Вплив дисперсності карбіду кремнію на діелектричні характеристики,  теплопровідність і поглинання  мікрохвильового випромінювання  вільно спечених композитів AlN–(20–50)% SiC

Анотація

Область застосування керамічних діелектриків у різних приладах і пристроях мікрохвильової електроніки визначається такими властивостями, як діелектрична проникність, коефіцієнт діелектричних втрат, теплопровідність та рівень поглинання. Композити на основі AlN з діелектричними втратами (великими значеннями тангенса діелектричних втрат tgδ від 0,1 до 0,6) є перспективним функціональним матеріалом, однак у літературі зустрічається мало публікацій, в яких докладно описані діелектричні характеристики разом з теплопровідністю матеріалів, що особливо важливо для приладів з високою вихідною потужністю. Для визначення діелектричних характеристик (ε’ і tgδ) у даній роботі застосовано резонансний метод вимірювання у циліндричному резонаторі. Коефіцієнт поглинання електромагнітної енергії L (затухання в об’ємному поглиначі по відношенню до довжини зразка поглинача) використано для порівняння поглиначів різних розмірів. Вимірювання затухання мікрохвиль у кільці поглинача, розміщеному в одному з резонаторів секції сповільнювальної системи макета лампи біжучої хвилі, проводили на панорамному вимірювачі КСХН (коефіцієнта стоячої хвилі по напрузі) та ослаблення Р2–61. У роботі наведено експериментальні значення дійсної ε’ і уявної ε” частини комплексної діелектричної проникності у вільно спечених композитах AlN–SiC із різним вмістом і розміром напівпровідникових частинок карбіду кремнію. Показано, що в композиті на основі AlN зі збільшенням вмісту SiC від 20 до 50% відбувається зростання ε’ в 1,7–2,1 рази і ε” – в 5,4–6,8 разів. Встановлено, що чим менший розмір частинок SiC, тим більшою мірою зростають ε’ і ε” у композиті при однаковому вмісті карбіду кремнію. Вивчено взаємозв’язок між теплопровідністю і коефіцієнтом поглинання електромагнітної енергії в композитах AlN–SiC. Знайдено область компромісних значень, що поєднують відносно високу теплопровідність 45–55 Вт/(м · К) і значний рівень поглинання L = 2,8–3,5 дБ/мм, що відповідає найвищому вмісту карбіду кремнію в композиті (40–50%) і мікронному діапазону розміру частинок SiC (2,3–4,4 мкм). Знайдено співвідношення між уявною частиною комплексної діелектричної проникності і коефіцієнтом поглинання електромагнітної енергії L (дБ/мм) =  , що дозволяє визначити поглинання за відомою величиною ε” на частоті 3,3 ГГц.