Keramikdielektrika

Keramikdielektrika sind elektrische Isolationsmaterialien, die aus keramischen Werkstoffen bestehen. Sie zeichnen sich durch eine hohe spezifische Anregungsfähigkeit, eine große Schildernfestigkeit und eine stabile Wärmeleitfähigkeit aus, wodurch sie in einer Vielzahl von elektronischen Bauteilen eingesetzt werden. Die Dielektrizitätskonstante εr dieser Materialien kann von ein wenig über 4 bis zu mehreren tausend Werten reichen, wobei typische keramische Isolatoren Werte zwischen 4 und 10 aufweisen. Durch gezielte Legierung und Mikrostrukturmodulation lassen sich die Dielektrikparameter weiter optimieren.

Die Anwendungen von Keramikdielektrika umfassen herkömmliche Elektroüberspannungsschutzgeräte, Kondensatoren, Filter, Sensoren, Hochspannungs-Transformatoren und Hochspannungs-Feinspannungsmodulatoren. Ihre hohe Temperaturbeständigkeit ermöglicht deren Einsatz in Hochtemperaturoperationen, während ihre geringen Verluste die Effizienz elektrischer Systeme erhöhen. In der Feinspannungstechnik dienen sie häufig als Spannungsabnehmer, da sie bei hoher Spannungsbelastung wenig Wärme erzeugen.

Relativ zur Technik erfolgt die Entwicklung von dielektrischen Keramiken kontinuierlich weiter. Durch die Arbeit an Piezoelektrik und Ferroelektrik können die Spannungsabnehmer in Multifunktionale Bauelemente überführt werden. In der Forschung steht die Kombination von metallischen Nanopartikeln mit keramischen Matrizen zur Substanzversiegelung und zur Steigerung der Durchschlagfestigkeit im Fokus. Diese Fortschritte sollen die Leistung und Zuverlässigkeit der Keramikdielektrika in Hochspannungsanwendungen weiter steigern.