He buscado en muchos foros y documentos en google y no he encontrado nada. Incluso pidieron mis enseñanzas y no lo sabían. Una dijo algo sobre el efecto piezoeléctrico, pero no estaba segura de ello. Así que aquí hay un gráfico de un proveedor, cambio de valor de capacitancia sobre el voltaje aplicado en un condensador de cerámica:
La pregunta es simple: ¿por qué una capacitancia de los condensadores con el cambio de su diferencia de voltaje entre sus polares?
Este documento rápido de Vishay sugiere que esto se debe a la constante dieléctrica real del capacitor cerámico Cambiando significativamente bajo las variaciones de la intensidad del campo eléctrico aplicado (leer: voltaje).
Para ser justos, esa nota en particular probablemente tenga la intención de llevar a la gente a comprar piezas de tantalio de Vishay, pero hay otras artículos sobre el tema también que parecen conducir al mismo fenómeno físico: el la constante dieléctrica está bien, no es constante bajo un voltaje de CC aplicado.
Edición adicional: La mayoría de los capacitores cerámicos utilizados con fines de desacoplamiento se enfocan naturalmente en la eficiencia volumétrica sobre la estabilidad: estos se clasifican comúnmente con Y5V, X5R, X7R, etc. Estos son los que se conocen como dieléctricos de Tipo II, y generalmente se construyen con titanato de bario como material dieléctrico .
Buscando dieléctrico de titanato de bario frente a los efectos de voltaje, encontré la siguiente información de un curso de ciencia de materiales:
(Fuente:
Es un comportamiento bien conocido de capacitancia en función de la temperatura para estos dieléctricos, y creo que se puede explicar científicamente con:
Por encima de la temperatura de Curie, la polarización espontánea se pierde debido a un cambio en la estructura cristalina y el titanato de bario se encuentra en el estado paraeléctrico.
Y creo que esto puede explicar por qué el voltaje tiene el efecto que tiene:
La dependencia del tamaño de grano muestra que similar a la constante dieléctrica de resistencia de rendimiento es una propiedad sensible a la microestructura.
Una buena regla general en general es utilizar condensadores que tengan una clasificación de al menos el doble del voltaje de trabajo esperado. Prestaré mucha atención a los condensadores de cerámica utilizados en la conmutación de circuitos de alimentación que pueden ver corrientes de rizado muy grandes durante su vida útil. Muchos convertidores se han vuelto inestables o no se han realizado debido a que el supuesto condensador de salida de 47uF realmente se redujo a 20 uF con el voltaje aplicado. Siempre revise la hoja de datos del fabricante para la curva sesgo de CC o similar.
Última edición: el efecto piezoeléctrico al que hace referencia su profesor es la característica un tanto única de los condensadores cerámicos, donde la tensión / tensión / vibración física en realidad inducirá un voltaje. Esto se debe a la tensión física que realmente deforma la estructura reticular del dieléctrico (titanato de bario). Golpear un capacitor cerámico con un lápiz y monitorear su salida con una sonda de alcance debería mostrar el ruido:
De esta página es una descripción de El mecanismo, que he citado a continuación: si desea más, deberá analizar el comportamiento de la cerámica ferroeléctrica. Tenga en cuenta que esto no es realmente un problema con los condensadores electrolíticos y de película.
Cuando las cerámicas de tipo BaTiO3 se calientan por encima del punto de Curie, la estructura cristalina pasa por una transición de la fase tetragonal a la cúbica. Junto con esta transición, desaparece la polarización espontánea en los dominios. Cuando se enfría por debajo del punto de Curie, la transición se invierte de cúbico a tetragonal, y los granos reciben simultáneamente el estrés de la distorsión del entorno. En este punto, se generan varios dominios pequeños en los granos, y la polarización espontánea de cada dominio se puede revertir fácilmente con un campo eléctrico bajo. Dado que la constante dieléctrica relativa se corresponde con la inversión de la polarización espontánea por unidad de volumen, se mide como una capacitancia más alta.
Características de capacitancia y tensión continua. Característica de sesgo de DC El desafío no reside en la polarización espontánea, sino en revertirla. Cuando la polarización espontánea se invierte sin tensión de tensión (sin polarización de CC), los MLCC logran una alta capacitancia. Sin embargo, si se aplica un sesgo externo al proceso de polarización espontánea, la reversión libre de la polarización espontánea es mucho más difícil. Como resultado, la capacitancia ganada es menor en comparación con la capacitancia antes de la aplicación del sesgo. Esta es la razón por la cual la capacitancia disminuye cuando se aplica la polarización de CC, de ahí el término característica de polarización de CC.
Desde un punto de vista práctico, puede ver en el gráfico que el uso de la parte más pequeña y más baja de voltaje nominal conduce al peor rendimiento. Además, hay cambios en la capacitancia con la temperatura, generalmente baja, tanto para temperaturas elevadas como bajas. Y los efectos del envejecimiento - de nuevo hacia abajo.
Probablemente es importante mencionar que la reducción de la capacitancia al aumentar el voltaje no es una propiedad de todos los capacitores. Solo se aplica realmente a los dieléctricos ferroeléctricos como el titanato de bario, utilizado en los tipos X5R y X7R. Estos son los condensadores de montaje superficial más comunes, debido a su pequeño tamaño para la capacidad.
Otros dieléctricos comunes no sufren este efecto. La película de poliéster, la película de polipropileno, la mica y los tipos NP0 tienen una capacitancia casi constante independientemente del voltaje aplicado. Además, los tipos electrolíticos polarizados tampoco cambian con el voltaje.
En realidad, otros dieléctricos tienen un pequeño coeficiente de voltaje. Sin embargo, es tan pequeño que no tiene un impacto importante, incluso en aplicaciones sensibles del mundo real si trabaja a una fracción baja del voltaje de ruptura del capacitor.