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高容量MLCC測不準(zhǔn)?原來你忽略了這六個因素
發(fā)布時間:2018-04-28 來源:winniewei 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】作為一個技術(shù)支持工程師,每天遇到客戶不同的技術(shù)問題,其中有些客戶測量高容量MLCC時,往往未能獲得規(guī)格書上列明的標(biāo)稱電容量,直覺是壞料或是買錯貨。再三仔細(xì)查問他們的測量過程時,原來忽略了這些……
No.1 頻率和電壓
I類和II類MLCC電容的實(shí)際測量頻率和電壓各有不同。如I類MLCC產(chǎn)品,以KemetC0402C330J3GACTU為例,它的測量頻率為1MHz±10%,測量交流電壓為1.0±0.2Vrms。II類MLCC產(chǎn)品,如Samsung CL03A225MP3CRNC,它的測量測量頻率為1KHz±10%,測量交流電壓為 0.5 ± 0.1Vrms。
*請參閱有關(guān)電容器在網(wǎng)站上的規(guī)格
表一,I類和II類MLCC的測量頻率和電壓
No.2 工作溫度
我們常常見到不同的MLCC有不同的TCC系數(shù)(電容溫度系數(shù)/Temperature Coefficient of Capacitance)。TCC是指在特定的溫度內(nèi),溫度每變化1℃時,電容的變化數(shù)值與該溫度下的電容變化的比值。
圖一,I類和II類MLCC的溫度特性和隨溫度的電容變化
I類MLCC有較穩(wěn)定的TCC表現(xiàn),你會發(fā)現(xiàn)它的電容量隨溫度呈線性變化,但I(xiàn)I類MLCC的電容器是隨溫度呈不規(guī)則變化,這是由于鈦酸鋇(BaTiO 3)的介電材料的性質(zhì)。所以我們測量MLCC時必須在指定的工作溫度下進(jìn)行。
No.3 直流偏置
直流偏置是影響MLCC電容的重要電參數(shù),特別是直流偏置會使II類MLCC電容隨著直流電壓增加而損耗。II類MLCC基于具有鐵電偶極子的BaTiO3,直流偏置會限制偶極運(yùn)動,導(dǎo)致II類MLCC介電常數(shù)和電容的降低。盡管I類MLCC的介電常數(shù)比X5R,X7R和Y5V低, 但它電容量受直流電壓影響是比較穩(wěn)定的。 Y5V介電常數(shù)最高,但有很嚴(yán)重的老化。
圖二,直流偏置對MLCC影響
No.4 交流電壓
由于I類MLCC以順電材料組成,它的電容不會因交流電壓轉(zhuǎn)變而變化,但I(xiàn)I類MLCC電容是隨著交流電壓的增加而變化。在II類MLCC中,Y5V顯示交流電壓的變化比X5R/X7R更嚴(yán)重,這是由于鐵電材料的電壓對極化曲線的非線性特性。
圖三,10uF X7R 6.3V的電容量在不同交流電壓的轉(zhuǎn)變
請注意,如果過多電壓施加到電容器上,有可能導(dǎo)致由內(nèi)部電介質(zhì)層的斷裂而引起的短路。這持續(xù)施加過多電壓直到斷裂的時間性,是取決于電壓多少和環(huán)境溫度。
No.5 放置時間
II類MLCC的電容量隨室溫中長時間放置呈對數(shù)關(guān)系減少,但I(xiàn)類MLCC由順電性質(zhì)的材料組成而不會有老化現(xiàn)象。老化本質(zhì)上是可逆的,但元件的老化是不能阻止的。在MLCC的試驗(yàn)性能前,我們需要進(jìn)行熱處理。即通過在居里點(diǎn)以上加熱(150℃至少1小時)并冷卻至室溫,將MLCC晶體結(jié)構(gòu)恢復(fù)到其最佳的無序排列,從而實(shí)現(xiàn)最大電容量。
圖四 不同電容的老化特性
No.6 合適的LCR測試儀
市場上大部份LCR測試儀操作簡便,功能直接,能滿足我們工程師對元件的檢驗(yàn)和電子維修測試要求。但當(dāng)測試高容量MLCC時,推薦選用具有ALC(自動電平控制/Automatic Level Control)功能的LCR測試儀。ALC是針對由于元件本身變化,環(huán)境引起工作點(diǎn)變化等,在測試電路中加入的穩(wěn)定電平的電路,從而自動糾正偏移的電平回到要求的數(shù)值。B&K Precision895就是其中一款具有ALC功能的LCR測試儀。
圖五,B&K Precision 895和它的測量設(shè)置菜單
通過ALC功能,您可以保持施加到被測的MLCC的測量信號到恒定電壓水平。但如果沒有打開ALC功能,很大可能會導(dǎo)致高容量MLCC讀數(shù)被錯誤讀低。
最后的結(jié)論
綜上所述,大家在測試高容量MLCC性能時,請?zhí)貏e留意以下三點(diǎn)。
1)在測量前進(jìn)行熱處理
2)按照數(shù)據(jù)手冊上的指定工作溫度,電壓和頻率進(jìn)行測試
3)推薦使用帶有ALC功能的測試設(shè)備進(jìn)行測試
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