Čo je fenomén DC zaujatosti?

Pri konštrukcii viacvrstvových keramických kondenzátorov (MLCC) si elektrotechnici často vyberajú dva typy dielektrika v závislosti od aplikácie – Trieda 1, neferoelektrické materiálové dielektrika, ako napríklad C0G/NP0, a Trieda 2, dielektrika feroelektrického materiálu, ako napríklad X5R a X7R.Kľúčový rozdiel medzi nimi je v tom, či má kondenzátor so zvyšujúcim sa napätím a teplotou stále dobrú stabilitu.Pri dielektrikách triedy 1 zostáva kapacita stabilná, keď sa aplikuje jednosmerné napätie a prevádzková teplota stúpa;Dielektrika triedy 2 majú vysokú dielektrickú konštantu (K), ale kapacita je menej stabilná pri zmenách teploty, napätia, frekvencie a v čase.

Aj keď sa kapacita môže zvýšiť rôznymi konštrukčnými zmenami, ako je zmena povrchovej plochy elektródových vrstiev, počtu vrstiev, hodnoty K alebo vzdialenosti medzi dvoma elektródovými vrstvami, kapacita dielektrika triedy 2 nakoniec prudko klesne, keď je privedené jednosmerné napätie.Je to spôsobené prítomnosťou javu nazývaného jednosmerné predpätie, ktorý spôsobuje, že feroelektrické formulácie triedy 2 nakoniec zaznamenajú pokles dielektrickej konštanty, keď sa použije jednosmerné napätie.

Pre vyššie hodnoty K dielektrických materiálov môže byť účinok jednosmerného predpätia ešte závažnejší, pričom kondenzátory môžu stratiť až 90 % alebo viac svojej kapacity, ako je znázornené na diagrame.

1

Dielektrická pevnosť materiálu, tj napätie, ktoré môže daná hrúbka materiálu vydržať, môže tiež zmeniť vplyv jednosmerného predpätia na kondenzátor.V USA sa dielektrická pevnosť zvyčajne meria vo voltoch/mil (1 mil sa rovná 0,001 palca), inde sa meria vo voltoch/mikrón a je určená hrúbkou dielektrickej vrstvy.V dôsledku toho môžu rôzne kondenzátory s rovnakou kapacitou a menovitým napätím fungovať výrazne odlišne v dôsledku ich rôznych vnútorných štruktúr.

Stojí za zmienku, že keď je aplikované napätie väčšie ako dielektrická pevnosť materiálu, prechádzajú cez materiál iskry, čo vedie k potenciálnemu vznieteniu alebo riziku výbuchu malého rozsahu.

Praktické príklady, ako sa generuje jednosmerná odchýlka

Ak vezmeme do úvahy zmenu kapacity v dôsledku prevádzkového napätia v spojení so zmenou teploty, potom zistíme, že strata kapacity kondenzátora bude väčšia pri špecifickej teplote aplikácie a jednosmernom napätí.Vezmime si napríklad MLCC vyrobený z X7R s kapacitou 0,1 µF, menovitým napätím 200 V DC, vnútorným počtom vrstiev 35 a hrúbkou 1,8 mil (0,0018 palca alebo 45,72 mikrónov), čo znamená, že pri prevádzke pri 200 V DC dielektrikum vrstva má iba 111 voltov/mil alebo 4,4 voltov/mikrón.Pri hrubom prepočte by VC bola -15 %.Ak je teplotný koeficient dielektrika ±15 % AC a VC je -15 % AC, potom je maximálna TVC +15 % – 30 % AC.

Dôvod tejto odchýlky spočíva v kryštálovej štruktúre použitého materiálu triedy 2 – v tomto prípade titaničitanu bárnatého (BaTiO3).Tento materiál má kubickú kryštálovú štruktúru, keď je Curieho teplota dosiahnutá alebo vyššia.Keď sa však teplota vráti na okolitú teplotu, dôjde k polarizácii, pretože zníženie teploty spôsobí, že materiál zmení svoju štruktúru.K polarizácii dochádza bez akéhokoľvek vonkajšieho elektrického poľa alebo tlaku a toto je známe ako spontánna polarizácia alebo feroelektrina.Keď sa na materiál aplikuje jednosmerné napätie pri teplote okolia, spontánna polarizácia je spojená so smerom elektrického poľa jednosmerného napätia a dochádza k obráteniu spontánnej polarizácie, čo vedie k zníženiu kapacity.

V súčasnosti, dokonca aj s rôznymi konštrukčnými nástrojmi, ktoré sú k dispozícii na zvýšenie kapacity, kapacita dielektrika triedy 2 stále výrazne klesá, keď sa aplikuje jednosmerné napätie v dôsledku prítomnosti javu jednosmerného predpätia.Preto, aby ste zabezpečili dlhodobú spoľahlivosť vašej aplikácie, musíte pri výbere MLCC okrem nominálnej kapacity MLCC vziať do úvahy aj vplyv DC predpätia na komponent.

N8+IN12

Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., založená v roku 2010, je profesionálny výrobca špecializujúci sa na SMT pick and place stroj, reflow pec, stroj na tlač šablón, výrobnú linku SMT a ďalšie produkty SMT.Máme vlastný výskumný a vývojový tím a vlastnú továreň, ktorá využíva náš vlastný bohatý skúsený výskum a vývoj, dobre vyškolenú výrobu, získala skvelú povesť od zákazníkov z celého sveta.

Veríme, že skvelí ľudia a partneri robia z NeoDen skvelú spoločnosť a že náš záväzok voči inováciám, diverzite a udržateľnosti zaisťuje, že automatizácia SMT je dostupná každému nadšencovi kdekoľvek.


Čas odoslania: máj-05-2023

Pošlite nám svoju správu: