· 为什么MLCC在加DC电压后容量会下降?MLCC Class2(X5R, X7R 等) 产品,如下所示,随着 DC 电压增加,其容量会渐渐下降。但像Class1 产品 C0G,即使加电压其容量也没有任何变化。 像Class2 产品,电介质内的 Dipole在加 DC 电压后,会按照电压所处的方向整齐排列,当所加的 DC 电压变大,因 DC 电压而固定方向的 Dipole也会增加。MLCC的容量由对 AC 电压做出反应的 Dipole决定,由DC 电压固定的 Dipole越多对 AC 电压做出反应的 Dipole 就会越少,从而导致容量下降。 · 怎么测量陶瓷电容的偏压特性? · MLCC (Class II) 在DC偏压下后容量减少的特性,DC-Bias可以用商用LCR测试仪测量。 - 测试仪器 : LCR meter E4980A + Test Fixture 16034G/E (Keysight Technologies Corp.) - 测量条件设置: 1) 频率 : 按照规格书(设置为 1kHz 或 120Hz) 2) AC电压 : 按照规格书 (设置为 1Vrms或 0.5Vrms) 3) DC电压 : 从0Vdc到额定电压, 维持时间 60秒 4) 温度 : 25℃ ± 3 ℃ ※ 注意事项 1) 在测量之前 需要进行 ‘150℃ 1小时的热处理 + 放置24小时后在常温下测量’ *请参考Q&A关于MLCC老化现象的说明。 2) 因 LCR meter 电源内部电阻差异,会导致设定电压和MLCC两端的实际电压之间存在差异。仪器有ALC(Auto level control)功能,可以控制MLCC两端的电压。测量时必须开启ALC功能后再进行测量。如果不激活ALC,测量容值可能会偏低。(图 a, b, c, d) 3) Fixture的寄生成分会影响测量值。需要对Fixture的Short 状态、 Open 状态还有测量连接线长度进行适当的调整。( 图 e、 f) 仪器设置方法请参考仪器使用手册。 [Reference] - Impedance Measurement Handbook, Keysight Technologies Corp. 6th Edition, 2020 · 为什么随着时间推移MLCC的容量会发生变化? MLCC的容量随着时间推移会渐渐减少,但并非按照一般时间比例减少,而是如图所示,按 Log时间比例减少。 这是 MLCC 分子结构中消除机械应力的过程,形成90˚ Dipole。因此 MLCC 内电介质 Dipole的自由度会渐渐降低,即使为测量容量加 AC 电压,Dipole也会渐渐不再做出反应,最终导致容量减少的原理。 · 超过额定电压使用MLCC时,会出现什么问题? MLCC 额定电压与一般电子产品的额定概念不同,是关于信赖度的概念。产品根据规定的额定电压通过信赖度测试后,就会被认定为相应额定电压产品。超过额定电压加电压时,一定时间内不会有问题,但长时间持续的话会出现不合格情况。也就是MLCC的寿命会急剧缩短。 在下列各电压 Signal中, Vp-p max使用时不得超过额定电压,为能使用更长时间,应根据使用位置,使用比所加电压更高的额定电压产品。 · MLCC的温度范围有什么意义? MLCC根据温度特点区分产品,X5R的温度范围是 -55~85˚C,X7R的温度范围是 -55~125˚C。这并不是说在相应温度下, MLCC可以工作,而是表示在相应范围下,容量变化在 ±15% 或 ±22% 以内。因此在温度范围内,一直以最高温度使用 MLCC的话,产品寿命会急剧减少。 · MLCC的ESR是多少? · 通常 MLCC的 ESR 值会根据容量有所差异。1μF 以上大容量情况下,会达到数Ω到数十Ω,如图所示,ESR 值比 AL Cap.或 Tantal Cap. 更低。 · 测量MLCC的容量需要进行预处理(pretreatment)吗? 像固有电场 Type,随着时间推移容量会有所减少,因此长时间保管后测量容量时,会脱离到 Spec 范围之外。长时间保管后测量容量时,一定要经过热处理(150˚C, 1小时) 后再测量容量。 · MLCC的种类有哪些? MLCC可分为 Class1(温度补偿系) 和 Class2(固电容率系)。 Class1是通过电介质,利用 Titanium oxide,根据温度或电压以 ppme 为单位变化的。可实现的容量水平为 nF 单位一下,主要用于 Impedance matching。 Class2是使用名为Barium Titanate的电介质,实现 μF 水平的容量,主要使用Decoupling,容量会根据温度变化及所加电压发生巨大变化。 · MLCC阻抗的频率特性是什么? 电容器的阻抗频率如下图所示,表示随频率发生的阻抗变化。频率越高阻抗就越小,在SRF(Self Resonant Frequency) 处出现最低值,之后再重新增加。 · 为什么电介质的厚度越薄电容量越增加? MLCC 容量如下所示,与电容率、内部电极面积、叠层数量呈成正比,与电介质厚度成反比。电介质厚度越薄,容量就会越高,这是电介质两面所加电场数的差异导致的。 · MLCC的绝缘电阻值是多少? MLCC的绝缘电阻值是额定电压除以 MLCC泄露电流的值,由于通常泄漏电流水平在数nA~数μA 左右,因此绝缘电阻值都是以 MΩ 为单位。绝缘电阻与电介质的厚度相关,在相同尺寸 Spec 内,厚度越薄,泄漏电流越大,绝缘电阻值越低。 · 三星MLCC的产品湿度敏感度标准(MSL)是多少? 三星电机 MLCC的 MSL是 1。MLCC产品本身对潮湿不敏感,但长期暴露在潮湿环境时要注意镀层氧化。 · MLCC需要安全规格认证标志吗? MLCC不属于安全规格认证的产品。 · MLCC推荐的land dimension吗? · 如何评价MLCC的寿命? MLCC的寿命受温度条件和施加的 DC 电压条件影响,可以用下列加速方程式来表示。 例如,85ºC, 16V 条件的高温负荷测试是比 65ºC 4V 环境高 2,374.16倍的加速测试,MTTF(测试样本数 40pcs, 可信度 60%情况下)预计为 103,562,200h, FIT预计为 9.656。算式中使用的 n和 Ea会根据陶瓷材料的类型和结构有所不同,因此每种机型都会有所差异。 |