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一个有温度的硬件工程师-文末有惊喜
弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是-《三体》
前言
一个电路板在工作多年后,其上的100nF的电容容值经测量为什么仅有80nF?为什么用烙铁一烫,电容容值就恢复了?原因何在?今天就说说和MLCC陶瓷电容密切相关的一个名词:老化。
老化是II类和III类MLCC的电容随着时间的推移而减小的现象,它是由于所有II类电介质(X7R、X5R和Y5V)中发生的晶体变化而导致电容随着时间的推移而减小。所以我们在使用II类电介质的电容时务必要小心,因为其容值受温度,电压,时间影响太大。
老化的机理
II类MLCC由铁电材料制成,你可以想象一下,II类电容的电介质材料内部有很多电偶极子组成,这些电偶极子是有方向的,电容的容值会受到电偶极子排列方式的影响。而电偶极子排列方式又会受到时间、温度、电压的影响,从而会影响电容的介电常数。
对于X7R和X5R电容,时间对容值的影响是对数关系,X7R的电容时间每增大10倍,电容容值将会降低2.5%,而对于Y5V的电容,时间每增大10倍电容容值将降低7%。
电容的老化是和温度息息相关的,BaTiO3有一个温度点叫做居里温度,这个温度点是BaTiO3晶体特性发生转变的临界温度,简单点来说,低于居里温度点,电容就会发生老化,从而电容器的电容会不断减小。但是,如果将电容器加热到高于居里温度的温度点,电容就会发生去老化,并且会恢复因老化而损失的电容。
总结
电容容值随时间下降是对数关系,在对电容进行去老化后,电容容值在去老化的前1000小时内下降最为显著。在此之后电容容值会比较稳定,尽管如此,从产品可靠性的角度来看,目前产品的寿命一般都会超过1000小时,所以在进行电容选型时,还是要仔细考量。
应该注意的是,电容在贴装在电路板上后存放的时间越长,电容容值就越低。这意味着在此时如果测量电容容值,电容容值可能会超出规定的公差。所以此时需要用烙铁烫一下再去测量电容容值才更准确哦。
重
要
通
知