Çok katmanlı seramik kapasitörler (MLCC'ler) oluştururken, elektrik mühendisleri uygulamaya bağlı olarak genellikle iki tip dielektrik seçerler: Sınıf 1, C0G/NP0 gibi ferroelektrik olmayan malzeme dielektrikleri ve Sınıf 2, X5R ve X7R gibi ferroelektrik malzeme dielektrikleri.Aralarındaki temel fark, artan voltaj ve sıcaklıkla birlikte kapasitörün hala iyi bir stabiliteye sahip olup olmadığıdır.Sınıf 1 dielektrikler için, DC voltajı uygulandığında ve çalışma sıcaklığı arttığında kapasitans sabit kalır;Sınıf 2 dielektrikler yüksek bir dielektrik sabitine (K) sahiptir, ancak kapasitans sıcaklık, voltaj, frekans ve zaman içindeki değişiklikler altında daha az kararlıdır.
Her ne kadar elektrot katmanlarının yüzey alanı, katman sayısı, K değeri veya iki elektrot katmanı arasındaki mesafenin değiştirilmesi gibi çeşitli tasarım değişiklikleriyle kapasitans artırılabilse de, Sınıf 2 dielektriklerin kapasitansı sonunda keskin bir şekilde düşecektir. DC gerilimi uygulanır.Bunun nedeni, DC öngerilim adı verilen ve Sınıf 2 ferroelektrik formülasyonların sonunda bir DC gerilimi uygulandığında dielektrik sabitinde bir düşüş yaşamasına neden olan bir olgunun varlığından kaynaklanmaktadır.
Dielektrik malzemelerin daha yüksek K değerleri için, DC öngeriliminin etkisi daha da şiddetli olabilir; kapasitörler diyagramda gösterildiği gibi kapasitelerinin %90 veya daha fazlasını kaybetme potansiyeline sahiptir.
Bir malzemenin dielektrik dayanımı, yani belirli bir malzeme kalınlığının dayanabileceği voltaj, aynı zamanda bir kapasitör üzerindeki DC öngerilim etkisini de değiştirebilir.ABD'de dielektrik mukavemet genellikle volt/mil (1 mil, 0,001 inç'e eşittir) cinsinden ölçülür, diğer yerlerde ise volt/mikron cinsinden ölçülür ve dielektrik katmanın kalınlığına göre belirlenir.Sonuç olarak, aynı kapasitans ve voltaj değerine sahip farklı kapasitörler, farklı iç yapıları nedeniyle önemli ölçüde farklı performans gösterebilir.
Uygulanan voltajın malzemenin dielektrik dayanımından büyük olması durumunda, kıvılcımların malzemenin içinden geçerek potansiyel bir tutuşma veya küçük ölçekli patlama riskine yol açacağını belirtmekte fayda var.
DC önyargısının nasıl oluşturulduğuna dair pratik örnekler
Çalışma voltajından dolayı kapasitanstaki değişimi sıcaklık değişimiyle birlikte ele alırsak, o zaman kondansatörün kapasitans kaybının spesifik uygulama sıcaklığı ve DC geriliminde daha büyük olacağını buluruz.Örneğin, 0,1 µF kapasitans, 200 VDC nominal gerilim, 35 iç katman sayısı ve 1,8 mil (0,0018 inç veya 45,72 mikron) kalınlığa sahip X7R'den yapılmış bir MLCC'yi ele alalım; bu, 200 VDC'de çalışırken dielektrik anlamına gelir. katman yalnızca 111 volt/mil veya 4,4 volt/mikron yaşar.Kaba bir hesaplamayla VC -%15 olacaktır.Dielektrik sıcaklık katsayısı ±%15 ΔC ve VC -%15 ΔC ise maksimum TVC +%15 – %30 ΔC'dir.
Bu farklılığın nedeni, kullanılan Sınıf 2 malzemenin (bu durumda baryum titanatın (BaTiO3)) kristal yapısında yatmaktadır.Bu malzeme Curie sıcaklığına ya da üstüne ulaşıldığında kübik kristal yapıya sahip olur.Ancak sıcaklık ortam sıcaklığına döndüğünde sıcaklığın düşmesi malzemenin yapısının değişmesine neden olacağından polarizasyon meydana gelir.Polarizasyon herhangi bir dış elektrik alanı veya basınç olmadan meydana gelir ve buna spontan polarizasyon veya ferroelektriklik denir.Malzemeye ortam sıcaklığında bir DC gerilimi uygulandığında, kendiliğinden polarizasyon, DC geriliminin elektrik alanının yönüne bağlanır ve kendiliğinden polarizasyonun tersine çevrilmesi meydana gelir, bu da kapasitansta bir azalmaya neden olur.
Günümüzde, kapasitansı artırmak için mevcut çeşitli tasarım araçlarına rağmen, Sınıf 2 dielektriklerin kapasitansı, DC öngerilim olgusunun varlığı nedeniyle bir DC voltajı uygulandığında hala önemli ölçüde azalmaktadır.Bu nedenle, uygulamanızın uzun vadeli güvenilirliğini sağlamak için, bir MLCC seçerken MLCC'nin nominal kapasitansına ek olarak DC öngeriliminin bileşen üzerindeki etkisini de dikkate almanız gerekir.
2010 yılında kurulan Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., SMT alma ve yerleştirme makinesi, reflow fırın, şablon baskı makinesi, SMT üretim hattı ve diğer SMT Ürünleri konusunda uzmanlaşmış profesyonel bir üreticidir.Kendi zengin, deneyimli Ar-Ge'mizden, iyi eğitimli üretimimizden yararlanan kendi Ar-Ge ekibimiz ve kendi fabrikamız var, dünya çapındaki müşterilerimizden büyük bir itibar kazandık.
Harika insanların ve ortakların NeoDen'i harika bir şirket haline getirdiğine ve Yenilik, Çeşitlilik ve Sürdürülebilirliğe olan bağlılığımızın SMT otomasyonunun her hobici için her yerde erişilebilir olmasını sağladığına inanıyoruz.
Gönderim zamanı: Mayıs-05-2023