作者: 昂洋運營部發(fā)表時間:2022-01-07 15:53:27瀏覽量:1902【小中大】
陶瓷電容器的靜電容量會不會隨時間而變化?此外,對于隨時間變化有哪些注意事項?
首先陶瓷電容器中,尤其是高容值電容系列電容器(B/X5R、R/X7R Y5V特性),具有靜電容量隨時間延長而降低的特性。
當(dāng)在時鐘電路等中使用時,應(yīng)充分考慮此特性,并在實際使用條件及實際使用設(shè)備上進行各項老化驗證。
例如,下圖所示,經(jīng)過的時間越長,其實效靜電容量越低。(在對數(shù)時間圖上基本呈直線線性降低)*下圖橫軸表示電容器的工作時間(Hr),縱軸表示的是相對于初始值的靜電容量的變化率的圖表。如圖中所示,靜電容量隨著時間延長而降低的特性稱為靜電容量的經(jīng)時變化(老化)。
此外,對于電容老化特性,在所有高容值型電容器中都有此現(xiàn)象,除溫度補償用電容器中沒有外.
另外,因老化而導(dǎo)致靜電容量變小的電容器,當(dāng)由于工序中的焊接作業(yè)等使溫度再次被加熱到居里溫度(約125°C)以上時,靜電容量將會得到恢復(fù)。
而且,當(dāng)電容器溫度降至居里溫度以下時,將再一次開始老化。
關(guān)于陶瓷電容老化特性的原理
陶瓷電容器中的高容值電容器,現(xiàn)在主要使用以BaTiO3(鈦酸鋇)作為主要成分的電介質(zhì)。BaTiO3具有如下圖所示的鈣鈦礦(perovskite)形的晶體結(jié)構(gòu),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。如下圖所示
上圖是在居里溫度(約125℃)以上時的立方體(cubic)的晶體結(jié)構(gòu),在此溫度以下的常溫領(lǐng)域,為一個軸(C軸)伸長,其他軸略微縮短的正方晶系(tetragonal)晶體結(jié)構(gòu)。這時,作為Ti4+離子在結(jié)晶單位的延長方向上發(fā)生了偏移的結(jié)果,產(chǎn)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(chǎn)生,因此,稱為自發(fā)極化(spontaneous polarization)。
像這樣,具有自發(fā)極化,而且可以根據(jù)外部電場轉(zhuǎn)變自發(fā)極化的朝向的特性,被特稱為強誘電型。
(有時將菱面體晶系稱為三方晶系,把斜方晶系稱為單斜晶系。)
當(dāng)將BaTiO3加熱到居里溫度以上時,晶體結(jié)構(gòu)將從正方晶體向立方晶體進行相轉(zhuǎn)移。伴隨此變化自發(fā)極化將消失。當(dāng)將其冷卻到居里溫度以下時,在居里溫度附近,從立方晶體向正方晶體發(fā)生相轉(zhuǎn)移,并且C軸方向?qū)⒀娱L約1%,其他軸將略微縮短,自發(fā)極化及軸將生成。同時晶粒將受到因變形而產(chǎn)生的壓力。
所以,自發(fā)極化從生成開始隨著時間的延長,逐漸向著自發(fā)極化趨于穩(wěn)定的狀態(tài)進行再配列,與此同時,在晶界層產(chǎn)生空間電荷極化,并使自發(fā)極化的相轉(zhuǎn)變受到阻礙。在這種狀態(tài)下,為了使所具有的自發(fā)極化發(fā)生轉(zhuǎn)變,必需要有更強的電場。與單位體積內(nèi)的自發(fā)極化的相轉(zhuǎn)變相同的是電容率,因此如果減少在弱電場下發(fā)生相轉(zhuǎn)變的疇,靜電容量將降低。當(dāng)恢復(fù)到居里溫度時,電容器的容量裝再次回升到初始值.