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实例解析:mlcc直流偏压现象
2023-05-29
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在构建多层陶瓷电容器(MLCC)时,电气工程师们通常会选择两类不同的电介质:1类是非铁电材料介质,例如C0G/NP0;2类是铁电材料介质,例如X5R和X7R。这两类介质之间有一个关键的区别,那就是它们在电压和温度变化时是否能够保持稳定性。对于1类电介质而言,当施加直流电压并提高工作温度时,电容的值会保持稳定;而对于2类电介质而言,尽管具有较高的介电常数(K值),但在温度、电压、频率的变化以及时间推移的情况下,电容的值并不稳定。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
虽然我们可以通过各种设计变更来提高电容的值,例如改变电极层的表面积、层数、K值或两个电极层之间的距离,但在施加直流电压时,2类电介质的电容值最终仍会急剧下降。这是由于一种称为直流偏压的现象存在,导致2类铁电材料在施加直流电压时,介电常数最终会下降。对于具有较高K值的介质材料,直流偏压的影响可能更加严重,电容器有可能损失高达90%甚至更多的电容值。如图1所示。贴片电容正规渠道

图1. X7R电容的电压变化曲线
材料的介电强度,即材料能够承受的电压,对直流偏压对电容器的影响起着重要作用。在美国,介电强度通常以伏特/密耳为单位(1密耳等于0.001英寸),而其他地方则以伏特/微米为单位。介电强度取决于电介质层的厚度。因此,即使具有相同容值和额定电压,不同电容器由于内部结构的差异,其性能表现可能存在较大差异。需要注意的是,当施加的电压超过材料的介电强度时,电容器中可能发生火花,从而导致潜在的点火或小规模爆炸的风险。国产电容哪家最好,专做贴片电容贸易的
一个关于直流偏压如何产生的实际案例。
如果将工作电压引起的容值变化与温度变化相结合,我们会发现在特定的应用温度和直流电压下,电容的容值损失会更大。以某X7R材质的MLCC为例,其容值为0.1μF,额定电压为200VDC,内部层数为35,厚度为1.8密耳(0.0018英寸或45.72微米)。这意味着在200VDC下工作时,电介质层仅经历了111伏/密耳或4.4伏/微米的电场强度。粗略计算,容值将下降约15%。如果电介质的温度系数为±15% ΔC,容值的变化将达到-15% ΔC,最大的总变化率(TVC)将达到+15% - 30% ΔC。芯声贴片电容好用吗,芯声MLCC好用吗,芯声在深圳的代理
造成这种变化的原因在于所使用的铁电材料的晶体结构,例如钛酸钡(BaTiO3)。在达到居里温度或以上时,该材料具有立方晶体结构。然而,当温度降至环境温度时,材料的结构发生变化,导致极化现象的发生。极化是指材料的自发极化或铁电性,在没有外部电场或压力的情况下发生。当在环境温度下对材料施加直流电压时,自发极化与直流电压的电场方向相反,并导致容值的减少。检测电容。
尽管现在有各种设计工具来提高容值,但由于直流偏压现象的存在,当施加直流电压时,铁电材料的电容值仍会显著下降。因此,在选择MLCC时,为了确保应用的长期可靠性,除了考虑额定容值,还需要考虑直流偏压对元件的影响。国产MLCC哪家好用
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