인가 된 전압에 따라 커패시턴스 값이 왜 변합니까?

Google에서 많은 포럼과 논문을 검색했지만 아무것도 찾지 못했습니다. 심지어 내 가르침을 물었고 그들은 몰랐습니다. 하나는 피에조 효과에 대해 말했지만 확실하지 않았습니다. 다음은 공급 업체의 그래프입니다. 세라믹 커패시터에 적용된 전압에 대한 커패시턴스 값 변경 :

질문은 간단합니다. 왜 커패시터 용량이 양극 간 전압 차이가 변하는 이유는 무엇입니까?

Vishay 의이 빠른 논문 은 적용된 전기장 강도 변화 (읽기 : 전압)에서 세라믹 커패시터의 실제 유전 상수가 크게 변하기 때문이라고 제안합니다.

공평하게 말하면, 특정 메모는 아마도 사람들이 Vishay의 탄탈륨 부품을 구매하도록 유도하기위한 것이지만 , 같은 물리적 현상을 유발하는 것으로 보이는 다른 논문들도 있습니다 . 적용된 DC 전압.

추가 편집 : 디커플링 목적으로 사용되는 대부분의 세라믹 커패시터는 안정성보다 체적 효율에 자연스럽게 초점을 맞 춥니 다. 이들은 일반적으로 Y5V, X5R, X7R 등으로 등급이 매겨져 있습니다. 이들은 일반적으로 유형 II 유전체로 알려져 있으며 일반적으로 티탄산 바륨으로 구성됩니다. 유전체 재료.

바륨 티타 네이트 유전체 대 전압 효과를 검색하면서 재료 과학 과정에서 다음과 같은 tidbit를 발견했습니다.

(출처 : http://www.eng.buffalo.edu/Classes/mae538/MAE4389.ppt )

이 유전체에 대한 커패시턴스 대 온도의 잘 알려진 동작이며 과학적으로 다음과 같이 설명 할 수 있다고 생각합니다.

퀴리 온도 이상에서, 결정 구조의 변화로 인해 자발적인 분극이 손실되고 티탄산 바륨이 상자성 상태에있다.

그리고 이것이 왜 전압이 영향을 미치는지 설명 할 수 있다고 생각합니다.

입자 크기 의존성은 항복 강도 유전 상수와 유사한 것이 미세 구조에 민감한 특성임을 보여준다.

일반적으로 가장 좋은 규칙은 예상 작동 전압의 두 배 이상인 커패시터를 사용하는 것입니다. 평생 동안 매우 큰 리플 전류를 볼 수있는 스위칭 전원 공급 장치 회로에 사용되는 세라믹 커패시터에 매우주의를 기울일 것입니다. 많은 컨버터는 사라 불안정이 있거나이 47uF로 출력 커패시터 정말인가 전압에 너무 20uF로 떨어 뜨리거나 가정하기 때문에 수행하지 - 항상 제조업체의 데이터 시트를 확인 DC 바이어스 곡선 또는 유사한.

마지막 편집- 선생님이 언급 한 압전 효과 는 물리적 스트레스 / 변형 / 진동이 실제로 전압을 유발하는 세라믹 커패시터의 다소 독특한 특성입니다. 이것은 유전체의 격자 구조 (티탄산 바륨)를 실제로 변형시키는 물리적 응력 때문입니다. 연필로 세라믹 커패시터를 탭하고 스코프 프로브로 출력을 모니터링하면 노이즈가 표시되어야합니다.

에서 이 페이지를 더 원하는 경우에, 당신은 강유전체 세라믹의 행동을 조사해야합니다 below- 내가 인용 한 메커니즘에 대한 설명입니다. 이것은 전해 및 필름 커패시터에서 실제로 문제가되지는 않습니다.

BaTiO3 형 세라믹이 퀴리 점 이상으로 가열되면, 결정 구조는 정방 정에서 입방으로 전이됩니다. 이 전이와 함께, 도메인에서 자발적인 분극이 사라집니다. 퀴리 점 아래로 냉각되면 전이가 입방에서 정방 정으로 바뀌고 곡물은 동시에 주변 왜곡으로 응력을받습니다. 이 시점에서, 입자 내에 몇 개의 작은 도메인이 생성되고, 각 도메인의 자발적인 편광은 낮은 전기장으로 쉽게 역전 될 수있다. 비유 전율은 단위 부피당 자발 분극의 반전과 일치하기 때문에 더 높은 정전 용량으로 측정됩니다.

커패시턴스 및 DC 전압 특성. DC 바이어스 특성 문제는 자발적인 분극이 아니라 반전에 있습니다. 전압 스트레스 (DC 바이어스 없음)에서 자발 분극이 반전되면 MLCC는 높은 정전 용량을 달성합니다. 그러나, 외부 바이어스가 자발적 편광 프로세스에 적용된다면, 자발적 편광의 자유로운 반전은 훨씬 더 어렵다. 결과적으로, 획득 된 커패시턴스는 바이어스 적용 전의 커패시턴스에 비해 낮다. 이것이 DC 바이어스가 적용될 때 커패시턴스가 감소하기 때문에 DC 바이어스 특성이라는 용어입니다.

실제적인 관점에서 그래프에서 매우 작은 최저 전압 정격 부품을 사용하면 성능이 저하된다는 것을 알 수 있습니다. 또한 온도가 높아지면 커패시턴스에 변화가 있습니다. 그리고 노화 효과-다시 아래로.

전압 증가에 따른 커패시턴스 감소가 모든 커패시터의 특성이 아니라는 점을 언급하는 것이 중요합니다. X5R 및 X7R 유형에 사용되는 티탄산 바륨과 같은 강유전체에만 적용됩니다. 캐패시턴스 크기가 작기 때문에 가장 일반적인 표면 실장 커패시터입니다.

다른 공통 유전체는이 영향을받지 않습니다. 폴리 에스테르 필름, 폴리 프로필렌 필름, 운모 및 NP0 유형은 적용된 전압에 관계없이 거의 일정한 정전 용량을 갖습니다. 또한, 분극 된 전해 유형은 전압에 따라 변하지 않습니다.

실제로 다른 유전체에는 작은 전압 계수가 있습니다. 그러나 크기가 너무 작아서 커패시터 고장 전압의 낮은 비율로 작업하는 경우 민감한 실제 응용 프로그램에도 중요한 영향을 미치지 않습니다.