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對貼片陶瓷電容器施加直流電壓時靜電容量是否會發(fā)生變化?此外,對于靜電容量變化有哪些注意事項?

文章來源:智成電子 人氣: 3,193 發(fā)表時間: 01-29

陶瓷電容器的測量單位為法拉[F]。它用來表示電容器中存儲的靜電容量,在品名中多以”標(biāo)稱值”來表示。

對于在陶瓷電容器中又被分類為高誘電率系列的電容器(B/X5R、R/X7R特性),由于施加直流電壓,其靜電容量有時會不同于標(biāo)稱值,因此應(yīng)特別注意。

例如,如下圖所示,對高誘電率系列電容器施加的直流電壓越大,其實際靜電容量越低。
*下圖是橫軸表示施加在電容器的直流電壓(V),縱軸表示的是相對于初始值的靜電容量的變化情況。
如圖所示,根據(jù)所施加的電壓,其靜電容量發(fā)生變化的特性稱為”DC(直流)偏壓特性”。

*根據(jù)產(chǎn)品其容量變化率有所不同。

根據(jù)上述內(nèi)容,在使用高誘電率系列電容器時,應(yīng)充分考慮其特性,仔細(xì)確認(rèn)在實際使用條件及實際設(shè)備上能否使用。
此外,對于DC偏壓特性,不僅僅限于本公司的產(chǎn)品,在所有高誘電率系列電容器中都有此現(xiàn)象。

可以通過軟件來確認(rèn)偏壓特性、溫度特性以及頻率特性。(SimSurfing)
SimSurfing
使用方法

關(guān)于DC偏壓特性的原理

陶瓷電容器中的高誘電率系列電容器,現(xiàn)在主要使用以BaTiO3 (鈦酸鋇) 作為主要成分的電介質(zhì)。
BaTiO3具有如下圖所示的鈣鈦礦 (perovskite) 形的晶體結(jié)構(gòu),在居里溫度以上時,為立方晶體 (cubic) ,Ba2+離子位于頂點,O2-離子位于表面中心,Ti4+離子位于立方體中心的位置。

上圖是在居里溫度 (約125℃) 以上時的立方晶體 (cubic) 的晶體結(jié)構(gòu),在此溫度以下的常溫領(lǐng)域,向一個軸 (C軸) 延長,其他軸略微縮短的正方體 (tetragonal) 晶體結(jié)構(gòu)。

此時,作為Ti4+離子在結(jié)晶單位的延長方向上發(fā)生了偏移的結(jié)果,產(chǎn)生極化,不過,這個極化即使在沒有外部電場或電壓的情況下也會產(chǎn)生,因此,稱為自發(fā)極化 (spontaneous polarization) 。
像這樣,具有自發(fā)極化,而且可以根據(jù)外部電場轉(zhuǎn)變自發(fā)極化的朝向的特性,被稱為強(qiáng)誘電型 (ferro electricity) 。

與單位體積內(nèi)的自發(fā)極化的相轉(zhuǎn)變相同的是電容率,可視為靜電容量進(jìn)行觀測。

當(dāng)沒有外加直流電壓時,自發(fā)極化為隨機(jī)取向狀態(tài),但當(dāng)從外部施加直流電壓時,由于電介質(zhì)中的自發(fā)極化受到電場方向的束縛,因此不易發(fā)生自發(fā)極化時的自由相轉(zhuǎn)變。
其結(jié)果導(dǎo)致,得到的靜電容量較施加偏壓前低。

這就是當(dāng)施加了直流電壓后,靜電容量降低的原理。

此外,對于溫度補(bǔ)償用電容器 (CH、C0G特性等) ,以常誘電性陶瓷作為主要原料,靜電容量不因直流電壓特性而發(fā)生變化。

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