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    温度容量特性TCC的理解

    作者:  来源:   更新时间:2016-05-19  阅读数:744

    如何理解温度特性TCC

    A.温度系数(容量一温度特性):

    通过调整配方将居里点尖峰移至室温附近的高K介质在25°C时展现出极高的介电常数, 但同时,不管是升温还是降温,K值都会出现非常大的变化。而低K介质,其配方系统使得 居里尖峰被压低和宽化,因此能如人们所希望的那样表现出更佳的稳定性。

    I类瓷的温度系数(T。C。)ppm/C表示,而II类瓷用%AC。测量温度系数的方法是 将片式电容器样品置于温度可控的温度实验室或“T.C.”实验室中,精确地读取不同温度(通 常为-55C25C125C)下的电容量。显然,精密的夹具和测试仪器就变得非常重要了, 特别是测量小电容量时,其ppm/C数值非常小,容量较基准值的变化往往远小于1皮法。 由于存在去老化性,因此在测高KII类介质时就必须注意。如果在加热过程中对去老化的 样品进行测量,其T.C.结果肯定是错误的;所以T.C。测量必须在对电容器去老化后至少一个 小时才能进行。

    采用下面的表达式就可以计算出任何给定的温度范围内I类介质的温度系数,单位为 ppm/C:

    T。C。(ppm/C) = [(C2 - Ci) / Ci(T2 - Ti)]106

    这里:Ci = Ti下的电容量 C2 = T2下的电容量 且 T2> Ti 举例:某一样品的电容量测量值如下:

    -55。。,1997 pF 25C, 2000 pF 125。,2004 pF -55C25C范围内的T.C.斜率为:

    T.C. = [ (2000-1997) 106] / 1997[25-(-55)] = 18.7 ppm/C 25C125C范围内的TC。斜率为:

    T.C. = [ (2004-2000) 106] / 2000(125-25) = 20.0 ppm/C II类介质的温度系数是以在室温基准值上变化的百分数来表示的,其变化量较线性介质

    大了好几个数量级。

    B.介质的分类

    I类介质由于其采用非铁电(顺电)配方,以TiO2为主要成分(介电常数小于150), 因此具有最稳定的性能。通过添加少量其他(铁电体)氧化物,如CaTiOsSrTi3,构成 扩展型温度补偿陶瓷则可表现出近似线性的温度系数,介电常数增加至500。两种类型 的介质都适用于电路中对稳定性要求很高的电容器,即介电常数无老化或老化可忽略不计, 低损耗(DF<0.001,或对于扩展型T。C。介质DF<0.002),容量或介质损耗随电压或频率的变 化为零或可忽略不计以及线性温度特性不超出规定的公差。

    字母一数字一字母这种代码形式来表示I类陶瓷温度系数的方法已经被广泛应用, 并被美国电子工业协会(EIA)标准198所采用。

    a

    b

    c

    d

    e

    f

    温度系数的有效数字 (ppm/C)

    a列的代码

    a列的乘数

    c列的代码

    误差范围 (ppm/C)

    e列的代码

    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

     

     

    片式电容器中最常用的I类介质是COG,温度系数为0 ppm/°C±30 ppm/°C,也就是

    MIL标准中的NPO (负一正一零),其具有很平的温度系数。

    实际测量的温度系数并非符合完美的线性关系,但只要其数值不超出E1A代码最后一个 字母所规定的公差范围就可以接受:

    举例:

    C0G -0 ppm/°C±30 ppm/C (N220)

    S2L -330 ppm/C±500 ppm/C (N330)

     

    U2J -750 ppm/°C  120 ppm/C (N750)

    M7G -100 ppm/C±30 ppm/C (P100)

    II类介质由节H中所介绍的铁电体所组成。这类介质的介电常数比I类介质高得多,但 其性能随温度、电压、频率和时间变化的稳定性较差。由于铁电陶瓷性能的多样化,有必要 根据温度特性将此类介质分为两个亚类。

    稳定的中K” II类瓷,以25C为基准,在-55C125C的范围内最大温度系数为土 15%。此种介质的介电常数在6004000之间,与EIAX7R的性质相符。

    K” II类瓷,温度系数超出X7R的水平。这种高K介质的介电常数高达 400018000,但温度系数曲线非常陡峭,原因在于居里点移动到室温附近,出现了最大的 介电常数。

    a

    b

    c

    d

    e

    f

    下限工作温度C

    a列的代码

    上限工作温度C

    c列的代码

    最大容量变化率 ±%AC

    e列的代

    +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

    用于片式电容器制造的最普遍的中K材料为X7R(-55C125CA C最大值土 15%)。 而对于高K类材料,Z5U (+10C+85CA C最大值+22%-56%)Y5V (-30C+85

     

    °C^A C最大值+22%-82%)最为常用。


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