A.電容量
電容器的基本特性是能夠儲存電荷(Q),而Q值與電容量(C)和外加電壓(V)成正比。
Q = CV
因此充電電流被定義為:
= dQ/dt = CdV/dt
當(dāng)外加在電容器上的電壓為1伏特,充電電流為1安培,充電時間為1秒時,我們將電容量定義為1法拉。
C = Q/V = 庫侖/伏特 = 法拉
由于法拉是一個很大的測量單位,在實(shí)際使用中很難達(dá)到,因此通常采用的是法拉的分?jǐn)?shù),即:
皮法(pF) = 10-12F
納法(nF) = 10-9F
微法(mF)= 10-6F
B.電容量影響因素
對于任何給定的電壓,單層電容器的電容量正比于器件的幾何尺寸和介電常數(shù):
C = KA/f(t)
K = 介電常數(shù)
A = 電極面積
t = 介質(zhì)層厚度
f = 換算因子
在英制單位體系中,f = 4.452,尺寸A和t的單位用英寸,電容量用皮法表示。單層電容器為例,電極面積1.0×1.0″,介質(zhì)層厚度0.56″,介電常數(shù)2500,
C = 2500(1.0)(1.0)/4.452(0.56)= 10027 pF
如果采用公制體系,換算因子f = 11.31,尺寸單位改為cm,
C = 2500(2.54)(2.54)/11.31(0.1422)= 10028 pF
正如前面討論的電容量與幾何尺寸關(guān)系,增大電極面積和減小介質(zhì)層厚度均可獲得更大的電容量。然而,對于單層電容器來說,無休止地增大電極面積或減小介質(zhì)層厚度是不切實(shí)際的。因此,平行列陣迭片電容器的概念被提出,用以制造具有更大比體積電容的完整器件,如下圖所示。
在這種“多層”結(jié)構(gòu)中,由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質(zhì)層非常薄,電極面積A得以大大增加,因此電容量C會隨著因子N(介質(zhì)層數(shù))的增加和介質(zhì)層厚度t’的減小而增大。這里A’指的是交迭電極的重合面積。
C = KA’N/4.452(t’)
以前在1.0×1.0×0.56″的單片電容器上所獲得的容量,現(xiàn)在如果采用相同的介質(zhì)材料,以厚度為0.001″的30層介質(zhì)相迭加成尺寸僅為0.050×0.040×0.040″的多層元件即可獲得(這里重合電極面積A’為0.030×0.020″)。
多層片式陶瓷電容器基礎(chǔ)再學(xué)習(xí)
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@jmsanjv
是回流焊爐,還是波峰焊爐?如是波峰焊爐,要注意一下預(yù)熱溫度足夠高時間足夠長.大規(guī)格1206及以上尺寸產(chǎn)品,用波峰焊極易出現(xiàn)開裂,只推薦回流焊. 當(dāng)然,MLCC設(shè)計制造不良,尤其材料不匹配,即使加強(qiáng)預(yù)熱,亦難以避免芯片開裂,這點(diǎn)通過耐焊接熱試驗(yàn)鑒別出來.
0603封裝的電容,在手工焊接時溫度一般多少合適?
我前面遇到這么一個現(xiàn)象,0603的電容,用了一段時間后發(fā)現(xiàn)已經(jīng)裂開了。不知道是什么原因?
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@hk2007
請教一下:我有兩顆smd電容,一個規(guī)格為:1nF,50V,0603,X7R; 另一個規(guī)格為:1nF,50V,0805,X7R請問這兩種貼片電容有啥區(qū)別(除了尺寸)?
鐵電體陶瓷電容器的容量和介質(zhì)損耗會展現(xiàn)出隨時間延長而衰減的趨勢。這種被稱為老化的現(xiàn)象是可逆的,其產(chǎn)生的原因在于鐵電體晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而變化。
鐵電介質(zhì)以鈦酸鋇(BaTiO3)為主要成分,加入一定的氧化物以改變材料晶體慣態(tài)和對稱性,產(chǎn)生出鐵電疇。在居里點(diǎn)(120℃)附近,BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较啵园l(fā)極化不再發(fā)生。而當(dāng)冷卻通過居里點(diǎn)時,材料晶體結(jié)構(gòu)又重新由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?,其點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中不存在對稱中心。Ti4+離子可以占據(jù)兩個非對稱位置中的一個,從而導(dǎo)致永久性電偶極。由于相鄰晶胞相互作用的影響足以建立起極化疇,因此這些電偶極是自發(fā)產(chǎn)生和略微有序的。平行極化疇是隨機(jī)取向的(在沒有外加電場作用的情況下),給系統(tǒng)提供應(yīng)變能。而應(yīng)變能的松弛正是材料介電常數(shù)老化的原因,具有下列時間關(guān)系:
K = K0 -m log t
這里 K = 任意時間t處的介電常數(shù)
K0 = 時間t0(t0 < t)處的介電常數(shù)
m = 衰減速率
上面公式是對數(shù)關(guān)系,如果采用半對數(shù)圖處理所得數(shù)據(jù),其結(jié)果將會近似于一條直線。每十倍時內(nèi)K(或電容量)變化的百分?jǐn)?shù)可以通過計算得出,用做衡量瓷料優(yōu)劣的一個指標(biāo)。
與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān),進(jìn)而對極化產(chǎn)生影響的的因素(材料純度、晶粒尺寸、燒結(jié)情況、晶界、空隙率,內(nèi)應(yīng)力)同樣也決定了疇壁移動和重新取向的自由程度。
例 (a) 老化速率 = -5% / 5 十倍時 = 1.0% / 十倍時(小時)
例 (b) 老化速率 = -15% / 6 十倍時 = 2.5% / 十倍時(小時)
由此可知,材料老化的速率與材料組分和工藝過程密切相關(guān),同時對那些影響材料介電常
數(shù)的因素也非常敏感。
鐵電體容量的時間損耗是不可避免的,盡管通過把介質(zhì)加熱到居里點(diǎn)以上,使材料晶體結(jié)構(gòu)變回“順電”立方態(tài)的方法可以得到恢復(fù)。但一旦冷卻下來,材料晶體結(jié)構(gòu)再次轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?,自發(fā)極化再次出現(xiàn),產(chǎn)生的新極化疇使得老化過程重新開始。
順電體,例如NPO,中由于不存在自發(fā)極化的機(jī)制,因此觀察不到老化現(xiàn)象。老化速率受電容器“電壓狀態(tài)”的影響。元件在高溫(低于居里溫度)直流偏壓負(fù)荷試驗(yàn)中表現(xiàn)出了容量損耗,但老化速率很低。從理論上講,高溫下的電壓負(fù)荷會促進(jìn)極化疇的的弛豫。當(dāng)然,如果實(shí)際溫度超過了居里點(diǎn),電壓效應(yīng)則會消失。
鐵電介質(zhì)以鈦酸鋇(BaTiO3)為主要成分,加入一定的氧化物以改變材料晶體慣態(tài)和對稱性,產(chǎn)生出鐵電疇。在居里點(diǎn)(120℃)附近,BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较啵园l(fā)極化不再發(fā)生。而當(dāng)冷卻通過居里點(diǎn)時,材料晶體結(jié)構(gòu)又重新由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?,其點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中不存在對稱中心。Ti4+離子可以占據(jù)兩個非對稱位置中的一個,從而導(dǎo)致永久性電偶極。由于相鄰晶胞相互作用的影響足以建立起極化疇,因此這些電偶極是自發(fā)產(chǎn)生和略微有序的。平行極化疇是隨機(jī)取向的(在沒有外加電場作用的情況下),給系統(tǒng)提供應(yīng)變能。而應(yīng)變能的松弛正是材料介電常數(shù)老化的原因,具有下列時間關(guān)系:
K = K0 -m log t
這里 K = 任意時間t處的介電常數(shù)
K0 = 時間t0(t0 < t)處的介電常數(shù)
m = 衰減速率
上面公式是對數(shù)關(guān)系,如果采用半對數(shù)圖處理所得數(shù)據(jù),其結(jié)果將會近似于一條直線。每十倍時內(nèi)K(或電容量)變化的百分?jǐn)?shù)可以通過計算得出,用做衡量瓷料優(yōu)劣的一個指標(biāo)。
與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān),進(jìn)而對極化產(chǎn)生影響的的因素(材料純度、晶粒尺寸、燒結(jié)情況、晶界、空隙率,內(nèi)應(yīng)力)同樣也決定了疇壁移動和重新取向的自由程度。
例 (a) 老化速率 = -5% / 5 十倍時 = 1.0% / 十倍時(小時)
例 (b) 老化速率 = -15% / 6 十倍時 = 2.5% / 十倍時(小時)
由此可知,材料老化的速率與材料組分和工藝過程密切相關(guān),同時對那些影響材料介電常
數(shù)的因素也非常敏感。
鐵電體容量的時間損耗是不可避免的,盡管通過把介質(zhì)加熱到居里點(diǎn)以上,使材料晶體結(jié)構(gòu)變回“順電”立方態(tài)的方法可以得到恢復(fù)。但一旦冷卻下來,材料晶體結(jié)構(gòu)再次轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?,自發(fā)極化再次出現(xiàn),產(chǎn)生的新極化疇使得老化過程重新開始。
順電體,例如NPO,中由于不存在自發(fā)極化的機(jī)制,因此觀察不到老化現(xiàn)象。老化速率受電容器“電壓狀態(tài)”的影響。元件在高溫(低于居里溫度)直流偏壓負(fù)荷試驗(yàn)中表現(xiàn)出了容量損耗,但老化速率很低。從理論上講,高溫下的電壓負(fù)荷會促進(jìn)極化疇的的弛豫。當(dāng)然,如果實(shí)際溫度超過了居里點(diǎn),電壓效應(yīng)則會消失。
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鐵電體陶瓷電容器的容量和介質(zhì)損耗會展現(xiàn)出隨時間延長而衰減的趨勢。這種被稱為老化的現(xiàn)象是可逆的,其產(chǎn)生的原因在于鐵電體晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而變化。鐵電介質(zhì)以鈦酸鋇(BaTiO3)為主要成分,加入一定的氧化物以改變材料晶體慣態(tài)和對稱性,產(chǎn)生出鐵電疇。在居里點(diǎn)(120℃)附近,BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较?,自發(fā)極化不再發(fā)生。而當(dāng)冷卻通過居里點(diǎn)時,材料晶體結(jié)構(gòu)又重新由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?,其點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中不存在對稱中心。Ti4+離子可以占據(jù)兩個非對稱位置中的一個,從而導(dǎo)致永久性電偶極。由于相鄰晶胞相互作用的影響足以建立起極化疇,因此這些電偶極是自發(fā)產(chǎn)生和略微有序的。平行極化疇是隨機(jī)取向的(在沒有外加電場作用的情況下),給系統(tǒng)提供應(yīng)變能。而應(yīng)變能的松弛正是材料介電常數(shù)老化的原因,具有下列時間關(guān)系:K=K0-mlogt這里K=任意時間t處的介電常數(shù)K0=時間t0(t0
關(guān)于貼片電容裂紋原因分析,已發(fā)新貼。請查閱“陰魂不散的貼片電容裂紋”
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