陶瓷电容器的FAQ

特性

对陶瓷电容器施加直流电压时静电容量为何会发生变化?

陶瓷电容器的测量单位为法拉[F]。它用来表示电容器中存储的静电容量,在型号中多以"标称值"来表示。

对于在陶瓷电容器中又被分类为高诱电率系列的电容器(B/X5R、R/X7R特性),由于施加直流电压,其静电容量有时会不同于标称值,因此应特别注意。

例如,如下图所示,对高诱电率系列电容器施加的直流电压越大,其实际静电容量越低。
*下图是横轴表示施加在电容器的直流电压(V),纵轴表示的是相对于初始值的静电容量的变化情况。

如图所示,根据所施加的电压,其静电容量发生变化的特性称为"DC(直流)偏压特性"。

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*根据产品其容量变化率有所不同。

根据上述内容,在使用高诱电率系列电容器时,应充分考虑其特性,仔细确认在实际使用条件及实际设备上能否使用。

此外,对于DC偏压特性,不仅仅限于本公司的产品,在所有高诱电率系列电容器中都有此现象。

可以通过软件来确认偏压特性、温度特性以及频率特性。(SimSurfing)

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关于DC偏压特性的原理

陶瓷电容器中的高诱电率系列电容器,现在主要使用以BaTiO3 (钛酸钡) 作为主要成分的电介质。
BaTiO3具有如下图所示的钙钛矿(perovskite)形的晶体结构,在居里温度以上时,为立方晶体(cubic),Ba2+离子位于顶点,O2-离子位于表面中心,Ti4+离子位于立方体中心的位置。

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上图是在居里温度(约125℃)以上时的立方晶体(cubic)的晶体结构,在此温度以下的常温领域,向一个轴(C轴)延长,其他轴略微缩短的正方体(tetragonal)晶体结构。

此时,作为Ti4+离子在结晶单位的延长方向上发生了偏移的结果,产生极化,不过,这个极化即使在没有外部电场或电压的情况下也会产生,因此,称为自发极化(spontaneous polarization)。 像这样,具有自发极化,而且可以根据外部电场转变自发极化的朝向的特性,被称为强诱电型(ferro electricity)。

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与单位体积内的自发极化的相转变相同的是电容率,可视为静电容量进行观测。
当没有外加直流电压时,自发极化为随机取向状态,但当从外部施加直流电压时,由于电介质中的自发极化受到电场方向的束缚,因此不易发生自发极化时的自由相转变。其结果导致,得到的静电容量较施加偏压前低。

这就是当施加了直流电压后,静电容量降低的原理。

此外,对于温度补偿用电容器 (CH、C0G特性等) ,以常诱电性陶瓷作为主要原料,静电容量不因直流电压特性而发生变化。
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