A többrétegű kerámiakondenzátorok (MLCC) építésénél az elektromérnökök az alkalmazástól függően gyakran kétféle dielektrikumot választanak – 1. osztályú, nem ferroelektromos anyagú dielektrikumokat, mint például C0G/NP0, és 2. osztályú ferroelektromos anyagú dielektrikumokat, például X5R és X7R.A legfontosabb különbség közöttük az, hogy a kondenzátor növekvő feszültséggel és hőmérséklettel még mindig jó stabilitású.Az 1. osztályú dielektrikumok esetében a kapacitás stabil marad, ha egyenfeszültséget alkalmaznak, és az üzemi hőmérséklet emelkedik;A 2. osztályba tartozó dielektrikumok dielektromos állandója (K) nagy, de a kapacitás kevésbé stabil a hőmérséklet, a feszültség, a frekvencia és az idő változása esetén.
Bár a kapacitás növelhető különféle tervezési változtatásokkal, például az elektródarétegek felületének, a rétegek számának, a K-értéknek vagy a két elektródaréteg közötti távolság változtatásával, a 2. osztályú dielektrikumok kapacitása végül erősen csökken, amikor DC feszültséget alkalmaznak.Ez a DC előfeszítésnek nevezett jelenségnek köszönhető, amely a 2. osztályú ferroelektromos készítmények dielektromos állandójának csökkenését okozza, amikor egyenáramú feszültséget alkalmaznak.
A dielektromos anyagok magasabb K-értéke esetén az egyenáramú előfeszítés hatása még súlyosabb lehet, a kondenzátorok kapacitásuk akár 90%-át vagy többet is elveszíthetnek, amint az az ábrán látható.
Az anyag dielektromos szilárdsága, vagyis az a feszültség, amelyet egy adott vastagságú anyag elvisel, szintén megváltoztathatja a kondenzátorra gyakorolt egyenáram-előfeszítés hatását.Az USA-ban a dielektromos szilárdságot általában volt/mil mértékegységben mérik (1 mil egyenlő 0,001 hüvelyk), másutt volt/mikronban mérik, és a dielektromos réteg vastagsága határozza meg.Emiatt a különböző, azonos névleges kapacitású és feszültségű kondenzátorok eltérő belső felépítésük miatt jelentősen eltérő teljesítményt nyújthatnak.
Érdemes megjegyezni, hogy ha az alkalmazott feszültség nagyobb, mint az anyag dielektromos szilárdsága, szikrák áthaladnak az anyagon, ami gyulladási vagy kis léptékű robbanásveszélyhez vezethet.
Gyakorlati példák a DC előfeszítés létrehozására
Ha figyelembe vesszük az üzemi feszültség hatására bekövetkező kapacitásváltozást a hőmérséklet változásával együtt, akkor azt tapasztaljuk, hogy a kondenzátor kapacitásvesztesége nagyobb lesz az adott alkalmazási hőmérsékleten és egyenfeszültségen.Vegyünk például egy X7R-ből készült MLCC-t, amelynek kapacitása 0,1 µF, névleges feszültsége 200 VDC, belső rétegszáma 35 és vastagsága 1,8 mil (0,0018 hüvelyk vagy 45,72 mikron), ez azt jelenti, hogy 200 V egyenáramú üzem esetén a dielektrikum réteg csak 111 volt/mil vagy 4,4 volt/mikron.Durva számításként a VC -15% lenne.Ha a dielektrikum hőmérsékleti együtthatója ±15%ΔC és a VC -15%ΔC, akkor a maximális TVC +15% – 30%ΔC.
Ennek az eltérésnek az oka a felhasznált 2. osztályú anyag – jelen esetben a bárium-titanát (BaTiO3) – kristályszerkezetében rejlik.Ez az anyag köbös kristályszerkezettel rendelkezik, amikor a Curie-hőmérsékletet eléri vagy meghaladja.Amikor azonban a hőmérséklet visszatér a környezeti hőmérsékletre, polarizáció lép fel, mivel a hőmérséklet csökkenése hatására az anyag szerkezete megváltozik.A polarizáció külső elektromos tér vagy nyomás nélkül történik, és ezt spontán polarizációnak vagy ferroelektromosságnak nevezik.Ha környezeti hőmérsékleten egyenfeszültséget kapcsolunk az anyagra, a spontán polarizáció a DC feszültség elektromos mezőjének irányához kapcsolódik, és a spontán polarizáció megfordul, ami a kapacitás csökkenését eredményezi.
Napjainkban a 2. osztályú dielektrikumok kapacitása még a kapacitás növelésére rendelkezésre álló különféle tervezési eszközök mellett is jelentősen csökken egyenfeszültség alkalmazásakor a DC előfeszítés jelensége miatt.Ezért az alkalmazás hosszú távú megbízhatóságának biztosítása érdekében az MLCC névleges kapacitásán kívül figyelembe kell vennie az egyenáramú előfeszítés hatását az alkatrészre az MLCC kiválasztásakor.
A 2010-ben alapított Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD. egy professzionális gyártó, amely az SMT kiszedő és behelyező gépekre, reflow sütőkre, stencilnyomógépekre, SMT gyártósorokra és egyéb SMT termékekre specializálódott.Saját K + F csapatunk és saját gyárunk van, kihasználva a saját gazdag tapasztalattal rendelkező K + F-ünket, jól képzett termelésünket, és nagy hírnevet szereztünk a világ vásárlói körében.
Hiszünk abban, hogy nagyszerű emberek és partnerek teszik a NeoDen nagyszerű vállalattá, és az innováció, a sokszínűség és a fenntarthatóság iránti elkötelezettségünk biztosítja, hogy az SMT automatizálás minden hobbi számára elérhető legyen mindenhol.
Feladás időpontja: 2023. május 05