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电容的直流偏压特性

MLCC电容使用过程中极容易忽视其直流偏压特性:电容容量会受到直流电压的影响,一般表现为直流电压越高,容量越低。

而其根本原因为陶瓷电容的材料钛酸钡BaTiO3,钛酸钡是一种铁磁性材料,其分子附着在结构钡2 +、氧2 -、钛4 +上。在这种情况下,钛位于中间。该分子结构在高于居里温度(约+ 125℃)时具有立方晶体结构,在低于居里温度时则变为四方晶体结构。这会产生称为偶极子的极性,其中轴的一侧较为正,另一侧较为负。在没有施加直流电压的情况下,没有电场,偶极子在整个晶体结构中随机排列(自发极化)。同时,介电常数高,这也导致高电容。如果现在施加低直流电压,则电场会由于极化而影响一些偶极子。它们开始与电场平行排列,从而降低了电容。如果施加更高的直流电压,则几个偶极子自身会与电场平行排列,并且电容会持续减少。当标称电压施加到电容器时,电容水平可能会从标称电容水平下降多达50%或更多1

特别建议使用电容器的直流偏压曲线进行预先检查,电容对于实际工作电压是否可接受。如果不是这种情况,可以通过三种方式最大限度地减少电容损耗:

  • 并联两个或多个电容值较低的电容器

  • 选择具有更高标称电压的电容器

  • 使用具有更大封装的电容器。

这三种方法通常都具有较厚的介电层,有助于最大限度地减少由于直流偏压引起的电容损耗。这可以避免技术上的问题,还可以为开发人员提供更多选择1

Reference