Prilikom izrade višeslojnih keramičkih kondenzatora (MLCC), elektroinženjeri često biraju dvije vrste dielektrika ovisno o primjeni – klasu 1, dielektrike od neferoelektričnog materijala kao što je C0G/NP0, i klasu 2, dielektrike od feroelektričnog materijala kao što su X5R i X7R.Ključna razlika između njih je da li kondenzator, s povećanjem napona i temperature, i dalje ima dobru stabilnost.Za dielektrike klase 1, kapacitivnost ostaje stabilna kada se primeni jednosmerni napon i radna temperatura raste;Dielektrici klase 2 imaju visoku dielektričnu konstantu (K), ali je kapacitet manje stabilan pod promjenama temperature, napona, frekvencije i tokom vremena.
Iako se kapacitivnost može povećati različitim promjenama dizajna, kao što je promjena površine slojeva elektrode, broja slojeva, vrijednosti K ili udaljenosti između dva sloja elektrode, kapacitivnost dielektrika klase 2 će na kraju naglo pasti kada primjenjuje se jednosmjerni napon.To je zbog prisustva fenomena koji se zove DC bias, koji uzrokuje da feroelektrične formulacije klase 2 na kraju dožive pad dielektrične konstante kada se primijeni jednosmjerni napon.
Za veće K vrijednosti dielektričnih materijala, učinak DC pristranosti može biti još ozbiljniji, s kondenzatorima koji potencijalno gube do 90% ili više svog kapaciteta, kao što je prikazano na dijagramu.
Dielektrična čvrstoća materijala, tj. napon koji određena debljina materijala može izdržati, također može promijeniti učinak jednosmjerne pristranosti na kondenzator.U SAD-u se dielektrična čvrstoća obično mjeri u voltima/mil (1 mil je 0,001 inča), drugdje se mjeri u voltima/mikronu, a određuje se debljinom dielektričnog sloja.Kao rezultat toga, različiti kondenzatori sa istim kapacitetom i naponom mogu raditi značajno drugačije zbog svoje različite unutrašnje strukture.
Vrijedi napomenuti da kada je primijenjeni napon veći od dielektrične čvrstoće materijala, iskre će proći kroz materijal, što dovodi do potencijalnog paljenja ili opasnosti od eksplozije manjeg obima.
Praktični primjeri kako se generira DC pristranost
Ako uzmemo u obzir promjenu kapacitivnosti zbog radnog napona u sprezi s promjenom temperature, tada ćemo otkriti da će gubitak kapacitivnosti kondenzatora biti veći pri specifičnoj temperaturi primjene i jednosmjernom naponu.Uzmimo za primjer MLCC napravljen od X7R sa kapacitetom od 0,1µF, nazivnim naponom od 200VDC, brojem internog sloja od 35 i debljinom od 1,8 mils (0,0018 inča ili 45,72 mikrona), to znači da kada radi na 200VDC dielektrik sloj doživljava samo 111 volti/mil ili 4,4 volta/mikrona.Kao gruba računica, VC bi bio -15%.Ako je temperaturni koeficijent dielektrika ±15%ΔC, a VC je -15%ΔC, tada je maksimalni TVC +15% – 30%ΔC.
Razlog za ovu varijaciju leži u kristalnoj strukturi korišćenog materijala klase 2 – u ovom slučaju barijum titanata (BaTiO3).Ovaj materijal ima kubičnu kristalnu strukturu kada se dostigne Curie temperatura ili više.Međutim, kada se temperatura vrati na temperaturu okoline, dolazi do polarizacije jer snižavanje temperature uzrokuje da materijal promijeni svoju strukturu.Polarizacija se događa bez ikakvog vanjskog električnog polja ili pritiska i to je poznato kao spontana polarizacija ili feroelektricitet.Kada se jednosmjerni napon primjenjuje na materijal na temperaturi okoline, spontana polarizacija je povezana sa smjerom električnog polja istosmjernog napona i dolazi do preokreta spontane polarizacije, što rezultira smanjenjem kapacitivnosti.
Danas, čak i uz različite dizajnerske alate koji su na raspolaganju za povećanje kapacitivnosti, kapacitivnost dielektrika klase 2 i dalje se značajno smanjuje kada se primijeni jednosmjerni napon zbog prisustva fenomena DC prednapona.Stoga, kako biste osigurali dugoročnu pouzdanost vaše aplikacije, morate uzeti u obzir učinak DC pristranosti na komponentu pored nominalnog kapaciteta MLCC-a prilikom odabira MLCC-a.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., osnovan 2010. godine, je profesionalni proizvođač specijalizovan za SMT pick and place mašine, reflow peći, mašinu za štampanje šablona, SMT proizvodnu liniju i druge SMT proizvode.Imamo vlastiti tim za istraživanje i razvoj i vlastitu tvornicu, koristeći prednosti vlastitog bogatog iskustva u istraživanju i razvoju, dobro obučenu proizvodnju, stekli veliku reputaciju kupaca širom svijeta.
Vjerujemo da sjajni ljudi i partneri čine NeoDen sjajnom kompanijom i da naša posvećenost inovacijama, raznolikosti i održivosti osigurava da je SMT automatizacija dostupna svakom hobisti svuda.
Vrijeme objave: 05.05.2023