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陶瓷电容器常见问题

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  • 发表于:2019-07-09 16:36 分享至:

    陶瓷电容器的电容是否随时间变化?此外,还有什么要注意随着时间的变化?

     
    在陶瓷电容器中,归类为高介电常数系统的电容器(B / X5R特性和R / X7R特性)具有随着时间的推移其电容减小的特性。
    当用于时间常数电路等时,要仔细考虑其特性,并确认实际使用条件和实际机器。

    例如,如下图所示,经过的时间越长,有效电容越低。(图表在对数时间图上几乎呈线性下降。)
    *下图显示了水平轴上的经过时间(Hr)和垂直轴上的初始值的电容变化率。

    因此,电容随时间降低的事实被称为电容老化。
     
     
     
     
    老化特性不仅限于大家的产品,而是所有高介电常数电容器中都存在的现象。温度补偿电容器没有老化特性。

    另外,当电容通过老化而减小的电容器在该过程中通过焊接再次被加热到居里温度(约125℃)或更高时,电容被恢复。

    然后,当电容器冷却到居里点以下时,老化再次开始。
     
     
     
    关于衰老特征的机制
     
     
    在陶瓷电容器中的高介电常数电容器中,目前主要使用主要由BaTiO 3(钛酸钡)组成的电介质。
    BaTiO3具有钙钛矿型晶体结构,如下图所示,在居里温度以上为立方晶系,顶部为Ba2 +离子,面中心为O2-离子,体心为Ti4 +离子它处于适当位置。
     
     
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    虽然这是在居里温度(约125℃)以上的温度下的立方晶体结构,但是一个法线轴(C轴)伸长而另一个轴稍微收缩以形成四方晶系(低于该温度区域)它变成四方晶体结构。

    此时,由于Ti 4+离子在晶体单元的延伸轴向上移动而发生极化,但是这种极化在不施加外部电场或压力的情况下发生,并且是自发极化(自发极化)。它被称为。 
    因此,具有自发极化并且能够通过外部电场反转自发极化方向的特性被特别称为铁电性。
     
     
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    (菱形系统可以称为三角系统,正交系统可以称为单斜系统。)

     

    此外,当BaTiO 3被加热到居里温度或更高时,晶体结构经历从四方到立方的相变。与此同时,自发极化消失,域消失。


    当它冷却到居里温度以下时,它在居里温度附近经历从立方到四方的相变,并且C轴延伸约1%,而另一轴稍微收缩以形成自发极化和畴。你。同时,谷物受到来自周围环境的应变的压力。
     
     
     
     
    此时,在晶粒中形成许多微小区域,并且即使在低电场下,每个区域所具有的自发极化也容易反转。 
    当在低于居里点的温度下卸载时,随着时间的推移,随机定向的域将具有更大的尺寸并且变得更加能量稳定(图90°域)逐渐重新排列以释放晶体变形引起的压力。 
    除此之外,晶界层中的空间电荷(例如缓慢移动的离子和空位)移动并且发生空间电荷极化。空间电荷极化作用于自发极化并抑制自发极化的逆转。

    也就是说,随着时间从自发极化的产生过去,自发极化逐渐重新排列成稳定状态,并且在晶界层中发生空间电荷极化以抑制自发极化的反转。 
    在这种状态下,需要更高的电场来逆转畴的自发极化。 
    相对介电常数相当于每单位体积的自发极化的逆转,因此如果在低电场下反转的域减小,则电容将减小。
    这被认为是衰老特征的机制。

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