Glaskeramiken als Dielektrika in Kondensatoren

Kondensatoren sind passive elektrische Komponenten, die Energie in Form eines elektrostatischen Feldes im Dielektrikum zwischen Metallkontakten speichern. Sie werden häufig in Stromversorgungssystemen genutzt, die Frequenz oder Spannungsniveau umwandeln, um die Spannung und den Stromfluss zu puffern, zu stabilisieren oder zu koppeln. Hierbei steigt vor allem der Bedarf an Hochspannungskondensatoren, zum Beispiel für Excimer Laser in industriellen oder medizinischen Anwendungen, für medizinische Röntgengeräte, für die Hochspannungsversorgung bei industriellen Anwendungen oder in Stromnetzen für erneuerbare Energie.

Höhere Spannungen und Stromdichten führen jedoch zu einer steigenden thermischen Belastung. Heutige Kondensatortechnologien für Hochspannungsanwendungen basieren meist auf z.B. Polypropylen (PP) oder N4700 Keramiken. Beide sind auf Betriebstemperaturen unter 90° C limitiert, entweder aufgrund ihres Verlustes an Kapazität (N4700) oder an Zuverlässigkeit (PP) bei zunehmender Wärme. Die neu von Schott eingeführte Klasse der Poweramic Werkstoffe zeigt eine höhere Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Energiespeicherdichte und die dielektrischen Eigenschaften in einem erweiterten Temperaturbereich.

„Poweramic Glaskeramiken sind porenfrei und extrem homogen, was ihre hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit unterstützt. Ihre Energiespeicherdichte übersteigt diejenige heutiger Kondensator-Lösungen bis zu zehnfach. So ist es möglich, kleinere und leichtere Kondensatoren zu bauen”, sagt Dr. Martin Letz, Senior Principal Scientist bei Schott Research & Technology Development. „Die Nano-Struktur der Kristalle, die unter eng kontrollierten Bedingungen aus der vollständig amorphen Glasphase auskristallisiert werden, verbessert die dielektrischen Eigenschaften bei höheren Feldstärken und vergrößert den Temperatureinsatzbereich im Vergleich zu Keramikkondensatoren.”

PoweramicTM Glaskeramik wird als qualifiziertes Halbzeug für den Bau von Kondensatoren geliefert, bei Bedarf auch in metallisierter Form. Hierbei können alle marktüblichen Kondensatorbauformen bedient werden wie Doorknob/Hockey Puck Kondensatoren, SLC (Single Layer Capacitors) oder als SMD (Surface Mount Device) Kondensatoren sowie auch kundenspezifischen Designs, um individuelle Ansprüche zu erfüllen.

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