Atunci când construiesc condensatori ceramici multistrat (MLCC), inginerii electrici aleg adesea două tipuri de dielectric, în funcție de aplicație - Clasa 1, dielectrici din materiale neferroelectrice, cum ar fi C0G/NP0, și Clasa 2, dielectrici cu materiale feroelectrice, cum ar fi X5R și X7R.Diferența cheie dintre ele este dacă condensatorul, cu tensiune și temperatură în creștere, are încă o stabilitate bună.Pentru dielectricii de clasa 1, capacitatea rămâne stabilă atunci când este aplicată o tensiune de curent continuu și temperatura de funcționare crește;Dielectricii din clasa 2 au o constantă dielectrică ridicată (K), dar capacitatea este mai puțin stabilă la schimbările de temperatură, tensiune, frecvență și în timp.
Deși capacitatea poate fi crescută prin diferite modificări de proiectare, cum ar fi modificarea suprafeței straturilor de electrozi, a numărului de straturi, a valorii K sau a distanței dintre cele două straturi de electrozi, capacitatea dielectricilor de Clasa 2 va scădea în cele din urmă brusc când se aplică o tensiune de curent continuu.Acest lucru se datorează prezenței unui fenomen numit polarizare DC, care face ca formulările feroelectrice de Clasa 2 să experimenteze în cele din urmă o scădere a constantei dielectrice atunci când se aplică o tensiune de curent continuu.
Pentru valorile K mai mari ale materialelor dielectrice, efectul polarizării DC poate fi și mai sever, condensatorii care pot pierde până la 90% sau mai mult din capacitatea lor, așa cum se arată în diagramă.
Rigiditatea dielectrică a unui material, adică tensiunea pe care o poate suporta o anumită grosime a materialului, poate modifica, de asemenea, efectul polarizării DC asupra unui condensator.În SUA, rezistența dielectrică este de obicei măsurată în volți/mil (1 mil este egal cu 0,001 inci), în alte părți este măsurată în volți/micron și este determinată de grosimea stratului dielectric.Ca rezultat, diferiți condensatori cu aceeași capacitate și tensiune nominală pot funcționa semnificativ diferit datorită structurilor lor interne diferite.
Este de remarcat faptul că atunci când tensiunea aplicată este mai mare decât rezistența dielectrică a materialului, scânteile vor trece prin material, ceea ce duce la un potențial risc de aprindere sau de explozie la scară mică.
Exemple practice despre modul în care este generată polarizarea DC
Dacă luăm în considerare modificarea capacității din cauza tensiunii de funcționare împreună cu schimbarea temperaturii, atunci aflăm că pierderea capacității condensatorului va fi mai mare la temperatura specifică de aplicare și tensiunea DC.Luați, de exemplu, un MLCC din X7R cu o capacitate de 0,1µF, o tensiune nominală de 200VDC, un număr de straturi interne de 35 și o grosime de 1,8 mils (0,0018 inchi sau 45,72 microni), aceasta înseamnă că atunci când funcționează la 200VDC, dielectricul stratul experimentează doar 111 volți/mil sau 4,4 volți/micron.Ca un calcul aproximativ, VC ar fi -15%.Dacă coeficientul de temperatură al dielectricului este ±15%ΔC și VC este -15%ΔC, atunci TVC maximă este +15% – 30%ΔC.
Motivul acestei variații constă în structura cristalină a materialului de clasa 2 utilizat – în acest caz titanat de bariu (BaTiO3).Acest material are o structură cristalină cubică atunci când temperatura Curie este atinsă sau peste.Cu toate acestea, atunci când temperatura revine la temperatura ambiantă, se produce polarizarea, deoarece scăderea temperaturii determină modificarea structurii materialului.Polarizarea are loc fără niciun câmp electric extern sau presiune și aceasta este cunoscută sub numele de polarizare spontană sau feroelectricitate.Când o tensiune de curent continuu este aplicată materialului la temperatura ambiantă, polarizarea spontană este legată de direcția câmpului electric al tensiunii de curent continuu și are loc o inversare a polarizării spontane, rezultând o reducere a capacității.
În zilele noastre, chiar și cu diversele instrumente de proiectare disponibile pentru a crește capacitatea, capacitatea dielectricilor de Clasa 2 încă scade semnificativ atunci când se aplică o tensiune de curent continuu datorită prezenței fenomenului de polarizare CC.Prin urmare, pentru a asigura fiabilitatea pe termen lung a aplicației dvs., trebuie să luați în considerare efectul polarizării DC asupra componentei în plus față de capacitatea nominală a MLCC atunci când selectați un MLCC.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., înființată în 2010, este un producător profesionist specializat în mașină SMT pick and place, cuptor reflow, mașină de imprimat stencil, linie de producție SMT și alte produse SMT.Avem propria noastră echipă de cercetare și dezvoltare și propria fabrică, profitând de propria noastră cercetare și dezvoltare cu experiență bogată, producție bine pregătită, a câștigat o mare reputație de la clienții din întreaga lume.
Credem că oamenii și partenerii grozavi fac din NeoDen o companie grozavă și că angajamentul nostru față de inovare, diversitate și durabilitate asigură că automatizarea SMT este accesibilă oricărui amator de oriunde.
Ora postării: mai-05-2023