Neues SCHOTT Dielektrikum bei kurzen Pulsen und hohen Frequenzen im Hochleistungsbereich einsetzbar

Der internationale Technologiekonzern SCHOTT hat seine Familie dielektrischer Werkstoffe um die POWERAMIC^® N150 Glaskeramik erweitert. POWERAMIC^® umfasst eine Familie extrem homogener, porenfreier Glaskeramiken für Dielektrika. Diese ermöglichen im Vergleich zu anderen Materialien eine außerordentlich hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit.

Die Energiespeicherdichte von POWERAMIC übersteigt diejenige heutiger Kondensator-Lösungen bis zu zehnfach. Durch ihre exzellenten dielektrischen Eigenschaften, selbst bei hohen Temperaturen, ermöglichen sie im Hochspannungsbereich in Anwendungen als passive Komponenten wie Kondensatoren eine signifikant kleinere und leichtere Bauweise.

Zu den Vorteilen der neuen POWERAMIC^® N150 Glaskeramik gehört die besonders hohe Konstanz der dielektrischen Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Keramiken, also die sehr geringe Abhängigkeit des Speichervermögens und des Verlustes über einen deutlich größeren Temperatur- und Frequenzbereich hinweg.

Dies eröffnet vor allem auch Potenzial in gepulsten Anwendungen mit kurzer Pulsdauer und steilen Pulsflanken. Aufgrund dieser Produkteigenschaften ergeben sich im Hochspannungsbereich einen Vielzahl von neuen Anwendungen, zum Beispiel Messwandler in Hochspannungsnetzen, Prüfkondensatoren sowie Filter- und Schwingkreiskondensatoren.

„Unsere POWERAMIC^® N150 Glaskeramik ist ein hoch stabiles Dielektrikum, geeignet auch für Anwendungen bei extrem hohen Frequenzen, das auf die bereits eingeführten Materialvorteile der POWERAMIC^® Familie aufbaut“, erklärt Dr. Martin Letz, Senior Principal Scientist bei SCHOTT Research & Technology Development, und fügt hinzu: „Es gibt ebenfalls Keramiken mit ähnlichen Materialeigenschaften auf dem Markt. Allerdings ermöglicht erst der Einsatz von Glaskeramik mit seiner hohen elektrischen Durchschlagsfestigkeit die kompakteren Designs, die für die neuen Anwendungs-bereiche notwendig sind.“

Die POWERAMIC^® Materialfamilie von SCHOTT erfüllt die RoHS-Richtlinie und ist frei von Blei und Halogenen.

Weitere Informationen: http://www.schott.com/epackaging/english/glass/poweramic-glass-ceramic-dielectrics.html

Zum Hintergrund:

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 elektrische Energie 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 von SCHOTT 2014 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 ermöglicht. Ihre Energiespeicherdichte übersteigt diejenige heutiger Kondensator-Lösungen bis zu zehnfach. So ist es möglich, kleinere und leichtere Kondensatoren zu bauen“, so Letz. “Die Nano-Struktur der Kristalle, die unter eng kontrollierten Bedingungen aus der vollständig amorphen Glasphase auskristallisiert werden, verbessert die dielektrische Durchschlagsfestigkeit und vergrößert den Temperatureinsatzbereich im Vergleich zu Keramikkondensatoren.”

SCHOTT ist weltweit führender Lieferant von Glaskeramiken wie ZERODUR^® Glaskeramik mit extrem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten für den Einsatz als Spiegelsubstrat in Weltraumteleskopen, CERAN^® Glaskeramik-Kochflächen, ROBAX^® Feuersichtscheiben für Kamine und Kachelöfen sowie NEXTREMA^® Glaskeramik für anspruchsvolle industrielle Anwendungen. Durch Anwendung desselben Herstellungsprinzips auf andere chemische Zusammensetzungen des Rohmaterials entwickelte SCHOTT eine neue Klasse von Hochleistungsdielektrika. POWERAMIC^® Glaskeramiken sind Titanat-basiert. Als Glaskeramiken werden sie in einem zweistufigen Prozess hergestellt. Zuerst wird ein transparentes Glas mit einer vollständig amorphen, porenfreien Struktur geschmolzen. Im zweiten Schritt wird ein exakt definiertes Zeit-Temperaturprofil angewendet, um Kristalle in Nano-Größe innerhalb des Glases zu züchten. Ihre einzigartigen Eigenschaften werden mithilfe hoch spezifizierter und kontrollierter chemischer Zusammensetzungen und Prozesse erzielt, die enge Toleranzen und zuverlässig stabile Qualität ermöglichen.

POWERAMIC^® 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 kundenspezifische Designs, um individuelle Ansprüche zu erfüllen.

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ÜBER SCHOTT

SCHOTT ist ein international führender Technologiekonzern auf den Gebieten Spezialglas und Glaskeramik. Mit der Erfahrung von über 130 Jahren herausragender Entwicklungs-, Material- und Technologiekompetenz bietet das Unternehmen ein breites Portfolio hochwertiger Produkte und intelligenter Lösungen an. Damit ist SCHOTT ein innovativer Partner für viele Branchen, zum Beispiel die Hausgeräteindustrie, Pharmazie, Elektronik, Optik, Automotive und Aviation. SCHOTT hat das Ziel, mit seinen Produkten zu einem wichtigen Bestandteil im Leben jedes Menschen zu werden. Das Unternehmen setzt auf Innovationen und nachhaltigen Erfolg. Mit Produktions- und Vertriebsstandorten in 35 Ländern ist der Konzern weltweit präsent. Rund 15.400 Mitarbeiter erwirtschafteten im Geschäftsjahr 2013/2014 einen Umsatz von 1,87 Milliarden Euro. Die Muttergesellschaft SCHOTT AG hat ihren Hauptsitz in Mainz und ist zu 100 Prozent im Besitz der Carl-Zeiss-Stiftung. Als Stiftungsunternehmen nimmt SCHOTT eine besondere Verantwortung für Mitarbeiter, Gesellschaft und Umwelt wahr.

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