再不了@@解电容老化@@特性@@@@?你就@@OUT了@@

陶瓷电容器中@@,尤其是高诱电率系列电容器@@(B/X5R、R/X7R特性@@),具有静电容量随时间延长而降低的特性@@@@。

当在时钟电路等中使用时@@,应充分考虑此特性@@@@,并在实际使用条件及实际使用设备@@上进行确认@@。

例如@@,如下图@@所示@@,经过的时间越长@@,其实效静电容量越低@@。(在对数时间图@@上基本呈直线线性降低@@)

*下图@@横轴@@表示电容器的工作时间@@(Hr),纵轴@@表示的是相对于初始值的静电容量的变化率的图@@表@@。

如图@@中所示@@,静电容量随着时间延长而降低的特性@@称为静电容量的经时变化@@(老化@@)。

静电容量老化@@@@

此外@@,对于老化@@特性@@@@,不仅仅限于村田的产品@@,在所有高诱电率型电容器中都有此现象@@,在温度补偿用电容器中没有老化@@特性@@@@。

另外@@,因老化@@而导致静电容量变小的电容器@@,当由于工序中的焊接作业等使温度再次被加热到居里温度@@@@(约@@125°C)以上时@@,静电容量将得到恢复@@。

而且@@,当电容器温度降至居里温度@@以下时@@,将再一次开始老化@@@@。

关于老化@@特性@@的原理@@

陶瓷电容器中@@的高诱电率系列电容器@@,现在主要使用以@@BaTiO3(钛酸钡@@)作为@@主要成分的电介质@@。BaTiO3具有如下图@@所示@@的钙钛矿@@(perovskite)形的晶体结构@@@@@@,在居里温度@@以上时@@@@,为立方晶体@@(cubic),Ba2+离子位于顶点@@,O2-离子位于表面中心@@,Ti4+离子位于立方体中心的位置@@。

BaTiO3

上图@@是在居里温度@@@@(约@@125℃)以上时@@的立方体@@(cubic)的晶体结构@@@@,在此温度以下的常温领域@@,为一个轴@@@@(C轴@@)伸长@@,其他轴@@略微缩短的正方晶系@@(tetragonal)晶体结构@@。

此时@@,作为@@Ti4+离子在结晶单位的延长方向上发生了@@偏移的结果@@,产生极化@@,不过@@,这个极化即使在没有外部电场或@@电压的情况下也会产生@@,因此@@,称为自发极化@@@@(spontaneous polarization)。

像这样@@,具有自发极化@@@@,而且@@可以根据外部电场转变自发极化@@的朝向的特性@@@@,被特称为强诱电型@@。

自发极化@@

(有时将菱面体晶系称为三方晶系@@,把斜方晶系称为单斜晶系@@。)

另外@@,当将@@BaTiO3加热到居里温度@@以上时@@@@,晶体结构@@将从正方晶体向立方晶体进行相转移@@。伴随此变化自发极化@@将消失@@,并且@@畴也将不存在@@。

当将@@其冷却到居里温度@@以下时@@,在居里温度@@附近@@,从立方晶体向正方晶体发生相转移@@,并且@@C轴@@方向将延长约@@@@1%,其他轴@@将略微缩短@@,自发极化@@及畴将生成@@。同时晶粒将受到因变形而产生的压力@@。

居里温度@@

在此时@@@@,晶粒内生成多个微小的畴@@,各个畴所具有的自发极化@@处于即使在低电场的情况下也很容易发生相转变的状态@@。

如果在居里温度@@以下@@,以无负载的状态放置@@,随着时间的延长@@,朝着随机方向生成的畴将具有更大的尺寸@@,并且@@向着能量更趋稳定的形态@@(图@@90°domain)逐渐进行再配列@@,从而释放由于晶体的变形而带来的压力@@。

除此之外@@,晶界层的空间@@电荷@@(移动缓慢的离子及空隙点等@@)将发生移动@@,并产生空间@@电荷的极化@@。空间@@电荷的极化将对自发极化@@产生作用@@,阻碍自发极化@@的相转变@@。

所以@@,自发极化@@从生成开始随着时间的延长@@@@,逐渐向着自发极化@@趋于稳定的状态进行再配列@@,与此同时@@,在晶界层产生空间@@电荷极化@@,并使自发极化@@的相转变受到阻碍@@。

在这种状态下@@,为了@@使各畴所具有的自发极化@@发生相转变@@,必需要有更强的电场@@。与单位体积内的自发极化@@的相转变相同的是电容率@@,因此@@如果减少在弱电场下发生相转变的畴@@,静电容量将降低@@。