Mitmekihiliste keraamiliste kondensaatorite (MLCC) ehitamisel valivad elektriinsenerid olenevalt rakendusest sageli kahte tüüpi dielektrikuid – klass 1, mitteferroelektrilisest materjalist dielektrikud, nagu C0G/NP0, ja klass 2, ferroelektrilisest materjalist dielektrikud, nagu X5R ja X7R.Peamine erinevus nende vahel on see, kas kondensaatoril on pinge ja temperatuuri tõusuga endiselt hea stabiilsus.1. klassi dielektrikute puhul jääb mahtuvus stabiilseks, kui rakendatakse alalispinget ja töötemperatuur tõuseb;2. klassi dielektrikutel on kõrge dielektriline konstant (K), kuid mahtuvus on temperatuuri, pinge, sageduse ja aja muutuste korral vähem stabiilne.
Kuigi mahtuvust saab suurendada erinevate konstruktsioonimuudatustega, nagu elektroodikihtide pindala, kihtide arvu, K väärtuse või kahe elektroodikihi vahelise kauguse muutmine, langeb klassi 2 dielektrikute mahtuvus lõpuks järsult, kui rakendatakse alalispinget.Selle põhjuseks on nähtus, mida nimetatakse alalisvoolu eelpingeks, mis põhjustab 2. klassi ferroelektriliste koostiste dielektrilise konstandi languse, kui rakendatakse alalispinget.
Dielektriliste materjalide kõrgemate K väärtuste korral võib alalisvoolu eelpinge mõju olla veelgi tõsisem, kuna kondensaatorid võivad kaotada kuni 90% või rohkem oma mahtuvusest, nagu on näidatud diagrammil.
Materjali dielektriline tugevus ehk pinge, mida antud materjali paksus talub, võib samuti muuta alalispinge mõju kondensaatorile.USA-s mõõdetakse dielektrilist tugevust tavaliselt voltides/mil (1 mil võrdub 0,001 tolli), mujal mõõdetakse voltides/mikronis ja selle määrab dielektrilise kihi paksus.Selle tulemusena võivad sama mahtuvuse ja pingega kondensaatorid oma erineva sisestruktuuri tõttu töötada oluliselt erinevalt.
Väärib märkimist, et kui rakendatav pinge on suurem kui materjali dielektriline tugevus, läbivad sädemed materjali, mis võib põhjustada süttimis- või väikesemahulise plahvatusohu.
Praktilised näited alalisvoolu nihke genereerimisest
Kui arvestada tööpingest tingitud mahtuvuse muutust koos temperatuuri muutusega, siis leiame, et kondensaatori mahtuvuse kadu on konkreetse rakendustemperatuuri ja alalispinge korral suurem.Võtke näiteks X7R-st valmistatud MLCC, mille mahtuvus on 0,1 µF, nimipinge 200 VDC, sisekihtide arv 35 ja paksus 1,8 miili (0,0018 tolli või 45,72 mikronit), see tähendab, et 200 V alalisvooluga töötamisel on dielektrik. kiht kogeb ainult 111 volti/mil või 4,4 volti/mikron.Ligikaudse arvutusena oleks VC -15%.Kui dielektriku temperatuuritegur on ±15%ΔC ja VC on -15%ΔC, siis maksimaalne TVC on +15% – 30%ΔC.
Selle erinevuse põhjuseks on kasutatud 2. klassi materjali – antud juhul baariumtitanaadi (BaTiO3) – kristallstruktuuris.Sellel materjalil on kuubikujuline kristallstruktuur, kui Curie temperatuur on saavutatud või kõrgem.Kui aga temperatuur taastub ümbritseva keskkonna temperatuurini, toimub polariseerumine, kuna temperatuuri alandamine põhjustab materjali struktuuri muutumise.Polarisatsioon toimub ilma välise elektrivälja või rõhuta ja seda nimetatakse spontaanseks polarisatsiooniks või ferroelektriks.Kui materjalile rakendatakse ümbritseva keskkonna temperatuuril alalispinget, seotakse spontaanne polarisatsioon alalispinge elektrivälja suunaga ja toimub spontaanse polarisatsiooni ümberpööramine, mille tulemuseks on mahtuvuse vähenemine.
Tänapäeval väheneb 2. klassi dielektrikute mahtuvus alalispinge rakendamisel alalisvoolu eelpinge olemasolu tõttu isegi erinevate mahtuvuse suurendamiseks saadaolevate projekteerimisvahenditega.Seetõttu peate oma rakenduse pikaajalise töökindluse tagamiseks MLCC valimisel lisaks MLCC nimimahtuvusele arvestama ka alalisvoolu eelpinge mõju komponendile.
2010. aastal asutatud Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD. on professionaalne tootja, kes on spetsialiseerunud SMT valimis- ja asetamismasinatele, ümbervoolamisahjudele, šabloontrükimasinatele, SMT tootmisliinidele ja teistele SMT toodetele.Meil on oma teadus- ja arendusmeeskond ja oma tehas, kasutades ära meie enda rikkalikke kogemusi teadus- ja arendustegevuses, hästi koolitatud tootmist, võitnud ülemaailmselt klientidelt suurepärase maine.
Usume, et suurepärased inimesed ja partnerid teevad NeoDenist suurepärase ettevõtte ning et meie pühendumus innovatsioonile, mitmekesisusele ja jätkusuutlikkusele tagab, et SMT automatiseerimine on igal pool igal harrastajal kättesaadav.
Postitusaeg: mai-05-2023