ما هي ظاهرة التحيز العاصمة؟

عند بناء المكثفات الخزفية متعددة الطبقات (MLCCs)، غالبًا ما يختار المهندسون الكهربائيون نوعين من العوازل الكهربائية اعتمادًا على التطبيق - الفئة 1، المواد العازلة غير الحديدية مثل C0G/NP0، والفئة 2، المواد العازلة الكهربائية الحديدية مثل X5R وX7R.والفرق الرئيسي بينهما هو ما إذا كان المكثف، مع زيادة الجهد ودرجة الحرارة، لا يزال يتمتع باستقرار جيد.بالنسبة للعوازل من الفئة 1، تظل السعة مستقرة عند تطبيق جهد التيار المستمر وارتفاع درجة حرارة التشغيل؛تحتوي العوازل من الفئة 2 على ثابت عازل مرتفع (K)، لكن السعة تكون أقل استقرارًا في ظل التغيرات في درجة الحرارة والجهد والتردد وبمرور الوقت.

على الرغم من أنه يمكن زيادة السعة عن طريق تغييرات التصميم المختلفة، مثل تغيير مساحة سطح طبقات القطب، أو عدد الطبقات، أو قيمة K أو المسافة بين طبقتي القطب، فإن سعة العوازل الكهربائية من الفئة 2 ستنخفض في النهاية بشكل حاد عندما يتم تطبيق الجهد DC.ويرجع ذلك إلى وجود ظاهرة تسمى انحياز التيار المستمر، والتي تتسبب في أن التركيبات الكهروضوئية من الفئة 2 تشهد في النهاية انخفاضًا في ثابت العزل الكهربائي عند تطبيق جهد التيار المستمر.

بالنسبة لقيم K الأعلى للمواد العازلة، يمكن أن يكون تأثير انحياز التيار المستمر أكثر خطورة، مع احتمال فقدان المكثفات لما يصل إلى 90% أو أكثر من سعتها، كما هو موضح في الرسم البياني.

إن قوة العزل الكهربائي لمادة ما، أي الجهد الذي يمكن أن يتحمله سمك معين من المادة، يمكن أن تغير أيضًا تأثير انحياز التيار المستمر على المكثف.في الولايات المتحدة الأمريكية، يتم قياس قوة العزل الكهربائي عادة بالفولت / مل (1 مل يساوي 0.001 بوصة)، وفي أماكن أخرى يتم قياسها بالفولت / ميكرون، ويتم تحديدها من خلال سمك الطبقة العازلة.ونتيجة لذلك، قد يكون أداء المكثفات المختلفة التي لها نفس السعة ومعدل الجهد مختلفًا بشكل كبير نظرًا لاختلاف بنيتها الداخلية.

ومن الجدير بالذكر أنه عندما يكون الجهد المطبق أكبر من قوة العزل الكهربائي للمادة، فإن الشرر سوف يمر عبر المادة، مما يؤدي إلى اشتعال محتمل أو خطر انفجار صغير الحجم.

أمثلة عملية لكيفية إنشاء تحيز التيار المستمر

إذا أخذنا في الاعتبار التغير في السعة بسبب جهد التشغيل بالتزامن مع التغير في درجة الحرارة، فإننا نجد أن فقدان سعة المكثف سيكون أكبر عند درجة حرارة التطبيق المحددة وجهد التيار المستمر.خذ على سبيل المثال MLCC مصنوع من X7R بسعة 0.1 درجة فهرنهايت، والجهد المقدر 200 فولت تيار مستمر، وعدد الطبقات الداخلية 35 وسمك 1.8 مل (0.0018 بوصة أو 45.72 ميكرون)، وهذا يعني أنه عند التشغيل عند 200 فولت تيار مستمر، فإن العازل الكهربائي الطبقة تواجه فقط 111 فولت/ميل أو 4.4 فولت/ميكرون.وكحساب تقريبي، سيكون رأس المال الاستثماري -15%.إذا كان معامل درجة حرارة العازل هو ±15%ΔC وVC هو -15%ΔC، فإن الحد الأقصى لـ TVC هو +15% - 30%ΔC.

ويكمن سبب هذا الاختلاف في البنية البلورية لمادة الفئة 2 المستخدمة - في هذه الحالة تيتانات الباريوم (BaTiO3).تحتوي هذه المادة على هيكل بلوري مكعب عند الوصول إلى درجة حرارة كوري أو أعلى.ومع ذلك، عندما تعود درجة الحرارة إلى درجة الحرارة المحيطة، يحدث الاستقطاب لأن انخفاض درجة الحرارة يؤدي إلى تغيير المادة في بنيتها.يحدث الاستقطاب دون أي مجال كهربائي خارجي أو ضغط، وهذا ما يعرف بالاستقطاب التلقائي أو الكهروضوئية.عندما يتم تطبيق جهد تيار مستمر على المادة عند درجة الحرارة المحيطة، يرتبط الاستقطاب التلقائي باتجاه المجال الكهربائي لجهد التيار المستمر ويحدث عكس الاستقطاب التلقائي، مما يؤدي إلى انخفاض السعة.

في الوقت الحاضر، حتى مع وجود أدوات التصميم المختلفة المتاحة لزيادة السعة، فإن سعة العوازل الكهربائية من الفئة 2 لا تزال تتناقص بشكل ملحوظ عند تطبيق جهد التيار المستمر بسبب وجود ظاهرة تحيز التيار المستمر.لذلك، من أجل ضمان موثوقية تطبيقك على المدى الطويل، يجب أن تأخذ في الاعتبار تأثير انحياز التيار المستمر على المكون بالإضافة إلى السعة الاسمية لـ MLCC عند اختيار MLCC.

Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD.، التي تأسست في عام 2010، هي شركة مصنعة محترفة متخصصة في آلة اختيار ووضع SMT، وفرن إعادة التدفق، وآلة طباعة الاستنسل، وخط إنتاج SMT ومنتجات SMT الأخرى.لدينا فريق البحث والتطوير الخاص بنا والمصنع الخاص بنا، مع الاستفادة من البحث والتطوير ذو الخبرة الغنية، والإنتاج المدرب جيدًا، وفاز بسمعة كبيرة من العملاء في جميع أنحاء العالم.

نحن نؤمن بأن الأشخاص والشركاء العظماء يجعلون من NeoDen شركة عظيمة وأن التزامنا بالابتكار والتنوع والاستدامة يضمن أن أتمتة SMT متاحة لكل الهاوي في كل مكان.