Būvējot daudzslāņu keramiskos kondensatorus (MLCC), elektroinženieri bieži izvēlas divu veidu dielektriķus atkarībā no pielietojuma – 1. klases neferoelektrisko materiālu dielektriķus, piemēram, C0G/NP0, un 2. klases feroelektrisko materiālu dielektriķus, piemēram, X5R un X7R.Galvenā atšķirība starp tām ir tā, vai kondensatoram, palielinoties spriegumam un temperatūrai, joprojām ir laba stabilitāte.1. klases dielektriķiem kapacitāte paliek stabila, kad tiek pielikts līdzstrāvas spriegums un paaugstinās darba temperatūra;2. klases dielektriķiem ir augsta dielektriskā konstante (K), taču kapacitāte ir mazāk stabila, mainoties temperatūrai, spriegumam, frekvencei un laika gaitā.
Lai gan kapacitāti var palielināt, veicot dažādas konstrukcijas izmaiņas, piemēram, mainot elektrodu slāņu virsmas laukumu, slāņu skaitu, K vērtību vai attālumu starp diviem elektrodu slāņiem, 2. klases dielektriķu kapacitāte galu galā strauji samazināsies, kad tiek pielikts līdzstrāvas spriegums.Tas ir saistīts ar fenomenu, ko sauc par līdzstrāvas novirzi, kas izraisa 2. klases feroelektrisko preparātu dielektriskās konstantes samazināšanos, kad tiek izmantots līdzstrāvas spriegums.
Augstākām dielektrisko materiālu K vērtībām līdzstrāvas novirzes ietekme var būt vēl smagāka, jo kondensatori var zaudēt līdz pat 90% vai vairāk no savas kapacitātes, kā parādīts diagrammā.
Materiāla dielektriskā izturība, ti, spriegums, ko var izturēt noteiktais materiāla biezums, var arī mainīt līdzstrāvas novirzes ietekmi uz kondensatoru.ASV dielektrisko stiprību parasti mēra voltos/mil (1 mil vienāds ar 0,001 collu), citviet to mēra voltos/mikronos, un to nosaka pēc dielektriskā slāņa biezuma.Tā rezultātā dažādi kondensatori ar vienādu kapacitāti un spriegumu var darboties ievērojami atšķirīgi to atšķirīgo iekšējo struktūru dēļ.
Ir vērts atzīmēt, ka, ja pielietotais spriegums ir lielāks par materiāla dielektrisko izturību, dzirksteles izkļūs caur materiālu, izraisot iespējamu aizdegšanos vai neliela mēroga sprādziena risku.
Praktiski piemēri, kā tiek ģenerēta līdzstrāvas novirze
Ja ņemam vērā kapacitātes izmaiņas darba sprieguma dēļ saistībā ar temperatūras izmaiņām, tad mēs atklājam, ka kondensatora kapacitātes zudums būs lielāks pie konkrētas pielietojuma temperatūras un līdzstrāvas sprieguma.Ņemiet, piemēram, MLCC, kas izgatavots no X7R ar kapacitāti 0,1 µF, nominālo spriegumu 200 VDC, iekšējo slāņu skaitu 35 un biezumu 1,8 jūdzes (0,0018 collas jeb 45,72 mikroni), tas nozīmē, ka, strādājot pie 200 V līdzstrāvas, dielektriķis slānis piedzīvo tikai 111 volti/mil vai 4,4 volti/mikrons.Aptuvens aprēķins VC būtu -15%.Ja dielektriķa temperatūras koeficients ir ±15%ΔC un VC ir -15%ΔC, tad maksimālais TVC ir +15% – 30%ΔC.
Šīs atšķirības iemesls ir izmantotā 2. klases materiāla kristāliskā struktūra – šajā gadījumā bārija titanāts (BaTiO3).Šim materiālam ir kubiskā kristāla struktūra, kad tiek sasniegta Kirī temperatūra vai augstāka.Tomēr, kad temperatūra atgriežas līdz apkārtējās vides temperatūrai, notiek polarizācija, jo temperatūras pazemināšanās liek materiālam mainīt savu struktūru.Polarizācija notiek bez ārēja elektriskā lauka vai spiediena, un to sauc par spontānu polarizāciju vai feroelektriskumu.Kad materiālam apkārtējā temperatūrā tiek pielikts līdzstrāvas spriegums, spontāna polarizācija ir saistīta ar līdzstrāvas sprieguma elektriskā lauka virzienu un notiek spontānas polarizācijas maiņa, kā rezultātā samazinās kapacitāte.
Mūsdienās pat ar dažādiem projektēšanas rīkiem, kas ir pieejami kapacitātes palielināšanai, 2. klases dielektriķu kapacitāte joprojām ievērojami samazinās, kad tiek pielietots līdzstrāvas spriegums līdzstrāvas novirzes parādības dēļ.Tāpēc, lai nodrošinātu lietojumprogrammas ilgtermiņa uzticamību, papildus MLCC nominālajai kapacitātei, izvēloties MLCC, ir jāņem vērā arī līdzstrāvas novirzes ietekme uz komponentu.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., dibināts 2010. gadā, ir profesionāls ražotājs, kas specializējas SMT izņemšanas un novietošanas mašīnās, pārplūdes krāsnī, trafaretu iespiedmašīnā, SMT ražošanas līnijā un citos SMT produktos.Mums ir sava pētniecības un attīstības komanda un sava rūpnīca, izmantojot mūsu bagātīgo pieredzējušo R&D, labi apmācītu ražošanu, kas ieguva lielisku reputāciju no pasaules klientiem.
Mēs uzskatām, ka lieliski cilvēki un partneri padara NeoDen par lielisku uzņēmumu un ka mūsu apņemšanās nodrošināt inovācijas, daudzveidību un ilgtspējību nodrošina, ka SMT automatizācija ir pieejama ikvienam hobijam visur.
Publicēšanas laiks: 05.05.2023