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陶瓷電容器的FAQ

發布時間:2019-09-20
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陶瓷電容器的FAQ

貼片陶瓷電容的FQA的特性
對陶瓷電容器施加直流電壓時靜電容量是否會發生變化?此外,對于靜電容量變化有哪些注意事項?
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,在型號中多以"標稱值"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稱值,因此應特別注意。
 
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,根據所施加的電壓,其靜電容量發生變化的特性稱為"DC(直流)偏壓特性"。
 
*根據產品其容量變化率有所不同。
 
根據上述內容,在使用高誘電率系列電容器時,應充分考慮其特性,仔細確認在實際使用條件及實際設備上能否使用。
 
此外,對于DC偏壓特性,不僅僅限于本公司的產品,在所有高誘電率系列電容器中都有此現象。
 
可以通過軟件來確認偏壓特性、溫度特性以及頻率特性。(SimSurfing)


 

關于DC偏壓特性的原理

陶瓷電容器中的高誘電率系列電容器,現在主要使用以BaTiO3 (鈦酸鋇) 作為主要成分的電介質。
BaTiO3具有如下圖所示的鈣鈦礦 (perovskite) 形的晶體結構,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) 的晶體結構,在此溫度以下的常溫領域,向一個軸 (C軸) 延長,其他軸略微縮短的正方體 (tetragonal) 晶體結構。

此時,作為Ti4+離子在結晶單位的延長方向上發生了偏移的結果,產生極化,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生,因此,稱為自發極化 (spontaneous polarization) 。
像這樣,具有自發極化,而且可以根據外部電場轉變自發極化的朝向的特性,被稱為強誘電型 (ferro electricity) 。
 

與單位體積內的自發極化的相轉變相同的是電容率,可視為靜電容量進行觀測。
當沒有外加直流電壓時,自發極化為隨機取向狀態,但當從外部施加直流電壓時,由于電介質中的自發極化受到電場方向的束縛,因此不易發生自發極化時的自由相轉變。
其結果導致,得到的靜電容量較施加偏壓前低。

這就是當施加了直流電壓后,靜電容量降低的原理。

此外,對于溫度補償用電容器 (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生變化。

 
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