; 1350\,^\circ\!C,\; 1400\,^\circ\!C$ or $1450\,^\circ\!C$ to vary pore size distribution. Pore size of barium titanate ceramics increased with sintering temperature. The breakdown field and partial discharge inception field decreased with increase of sintering temperature. This means that the large pores in over-fired $BaTiO_3$, having relatively low inception voltage of partial discharge, lowered the breakdown field. Electrical microcracks have been observed in pole PZT and $BaTiO_3$ ceramics. It, however, has not been certain whether the microcracks occur at the grain boundaries or at the blocked domain boundaries. In order to clear it, grain size dependence of the electrical microcracking should be studied. High dc field was applied to $BaTiO_3$ ceramics which have different grain size. During poling of $BaTiO_3$, microcracks occur at the grain boundaries and propagate into the grains. The amounts of them become larger with increasing the extrinsic parameters such as poling field and time, or the intrinsic parameters such as tetragonality and grain size.
Dielectric breakdown is one of the primary drawbacks for ceramic capacitors. The majority of ceramic capacitors are still fabricated with $BaTiO_3$. In ceramics, breakdown is caused by electrical discharges. Recently, the partial discharges in $BaTiO_3$ have been investigated. In order to investigate the correlations between partial discharge, breakdown, and microstructure of the ferroelectric ceramics, breakdown and partial discharge inception field were measured for $BaTiO_3$ ceramics which have different pore size distribution. The $BaTiO_3$ ceramics used in this study were sintered at either $1300\,^\circ\!C,\; 1350\,^\circ\!C,\; 1400\,^\circ\!C$ or $1450\,^\circ\!C$ to vary pore size distribution. Pore size of barium titanate ceramics increased with sintering temperature. The breakdown field and partial discharge inception field decreased with increase of sintering temperature. This means that the large pores in over-fired $BaTiO_3$, having relatively low inception voltage of partial discharge, lowered the breakdown field. Electrical microcracks have been observed in pole PZT and $BaTiO_3$ ceramics. It, however, has not been certain whether the microcracks occur at the grain boundaries or at the blocked domain boundaries. In order to clear it, grain size dependence of the electrical microcracking should be studied. High dc field was applied to $BaTiO_3$ ceramics which have different grain size. During poling of $BaTiO_3$, microcracks occur at the grain boundaries and propagate into the grains. The amounts of them become larger with increasing the extrinsic parameters such as poling field and time, or the intrinsic parameters such as tetragonality and grain size.
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