資料介紹
如何理解電容器的容量老化
鐵電體陶瓷電容器的容量和介質(zhì)損耗會展現(xiàn)出隨時間延長而衰減的趨勢。這種被稱為老化的現(xiàn)象是
可逆的,其產(chǎn)生的原因在於鐵電體晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而變化。
鐵電介質(zhì)以鈦酸鋇(BaTiO3)為主要成分,加入一定的氧化物以改變材料晶體慣態(tài)和對稱性,產(chǎn)生
出鐵電疇。在居裏點(diǎn)(120℃)附近,BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较?,自發(fā)極化不再發(fā)生。而
當(dāng)冷卻通過居裏點(diǎn)時,材料晶體結(jié)構(gòu)又重新由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?,其點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中不存在對稱中心。Ti4+
離子可以佔(zhàn)據(jù)兩個非對稱位置中的一個,從而導(dǎo)致永久性電偶極。由於相鄰晶胞相互作用的影響足以建
立起極化疇,因此這些電偶極是自發(fā)產(chǎn)生和略微有序的。平行極化疇是隨機(jī)取向的(在沒有外加電場作
用的情況下),給系統(tǒng)提供應(yīng)變能。而應(yīng)變能的鬆弛正是材料介電常數(shù)老化的原因,具有下列時間關(guān)係:
K = K0 -m log t
這裏
K = 任意時間t處的介電常數(shù)
K0 = 時間t0(t0 < t)處的介電常數(shù)
m = 衰減速率
上面公式是對數(shù)關(guān)係,如果採用半對數(shù)圖處理所得資料,其結(jié)果將會近似於一條直線,正如下圖所
示。每十倍時內(nèi)K(或電容量)變化的百分?jǐn)?shù)可以通過計算得出,用做衡量瓷料優(yōu)劣的一個指標(biāo)。
與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān),進(jìn)而對極化產(chǎn)生影響的的因素(材料純度、晶粒尺寸、燒結(jié)情況、晶界、空隙率,
內(nèi)應(yīng)力)同樣也決定了疇壁移動和重新取向的自由程度。
鐵電體陶瓷電容器的容量和介質(zhì)損耗會展現(xiàn)出隨時間延長而衰減的趨勢。這種被稱為老化的現(xiàn)象是
可逆的,其產(chǎn)生的原因在於鐵電體晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而變化。
鐵電介質(zhì)以鈦酸鋇(BaTiO3)為主要成分,加入一定的氧化物以改變材料晶體慣態(tài)和對稱性,產(chǎn)生
出鐵電疇。在居裏點(diǎn)(120℃)附近,BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较?,自發(fā)極化不再發(fā)生。而
當(dāng)冷卻通過居裏點(diǎn)時,材料晶體結(jié)構(gòu)又重新由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?,其點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中不存在對稱中心。Ti4+
離子可以佔(zhàn)據(jù)兩個非對稱位置中的一個,從而導(dǎo)致永久性電偶極。由於相鄰晶胞相互作用的影響足以建
立起極化疇,因此這些電偶極是自發(fā)產(chǎn)生和略微有序的。平行極化疇是隨機(jī)取向的(在沒有外加電場作
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K = K0 -m log t
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K = 任意時間t處的介電常數(shù)
K0 = 時間t0(t0 < t)處的介電常數(shù)
m = 衰減速率
上面公式是對數(shù)關(guān)係,如果採用半對數(shù)圖處理所得資料,其結(jié)果將會近似於一條直線,正如下圖所
示。每十倍時內(nèi)K(或電容量)變化的百分?jǐn)?shù)可以通過計算得出,用做衡量瓷料優(yōu)劣的一個指標(biāo)。
與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān),進(jìn)而對極化產(chǎn)生影響的的因素(材料純度、晶粒尺寸、燒結(jié)情況、晶界、空隙率,
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