作者: 昂洋运营部发表时间:2022-01-07 15:53:27浏览量:1780【小中大】
陶瓷电容器的静电容量会不会随时间而变化?此外,对于随时间变化有哪些注意事项?
首先陶瓷电容器中,尤其是高容值电容系列电容器(B/X5R、R/X7R Y5V特性),具有静电容量随时间延长而降低的特性。
当在时钟电路等中使用时,应充分考虑此特性,并在实际使用条件及实际使用设备上进行各项老化验证。
例如,下图所示,经过的时间越长,其实效静电容量越低。(在对数时间图上基本呈直线线性降低)*下图横轴表示电容器的工作时间(Hr),纵轴表示的是相对于初始值的静电容量的变化率的图表。如图中所示,静电容量随着时间延长而降低的特性称为静电容量的经时变化(老化)。
此外,对于电容老化特性,在所有高容值型电容器中都有此现象,除温度补偿用电容器中没有外.
另外,因老化而导致静电容量变小的电容器,当由于工序中的焊接作业等使温度再次被加热到居里温度(约125°C)以上时,静电容量将会得到恢复。
而且,当电容器温度降至居里温度以下时,将再一次开始老化。
关于陶瓷电容老化特性的原理
陶瓷电容器中的高容值电容器,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。如下图所示
上图是在居里温度(约125℃)以上时的立方体(cubic)的晶体结构,在此温度以下的常温领域,为一个轴(C轴)伸长,其他轴略微缩短的正方晶系(tetragonal)晶体结构。这时,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,被特称为强诱电型。
(有时将菱面体晶系称为三方晶系,把斜方晶系称为单斜晶系。)
当将BaTiO3加热到居里温度以上时,晶体结构将从正方晶体向立方晶体进行相转移。伴随此变化自发极化将消失。当将其冷却到居里温度以下时,在居里温度附近,从立方晶体向正方晶体发生相转移,并且C轴方向将延长约1%,其他轴将略微缩短,自发极化及轴将生成。同时晶粒将受到因变形而产生的压力。
所以,自发极化从生成开始随着时间的延长,逐渐向着自发极化趋于稳定的状态进行再配列,与此同时,在晶界层产生空间电荷极化,并使自发极化的相转变受到阻碍。在这种状态下,为了使所具有的自发极化发生转变,必需要有更强的电场。与单位体积内的自发极化的相转变相同的是电容率,因此如果减少在弱电场下发生相转变的畴,静电容量将降低。当恢复到居里温度时,电容器的容量装再次回升到初始值.