Када праве вишеслојне керамичке кондензаторе (МЛЦЦ), електроинжењери често бирају две врсте диелектрика у зависности од примене – класу 1, диелектрике од нефероелектричног материјала као што су Ц0Г/НП0, и класу 2, диелектрике од фероелектричног материјала као што су Кс5Р и Кс7Р.Кључна разлика између њих је да ли кондензатор, са повећањем напона и температуре, и даље има добру стабилност.За диелектрике класе 1, капацитивност остаје стабилна када се примени једносмерни напон и радна температура расте;Диелектрици класе 2 имају високу диелектричну константу (К), али је капацитет мање стабилан под променама температуре, напона, фреквенције и током времена.
Иако се капацитивност може повећати различитим променама дизајна, као што је промена површине слојева електроде, броја слојева, вредности К или растојања између два слоја електроде, капацитивност диелектрика класе 2 ће на крају нагло пасти када примењује се једносмерни напон.Ово је због присуства феномена који се зове ДЦ биас, који узрокује да фероелектричне формулације класе 2 на крају доживе пад диелектричне константе када се примени једносмерни напон.
За веће К вредности диелектричних материјала, ефекат ДЦ пристрасности може бити још озбиљнији, са кондензаторима који потенцијално губе до 90% или више свог капацитета, као што је приказано на дијаграму.
Диелектрична чврстоћа материјала, односно напон који дата дебљина материјала може да издржи, такође може променити ефекат једносмерне пристрасности на кондензатор.У САД се диелектрична чврстоћа обично мери у волтима/мил (1 мил је 0,001 инча), другде се мери у волтима/микрону, а одређује се дебљином диелектричног слоја.Као резултат тога, различити кондензатори са истим капацитетом и напоном могу да раде значајно другачије због своје различите унутрашње структуре.
Вреди напоменути да када је примењени напон већи од диелектричне чврстоће материјала, варнице ће проћи кроз материјал, што доводи до потенцијалног паљења или опасности од експлозије мањег обима.
Практични примери како се генерише ДЦ пристрасност
Ако узмемо у обзир промену капацитивности услед радног напона у вези са променом температуре, онда ћемо открити да ће губитак капацитивности кондензатора бити већи при специфичној температури примене и једносмерном напону.Узмимо на пример МЛЦЦ направљен од Кс7Р са капацитивношћу од 0,1µФ, називним напоном од 200ВДЦ, бројем унутрашњег слоја од 35 и дебљином од 1,8 милс (0,0018 инча или 45,72 микрона), то значи да када ради на 200ВДЦ диелектрик слој доживљава само 111 волти/мил или 4,4 волта/микрона.Као груба рачуница, ВЦ би био -15%.Ако је температурни коефицијент диелектрика ±15%ΔЦ, а ВЦ је -15%ΔЦ, тада је максимални ТВЦ +15% – 30%ΔЦ.
Разлог за ову варијацију лежи у кристалној структури коришћеног материјала класе 2 – у овом случају баријум титаната (БаТиО3).Овај материјал има кубичну кристалну структуру када се достигне Киријева температура или више.Међутим, када се температура врати на температуру околине, долази до поларизације јер снижавање температуре узрокује да материјал промени своју структуру.Поларизација се дешава без икаквог спољашњег електричног поља или притиска и то је познато као спонтана поларизација или фероелектрицитет.Када се једносмерни напон примени на материјал на температури околине, спонтана поларизација је повезана са смером електричног поља једносмерног напона и долази до преокрета спонтане поларизације, што доводи до смањења капацитивности.
Данас, чак и са различитим алатима за дизајн који су доступни за повећање капацитивности, капацитет диелектрика класе 2 и даље се значајно смањује када се примени једносмерни напон због присуства феномена ДЦ пристрасности.Стога, да бисте осигурали дугорочну поузданост ваше апликације, морате узети у обзир ефекат ДЦ пристрасности на компоненту поред номиналног капацитета МЛЦЦ-а када бирате МЛЦЦ.
Зхејианг НеоДен Тецхнологи Цо., ЛТД., основан 2010. године, је професионални произвођач специјализован за СМТ пицк анд плаце машине, рефлов пећи, машину за штампање шаблона, СМТ производну линију и друге СМТ производе.Имамо сопствени тим за истраживање и развој и сопствену фабрику, користећи предности сопственог богатог искуства у истраживању и развоју, добро обучену производњу, стекли велику репутацију од купаца широм света.
Верујемо да сјајни људи и партнери чине НеоДен сјајном компанијом и да наша посвећеност иновацијама, разноврсности и одрживости обезбеђује да аутоматизација СМТ буде доступна сваком хобисти свуда.
Време поста: 05.05.2023