Els dielèctrics ceràmics constitueixen una branca vital de la ceràmica electrònica, utilitzada principalment en la fabricació de materials dielèctrics per a diversos tipus de condensadors. Les seves característiques bàsiques inclouen una elevada constant dielèctrica, baixa pèrdua dielèctrica i característiques de temperatura estables.
Tipus de constant dielèctrica alta (classe I)
Utilitzant titanat de bari (BaTiO₃) com a material bàsic, es formen solucions sòlides mitjançant el dopatge d'elements com l'estronci (Sr) i el calci (Ca), permetent un canvi brusc de la constant dielèctrica a prop de la temperatura de Curie. Els materials típics, com el sistema BaTiO₃-SrTiO₃, poden aconseguir constants dielèctriques que oscil·len entre 1.000 i 3.000; tanmateix, la seva estabilitat a la temperatura és relativament pobre.
Aquests materials s'apliquen àmpliament en condensadors ceràmics multicapa (MLCC) i són especialment adequats-per a aplicacions d'electrònica de consum que requereixen una alta densitat de capacitat-, com ara circuits de filtratge de potència en telèfons intel·ligents i tauletes.
Tipus de compensació de temperatura (classe II)
Basats en titanat de magnesi (MgTiO₃) o titanat d'estronci (SrTiO₃), aquests materials aconsegueixen una variació lineal de la constant dielèctrica amb la temperatura controlant la mida del gra i les relacions de dopatge. Els materials típics, com el sistema MgTiO₃-CaTiO₃, presenten un rang de constant dielèctrica de 15 a 200 i un coeficient de temperatura de fins a ±220 ppm/grau.
En comparació amb el tipus d'alta constant dielèctrica, aquests materials presenten una pèrdua dielèctrica menor (menys o igual a 0,001), cosa que els fa adequats per a aplicacions de processament de senyals d'alta-freqüència.
Tipus de semiconductor (classe III)
En introduir impureses acceptores (com Mn o Nb) en una matriu de titanat de bari, es forma una capa límit de gra semiconductor; això utilitza l'efecte de barrera del límit del gra per aconseguir característiques de tensió{0}}de corrent no lineal. Els materials típics, com ara el sistema BaTiO₃-MnO₂, poden aconseguir un coeficient de no linealitat que oscil·la entre 1.000 i 5.000.
Tipus dielèctric de microones
A partir de zirconats (per exemple, ZrTiO₄) o estannats (per exemple, SnTiO₄), aquests materials aconsegueixen una pèrdua dielèctrica baixa (menor o igual a 0,0001) i un factor de gran qualitat (valor Q×f > 10.000) mitjançant l'optimització de la seva estructura de fase cristal·lina.
Tipus nanocompost
Utilitzant mètodes com el processament de sol-gel o la síntesi hidrotèrmica, les partícules ceràmiques a nanoescala (p. ex., nanopols de BaTiO₃) es combinen amb una matriu de polímer per crear materials flexibles amb una constant dielèctrica ajustable (que oscil·la entre 10 i 1.000). Impulsada per la creixent demanda de miniaturització i integració en dispositius 5G i IoT, es preveu que la quota de mercat de les ceràmiques nanocomposites passi del 12% el 2023 al 25% el 2028.
