การศึกษาและการประดิษฐ์ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มบางโครงสร้างโพลีเมอร์/BaTiO₃

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นําเสนอผลการศึกษาการประดิษฐ์ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มบางโครงสร้าง โพลีเมอร์/BaTiO₃ เพื่อพัฒนาให้ได้ตัวเก็บประจุสําหรับการประยุกต์ในวงจรรวมและแผงวงจรทางไฟฟ้า ที่มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพสูง โดยได้ทดลองประดิษฐ์ตัวเก็บประจุบนแผ่นฐานกระจกที่มีความหนาประมาณ 0.3 มิลลิเมตร ฟิล์มบางของโพลีเมอร์/BaTiO₃ ฝังตัวด้วยวิธีการหยดและเหวี่ยงออกด้วยความเร็วในการหมุน 2000 รอบต่อนาทีโดยโครงสร้างของโพลีเมอร์ที่ใช้เพื่อเป็นเมตริก ในการยึดอนุภาคของ BaTiO₃ ที่ใช้ในการทดลองในวิทยานิพนธ์ประกอบด้วยกัน 3 ชนิดได้แก่ 1) โพลีอะคิลิกแอซิด 2) โพลีอะคิลิกแอซิดโซเดียมซอลท์ 3) โพลีอิไมด์ ในการศึกษาดังกล่าวได้มีการเปลี่ยนตัวแปรในการประดิษฐ์ได้แก่ ปริมาณของ BaTiO₃ และขนาดของอนุภาคของ BaTiO₃ โดยอนุภาคที่ใช้ในการวิจัยประกอบด้วยกัน 3 ขนาดได้แก่ขนาด 100 200 และ 400 นาโนเมตร ซึ่งในการวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าได้ศึกษาตัวแปรทางไฟฟ้าได้แก่ ความถี่ และแรงดันที่ใช้เพื่อหาผลตอบสนองต่อความถี่ ของค่าเก็บประจุและ ผลตอบสนองต่อ ความถี่ ของค่าการสูญเสียในไดอิเล็กทริก ผลการประดิษฐ์ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มบางโครงสร้างโพลีเมอร์/BaTiO₃ พบว่าโพลีเมอร์ที่ดี ที่สุดซึ่งให้ผลตอบสนองต่อความถี่ ของค่าเก็บประจุและผลตอบสนองต่อความถี่ของค่าการสูญเสีย ในไดเล็กทริกที่ดีที่สุดคือโพลีอิมายด์และ พบว่าอนุภาคที่เหมาะสมในการประดิษฐ์เป็นตัวเก็บประจุแบบฟิล์มบางมากที่สุดคืออนุภาคขนาด 100 นาโนเมตรและปริมาณที่ เติมในโพลีเมอร์ที่มีต่อคุณสมบัติตัวเก็บประจุดังนี้ กรณีของ โพลีอะคิลิกแอซิดโซเดียมซอลท์ค่าตัวเก็บประจุมีค่าอยู่ ในช่วง 0.39 -6.37 nF/cm² สำหรับความเข้มข้น 1.7-3.3 % ต่อปริมาตรกรณีโพลีอะคิลลิกแอซิด ความสัมพันธ์ระหว่างค่าตัวเก็บประจุและปริมาณ BaTiO₃ มีลักษณะคล้ายกับกรณีของเกลือโซเดียม ของโพลีอะคิลลิกแอซิดและกรณีของโพลีอิมายด์ค่าตัวเก็บประจุมีค่าอยู่ในช่วง 3.2-15.5 nF/cm² สำหรับ BaTiO₃ 30-45 % ต่อปริมาตร