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    3. 愛迪電容

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      如何理解溫度特性TCC

      如何理解溫度特性TCC

      • 分類:技術文章
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-11-13 11:55
      • 訪問量:0

      【概要描述】通過調整配方將居里點尖峰移至室溫附近的高K介質在25℃時展現出極高的介電常數,但同時,不管是升溫還是降溫,K值都會出現非常大的變化。而低K介質,其配方系統使得居里尖峰被壓低和寬化,因此能如人們所希望的那樣表現出更佳的穩定性。

      如何理解溫度特性TCC

      【概要描述】通過調整配方將居里點尖峰移至室溫附近的高K介質在25℃時展現出極高的介電常數,但同時,不管是升溫還是降溫,K值都會出現非常大的變化。而低K介質,其配方系統使得居里尖峰被壓低和寬化,因此能如人們所希望的那樣表現出更佳的穩定性。

      • 分類:技術文章
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-11-13 11:55
      • 訪問量:0
      詳情

      A.溫度系數(容量—溫度特性):

        通過調整配方將居里點尖峰移至室溫附近的高K介質在25℃時展現出極高的介電常數,但同時,不管是升溫還是降溫,K值都會出現非常大的變化。而低K介質,其配方系統使得居里尖峰被壓低和寬化,因此能如人們所希望的那樣表現出更佳的穩定性。

       ?、耦惔傻臏囟认禂?T.C.)用ppm/℃表示,而Ⅱ類瓷用%ΔC。測量溫度系數的方法是將片式電容器樣品置于溫度可控的溫度實驗室或“T.C.”實驗室中,精確地讀取不同溫度(通常為-55℃、25℃、125℃)下的電容量。顯然,精密的夾具和測試儀器就變得非常重要了,特別是測量小電容量時,其ppm/℃數值非常小,容量較基準值的變化往往遠小于1皮法。由于存在去老化性,因此在測高K的Ⅱ類介質時就必須注意。如果在加熱過程中對去老化的樣品進行測量,其T.C.結果肯定是錯誤的;所以T.C.測量必須在對電容器去老化后至少一個小時才能進行。

        采用下面的表達式就可以計算出任何給定的溫度范圍內Ⅰ類介質的溫度系數,單位為ppm/℃:

        T.C.(ppm/℃) = [(C2 – C1) / C1(T2 – T1)]106

        這里: C1 = T1下的電容量

        C2 = T2下的電容量

        且 T2 > T1

        舉例:某一樣品的電容量測量值如下:

        -55℃,1997 pF

        25℃,2000 pF

        125℃,2004 pF

        則-55℃到25℃范圍內的T.C.斜率為:

        T.C. = [(2000-1997)106] / 1997[25-(-55)] = 18.7 ppm/℃

        25℃到125℃范圍內的T.C.斜率為:

        T.C. = [(2004-2000)106] / 2000(125-25) = 20.0 ppm/℃

       ?、蝾惤橘|的溫度系數是以在室溫基準值上變化的百分數來表示的,其變化量較線性介質大了好幾個數量級。

        T.C.( %) = (C2 – C1) / C1

        這里: C1 = T1下的電容量

        C2 = T2下的電容量

       

      B.介質的分類

       ?、耦惤橘|由于其采用非鐵電(順電)配方,以TiO2為主要成分(介電常數小于150),因此具有最穩定的性能。通過添加少量其他(鐵電體)氧化物,如CaTiO3 或SrTiO3,構成“擴展型”溫度補償陶瓷則可表現出近似線性的溫度系數,介電常數增加至500。兩種類型的介質都適用于電路中對穩定性要求很高的電容器,即介電常數無老化或老化可忽略不計,低損耗(DF<0.001,或對于擴展型T.C.介質DF<0.002),容量或介質損耗隨電壓或頻率的變化為零或可忽略不計以及線性溫度特性不超出規定的公差。

        用“字母—數字—字母”這種代碼形式來表示Ⅰ類陶瓷溫度系數的方法已經被廣泛應用,并被美國電子工業協會(EIA)標準198所采用。

      a

      b

      c

      d

      e

      f

      溫度系數的有效數字(ppm/℃)

      a列的代碼

      a列的乘數

      c列的代碼

      誤差范圍(ppm/℃)

      e列的代碼

      0.0

      C

      -1.0

      0

      30

      G

      1.0

      M

      -10

      1

      60

      H

      1.5

      P

      -100

      2

      120

      J

      2.2

      R

      -1000

      3

      250

      K

      3.3

      S

      -10000

      4

      500

      L

      4.7

      T

      +1

      5

      1000

      M

      7.5

      U

      +10

      6

      2500

      N

       

       

      +100

      7

       

       

       

       

      +1000

      8

       

       

       

       

      +10000

      9

       

       

        片式電容器中最常用的Ⅰ類介質是COG,溫度系數為0 ppm/℃±30 ppm/℃,也就是MIL標準中的NPO(負—正—零),其具有很平的溫度系數。

        實際測量的溫度系數并非符合完美的線性關系,但只要其數值不超出EIA代碼最后一個字母所規定的公差范圍就可以接受:

        舉例:

        C0G  -0 ppm/℃±30 ppm/℃

        S2L  -330 ppm/℃±500 ppm/℃

        U2J  -750 ppm/℃±120 ppm/℃

        M7G  -100 ppm/℃±30 ppm/℃

       ?、蝾惤橘|由鐵電體所組成。這類介質的介電常數比Ⅰ類介質高得多,但其性能隨溫度、電壓、頻率和時間變化的穩定性較差。由于鐵電陶瓷性能的多樣化,有必要根據溫度特性將此類介質分為兩個亞類。

        “穩定的中K” Ⅱ類瓷,以25℃為基準,在-55℃到125℃的范圍內最大溫度系數為±15%。此種介質的介電常數在600到4000之間,與EIA中X7R的性質相符。

        “高K” Ⅱ類瓷,溫度系數超出X7R的水平。這種高K介質的介電常數高達4000~18000,但溫度系數曲線非常陡峭,原因在于居里點移動到室溫附近,出現了最大的介電常數。

      a

      b

      c

      d

      e

      f

      下限工作溫度℃

      a列的代碼

      上限工作溫度℃

      c列的代碼

      最大容量變化率±%ΔC

      e列的代碼

      +10

      Z

      +45

      2

      1.0

      G

      -30

      Y

      +65

      4

      1.5

      H

      -55

      X

      +85

      5

      2.2

      J

       

       

      +105

      6

      3.3

      K

       

       

      +125

      7

      4.7

      L

       

       

      +150

      8

      7.5

      M

       

       

       

       

      10.0

      P

       

       

       

       

      15.0

      R

       

       

       

       

      22.0

      S

       

       

       

       

      +22-33

      T

       

       

       

       

      +22-56

      U

       

       

       

       

      +22-82

      V

        用于片式電容器制造的最普遍的中K材料為X7R(-55℃到125℃內ΔC最大值±15%)。而對于高K類材料,Z5U(+10℃到+85℃內ΔC最大值+22% ~ -56%)和Y5V(-30℃到+85℃內ΔC最大值+22% ~ -82%)最為常用。

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