Apabila membina kapasitor seramik berbilang lapisan (MLCC), jurutera elektrik sering memilih dua jenis dielektrik bergantung pada aplikasi - Kelas 1, dielektrik bahan bukan feroelektrik seperti C0G/NP0, dan Kelas 2, dielektrik bahan feroelektrik seperti X5R dan X7R.Perbezaan utama antara mereka ialah sama ada kapasitor, dengan peningkatan voltan dan suhu, masih mempunyai kestabilan yang baik.Untuk dielektrik Kelas 1, kapasitansi kekal stabil apabila voltan DC digunakan dan suhu operasi meningkat;Dielektrik kelas 2 mempunyai pemalar dielektrik tinggi (K), tetapi kapasitansi kurang stabil di bawah perubahan suhu, voltan, kekerapan dan dari semasa ke semasa.
Walaupun kapasitansi boleh ditingkatkan dengan pelbagai perubahan reka bentuk, seperti menukar luas permukaan lapisan elektrod, bilangan lapisan, nilai K atau jarak antara dua lapisan elektrod, kemuatan dielektrik Kelas 2 akhirnya akan menurun secara mendadak apabila voltan DC dikenakan.Ini disebabkan oleh kehadiran fenomena yang dipanggil pincang DC, yang menyebabkan formulasi ferroelektrik Kelas 2 akhirnya mengalami penurunan dalam pemalar dielektrik apabila voltan DC digunakan.
Untuk nilai K bahan dielektrik yang lebih tinggi, kesan bias DC boleh menjadi lebih teruk, dengan kapasitor berpotensi kehilangan sehingga 90% atau lebih kapasitinya, seperti yang ditunjukkan dalam rajah.
Kekuatan dielektrik bahan, iaitu voltan yang boleh ditahan oleh ketebalan bahan tertentu, juga boleh mengubah kesan pincang DC pada kapasitor.Di Amerika Syarikat, kekuatan dielektrik biasanya diukur dalam volt/mil (1 mil bersamaan dengan 0.001 inci), di tempat lain ia diukur dalam volt/mikron, dan ia ditentukan oleh ketebalan lapisan dielektrik.Akibatnya, kapasitor yang berbeza dengan kapasitansi dan penarafan voltan yang sama mungkin menunjukkan prestasi yang berbeza dengan ketara disebabkan oleh struktur dalaman yang berbeza.
Perlu diingat bahawa apabila voltan yang digunakan lebih besar daripada kekuatan dielektrik bahan, percikan api akan melalui bahan, membawa kepada potensi penyalaan atau risiko letupan berskala kecil.
Contoh praktikal bagaimana bias DC dijana
Jika kita mempertimbangkan perubahan dalam kapasitansi disebabkan oleh voltan operasi bersamaan dengan perubahan suhu, maka kita dapati bahawa kehilangan kapasitans kapasitor akan lebih besar pada suhu aplikasi tertentu dan voltan DC.Ambil contoh MLCC diperbuat daripada X7R dengan kapasitansi 0.1µF, voltan terkadar 200VDC, kiraan lapisan dalaman 35 dan ketebalan 1.8 mil (0.0018 inci atau 45.72 mikron), ini bermakna apabila beroperasi pada 200VDC dielektrik lapisan hanya mengalami 111 volt/mil atau 4.4 volt/mikron.Sebagai pengiraan kasar, VC ialah -15%.Jika pekali suhu dielektrik ialah ±15%ΔC dan VC ialah -15%ΔC, maka TVC maksimum ialah +15% – 30%ΔC.
Sebab untuk variasi ini terletak pada struktur kristal bahan Kelas 2 yang digunakan - dalam kes ini barium titanate (BaTiO3).Bahan ini mempunyai struktur kristal padu apabila suhu Curie dicapai atau lebih tinggi.Walau bagaimanapun, apabila suhu kembali kepada suhu ambien, polarisasi berlaku kerana penurunan suhu menyebabkan bahan berubah strukturnya.Polarisasi berlaku tanpa sebarang medan elektrik atau tekanan luaran dan ini dikenali sebagai polarisasi spontan atau ferroelektrik.Apabila voltan DC digunakan pada bahan pada suhu ambien, polarisasi spontan dikaitkan dengan arah medan elektrik voltan DC dan pembalikan polarisasi spontan berlaku, mengakibatkan pengurangan kapasiti.
Pada masa kini, walaupun dengan pelbagai alat reka bentuk yang tersedia untuk meningkatkan kapasitansi, kapasitansi dielektrik Kelas 2 masih berkurangan dengan ketara apabila voltan DC digunakan kerana kehadiran fenomena pincang DC.Oleh itu, untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang aplikasi anda, anda perlu mengambil kira kesan bias DC pada komponen sebagai tambahan kepada kapasiti nominal MLCC apabila memilih MLCC.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., yang diasaskan pada tahun 2010, adalah pengilang profesional khusus dalam mesin pilih dan letak SMT, ketuhar aliran semula, mesin cetak stensil, barisan pengeluaran SMT dan Produk SMT yang lain.Kami mempunyai pasukan R&D kami sendiri dan kilang sendiri, mengambil kesempatan daripada R&D kami yang kaya dan berpengalaman, pengeluaran terlatih, memenangi reputasi hebat daripada pelanggan seluruh dunia.
Kami percaya bahawa orang dan rakan kongsi yang hebat menjadikan NeoDen sebuah syarikat yang hebat dan komitmen kami terhadap Inovasi, Kepelbagaian dan Kemampanan memastikan automasi SMT boleh diakses oleh setiap penggemar di mana-mana sahaja.
Masa siaran: Mei-05-2023