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【每日一问】​SimSurfing的静电容量频率特性与标称静电容量不同,这是为何?

2017-08-09
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问题:SimSurfing的静电容量频率特性与标称静电容量不同,这是为何?


解答:原因是测量条件的不同。


  设计辅助工具SimSurfing可确认,多层陶瓷电容器的静电容量-频率特性(C-F特性)的静电容量有可能会比标称静电容量小。例如,GRM155B30J225KE95的标称静电容量为2.2μF,但如图1所示,C-f特性则较小为1.68μF。这是因为测量频率特性时对电容器施加的测量电压的值比测量标称静电容量的测量值要小。


  在此,我们会对C-f特性比标称静电容量小的原因及背景进行说明。


图1.静电容量-频率特性(GRM155B30J225KE95)


随着IC驱动电压的低电压化 电容器需要具备的特性


为了应对IC的高集成化、工作频率的高速化及低功耗化,IC驱动电压的低电压化在不断推进中。


至1990年上半年,对于5.0V已经有3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V、1.0V的低电压化。


  在推进低电压化的同时,容许电压变动也变小,如容许精度为±5%时,5.0V电压容许4.75V~5.25V,也就是±0.25V的电压变动,1.0V的电压只能容许±0.05V的电压变动(图2)。


  对于如此严格的电压要求,电源的负载点化(POL)、使用多层陶瓷电容器作为平滑电容器及去耦电容器,可获得抑制电压变动的对策。此时,在对IC驱动电压施加数十mV以下的交流电压状态下,以下条件对电容器的特性很重要。

图2.IC驱动电压及公差(容许精度5%)


频率特性及标称静电容量的测量条件


如上述所示,随着IC驱动电压的低电压化,多层陶瓷电容器在施加了数十mV电压的状态时使用事例增加,低信号电压测量的数据为显示电容器特性的必要数据。SimSurfing公开的频率特性数据测量条件中设定了施加于电容器的测量电压低于数十mV。


  高介电常数型多层陶瓷电容器具备交流电压依存性,大部分有交流电压低,则静电容量小的倾向。因此,频率特性数据在低信号电压的测量结果,与标称静电容量相比较小。


  图3显示GRM155B30J225KE95的交流电压特性。交流10mVrms的静电容量值为1.66μF,我们可以看到,基本与图1的静电容量-频率特性一致。



图3.交流电压特性(GRM155B30J225KE95)



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