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murata村田

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#每日一问#电容器FAQ

2017-07-06
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问题:请说明片状多层陶瓷电容器的绝缘阻抗值的规定和单位。


答:独石陶瓷电容器的绝缘电阻表示当在电容器端子之间施加直流电压 (无纹波) 时,在设定时间 (比如60秒) 之后施加电压和漏电流之间的比率。当一个电容器绝缘电阻的理论值无穷大时,因为实际电容器的绝缘电极之间的电流流量很小,实际电阻值是有限的。上述电阻值称为"绝缘电阻",并用兆欧[MΩ]和欧法拉[ΩF]等单位表示。


绝缘电阻值的性能

当直流电压直接施加在电容器后,突入电流 (也称充电电流) 的流量如下图1所示。随着电容器逐渐被充电,电流呈指数降低。

图1


电流I (t) 随时间的增加而分为三类 (如方程 (1) 所示),即充电电流Ic (t)、吸收电流Ia (t) 和漏电电流Ir。

I (t)=Ic (t)+Ia (t)+Ir 方程 (1)


充电电流表明电流通过一个理想的电容器。与充电电流相比,吸收电流有一个延迟过程,并且在低频范围内伴随有介电损耗、造成高介电常数电容器 (铁电性电容器) 极性相反并在陶瓷与金属电极界面上发生肖特基障垒。


漏电电流是在吸收电流的影响降低后,在一定阶段出现的常数电流。


因此,下述电流值随施加在电容器上的时间电压量而变化。这意味着,只有在指定电压用途下的定时测量才能确定电容器的绝缘电阻值。


绝缘电阻值

绝缘电阻值以兆欧[MΩ]或欧姆法拉[ΩF]等单位表示。


其规定值随电容值而改变。该值用标称电容值和绝缘电阻的乘积 (CR的乘积) 来表示。例如: 当绝缘电阻在10,000MΩ以上时,电容为0.047µF或更小,当绝缘电阻为500ΩF时,其值大于0.047µF。


绝缘电阻值的保证

性能性能(1)性能(2)
标准数值静电容量C≦0.047μF・・・10000MΩ以上
C>0.047μF・・・500ΩF以上
50ΩF以上
测试条件测量电压・・・额定电压
充电时间・・・2分钟
测量温度・・・常温
充放电电流・・・50mA以下
测定电压・・・额定电压
充电时间・・・1分钟
测定温度・・・常温
充放电电流・・・50mA以下
计算公式范例
为1µF时
性能(1)的绝缘电阻值
"=500ΩF/1*10-6F"
"=500Ω/1*10-6"
"=500Ω*106"
"=500MΩ以上"
性能(2)的绝缘电阻值
"=50ΩF/1*10-6F"
"=50Ω/1*10-6"
"=50Ω*106"
"=50MΩ以上"
代表容量值性能(1)
绝缘电阻值
性能(2)
绝缘电阻值
1μF500MΩ以上50MΩ以上
2.2μF227MΩ以上22.7MΩ以上
4.7μF106MΩ以上10.6MΩ以上
10μF50MΩ以上5MΩ以上
22μF-2.27MΩ以上
47μF-1.06MΩ以上
100μF-0.5MΩ以上

如上表所示,电容值越高,其绝缘电阻值越低。


其原因解释如下: 考虑到独石陶瓷电容器可以看作是一个导体,根据施加在其上的电压和电流,利用欧姆定律可以计算出绝缘电阻。


绝缘电阻值R可以用方程 (2) 表示,导体的长度为L,导体的横截面面积为S,电阻率为ρ。
R=ρ • L/S 方程 (2)


同样,电容量C可以用方程 (3) 表示,独石陶瓷电容器两个电极之间的距离 (电介质厚度) 用L表示,内部电极的面积用S表示,介电常数为ε。
C ∝ ε • S/L 方程 (3)


方程 (4) 由方程 (2) 和方程 (3) 得出,由方程 (4) 可知R与C成反比。
R ∝ ρ • ε/C 方程 (4)


绝缘电阻越大表明直流电压下的漏电电流越小。一般情况下,绝缘电阻值越大,电路的精确性越高。


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