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村田陶瓷高诱电率系列电容容量、电压和温度变化问题

2017-12-01
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电容容量是我们在选择电容器时的主要考虑参数之一,我们说一个电容的容量通常意义上可以指这个电容在正常工作温度和电压情况下的电容值,如果不考虑一个电容精度的问题,我们可以把这个电容值看是一个绝对值。但是,在实际使用中,却需要考虑电容的容量随工作温度和电压是有发生变化的。


什么是高诱电率电容?


对于施加直流电压,其静电容量有时会不同于标称值的电容我们称之为高诱电率电容。在村田电容中以B/X5R、R/X7R系列的电容,都属于高诱电率系列的电容器。


村田高诱电率系列电容容量随电压变化曲线图:


如图所示,对高诱电率系列电容器施加的直流电压越大,其实际静电容量越低。


*下图是横轴表示施加在电容器的直流电压(V),纵轴表示的是相对于初始值的静电容量的变化情况。根据所施加的电压,其静电容量发生变化的特性称为"DC(直流)偏压特性"。


可以用村田公司的SimSurfing软件工具来具体测量电压和容量的变化关系,使用方法如下图:


另外需要说明的是,对于DC偏压特性,不仅仅限于村田公司的产品,在所有高诱电率系列电容器中都有此现象。


关于DC偏压特性的原理


陶瓷电容器中的高诱电率系列电容器,现在主要使用以BaTiO3 (钛酸钡) 作为主要成分的电介质。


BaTiO3具有如下图所示的钙钛矿 (perovskite) 形的晶体结构,在居里温度以上时,为立方晶体 (cubic) ,Ba2+离子位于顶点,O2-离子位于表面中心,Ti4+离子位于立方体中心的位置。


上图是在居里温度 (约125℃) 以上时的立方晶体 (cubic) 的晶体结构,在此温度以下的常温领域,向一个轴 (C轴) 延长,其他轴略微缩短的正方体 (tetragonal) 晶体结构。


此时,作为Ti4+离子在结晶单位的延长方向上发生了偏移的结果,产生极化,不过,这个极化即使在没有外部电场或电压的情况下也会产生,因此,称为自发极化 (spontaneous polarization) 。


像这样,具有自发极化,而且可以根据外部电场转变自发极化的朝向的特性,被称为强诱电型 (ferro electricity) 。


与单位体积内的自发极化的相转变相同的是电容率,可视为静电容量进行观测。当没有外加直流电压时,自发极化为随机取向状态,但当从外部施加直流电压时,由于电介质中的自发极化受到电场方向的束缚,因此不易发生自发极化时的自由相转变。其结果导致,得到的静电容量较施加偏压前低。这就是当施加了直流电压后,静电容量降低的原理。


此外,对于温度补偿用电容器 (CH、C0G特性等) ,以常诱电性陶瓷作为主要原料,静电容量不因直流电压特性而发生变化。



文章来源:普利达电子


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