温度对陶瓷电容特性的影响

温度对陶瓷电容特性的影响

夏季的到来，天气火热火热的，人都热得受不了无精打采了，同样的，陶瓷电容器也会因为天气炎热温度太高而“罢工”。因此我们除了给电容器降温之外，还需要选一些性能强悍，耐高温的“勇士”来为我们的机器服务。那幺如何选择在高温下还能保持性能工作的陶瓷电容器呢？我下面为大家分析下各类型陶瓷电容器的情况。

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?由上图可知，大部分的陶瓷电容都是呈高温和低温容量降低的趋势，但是NPO电容的曲线较好，容量基本不随温度而变化，其中Y5V的特性较差，因此如果使用环境温度高，应首选NPO电容。

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?从上图可以看出，大部分的陶瓷电容都是随着温度升高，漏电流也随着增大的。但是NPO电容的曲线较好，容量基本不随温度而变化，Y5V的特性较不稳定。同样的，大部分的陶瓷电容都是随着使用时间越长，漏电流持续增大的，而且NPO电容还是较好的。

?因此可以得出结论：在温度的影响下，NPO的性能变化是较小的，而Y5V 的性能变化是教大的，因此如果您的电容器使用环境温度较高，应选择性能更稳定的NPO陶瓷电容，反之，可以根据您的具体需求选择其他类型的陶瓷电容。

?希望本文内容可以帮到大家。我们专注安规电容和压敏电阻CBB电容，高压电容等研发生产销售，生产的JEC电容系列规格型号齐全。以上资讯来自智旭电子公司研发部，更多资讯请大家移步至网站中获取。

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压电陶瓷微位移器件性能分析

压电陶瓷微位移器件性能分析 我国1426所在80年代研制出的WTDS-I型电致伸缩微位移器在国内许多研究部门得到应用，但生产单位没有及时对该器件的迟滞、蠕变、温度特性，尤其是动态特性进行必要的研究。作者根据本文的研究需要，对国内应用该产品的情况进行了大量调研和实验研究，从而获得了一些有关该产品性能的情况，现介绍如下： 一、迟滞及蠕变特性 图5.9是作者测得的WTDS-I电致伸缩微位移器的电压 位移实验曲线。从实验中发现，在高压段，微位移器出现蠕变现象，即在一定电压下，位移达到一定值后随时间缓慢变化，在较长的时间内达到稳定值，这一现象是微位移器内部电介质在电场作用下的极化驰豫造成的。图5.10是在300伏时，微位移器位移随时间的变化曲线。 二、温度特性 原航空航天部303所对WTDS-I型电致伸缩微位移器的温度特性进行了测试。图5.11是在一定电压下，微位移器的伸长量与温度的关系曲线，当温度低于0℃或超过20℃时，伸长量变小。 三、压力特性 在作者的要求下1426所对WTDS-I型电致伸缩微位移器的压力特性作了实验，图5.12是实验曲线，该曲线表示在某一电压下器件伸长量（不包括器件因受力而产生的压缩量）与压力的关系，△S表示在某一压力下的伸长量，S0表示空载时的伸长量，303所也做了这一实验，其结果相同。从图中可以看出：压力对位移量的影响不大。 四、刚度特性 刚度是指器件本身抵抗外力而产生变形的能力。哈尔滨工业大学机械系对WTDS-IB型电致伸缩微位移器件作了这方面的实验。图5.13是刚度特性曲线，在不加电压的情况下，得到的器件压缩量与压力的关系。压缩量—力回归关系式为： S = 0.155F + 2.96 其中S—器件的压缩量(μm) , F—施加外力 (N) 其相关系数为：r = 0.988 刚度为： 6.45(N/μm) 从图5.13中可以看出：在载荷较小时压缩量随载荷的加大而增加较快，而在载荷较大时压缩量随载荷的加大而增加较慢，且基本呈直线关系增加。这主要是 由于器件的叠堆结构造成的，叠堆是由多 片压电陶瓷薄片粘接而成，各薄片间的接 触刚度较差，随外力的增加，由于接触变 形使接触面积增大，刚度提高，因而出现 了如图5.13所示的压缩量与载荷的关系曲 线。 图5.14为在不同压力下的电压—位移曲线。从图中可以看出，微位器的位移随载荷的增加而减小，但电压—位移关系曲线的基本形状不变。

Y5V电容特性

Y5V材料电容特性 Y5V电容器瓷属于低频高介电容器瓷，即Ⅱ类瓷，是强介铁电陶瓷，具有自发极化特性的非线性陶瓷材料，其主要成分为钛酸钡（BaTiO3）；其特点是介电系数特别高，介电系数随温度呈非线性变化，介电常数随施加的外电场有非线性变化的关系； Y5V：温度特性Y代表-25℃；“5”代表+85℃；温度系数V代表-80%~+30%； 在交变电压作用下，电容器并不是以单纯的电容器的形式出现，它除了具有电容量以外，还存在一定的电感和电阻，在频率较低时，它们的影响可以不予考虑，但随着工作频率的提高，电感和电阻的影响不能忽视，严重时可能导致电容器失去作用。因此，我们一般通过四个主要参数来衡量片式电容的一般电性能：电容量、损耗角正切、绝缘电阻、耐电压。下面主要针对电容量的变化进行研究： 1、电容量与温度的关系： 温度是影响电容器电容量的一个重要因素，电容量与温度之间的这种关系特性称为电容器的温度特性，一般说来，对于Ⅱ类瓷电容器，其影响相对较大，故我们采用“%”来表示它的容量变化率。 下面以Y材料0402F/104规格产品为例来说明Y5V材料的温度特性： 2、电容量与交流电压的关系： 对于Ⅱ类瓷电容器，其容量基本是随所加电压的升高而加速递升的，在生产测试中，一般采用0.5±0.2V和1.0±0.2V作为电容量与损耗正切角的测试电压，电压较低，因此对于同一容量采用不同的介质厚度设计，最终表现出来的容量值不会有太大差异，但是，随着工作电路中交流电压的不同，这种差异较为明显。 下面以Y材料0805F/105规格产品为例来说明Y5V材料交流特性：

3、电容量与直流电压的关系： 在电路的实际应用中，电容器两端可能要施加一个直流电压，电容器在这种情况下的特性叫做直流偏压特性；相对X7R材料来说，Y5V材料偏压特性较差，可以通过增加介质厚度的方法取得较好的直流偏压特性。 下面我们以Y材料0805F/224规格14um介质厚度设计的产品为例来说明Y5V产品的直流偏压特性： 另外，Y5V材料电容量与工作频率也存在一定的关系，作为Ⅱ类瓷电容器，相对容值变化较小的Ⅰ类瓷电容器而言，随着工作频率的增加，容值下降较为明显。

陶瓷电容材质

陶瓷电容分级： NPO（COG）X7R X5R Y5V Z5U 这个是按美国电工协会（EIA）标准，不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO；稳定级（II类）的介质材料为X7R；能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V。 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。 X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。 COG,X7R,X5R,Y5V均是电容的材质，几种材料的温度系数和工作范围是依次递减的，不同材质的频率特性也是不同的。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 一NPO电容器 NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%， NPO(COG) 多层片式陶瓷电容器,它只是一种电容 COG（Chip On Glass）即芯片被直接邦定在玻璃上。这种安装方式可以大大减小LCD模块的体积，且易于大批量生产，适用于消费类电子产品的LCD，如：手机，PDA等便携式产品，这种安装方式，在IC生产商的推动下，将会是今后IC与LCD的主要连接方式。 相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于 ±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二X7R电容器 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。

电容器阻抗

电容器阻抗/ESR频率特性是指什么？ 本专栏为解说电容器基础的技术专栏。 现就电容器的阻抗大小|Z|和等价串联电阻(ESR)的频率特性进行阐述。 通过了解电容器的频率特性，可对诸如电源线消除噪音能力和抑制电压波动能力进行判断，可以说是设计回路时不可或缺的重要参数。此处对频率特性中的阻抗大小|Z|和ESR进行说明。 1.电容器的频率特性 如假设角频率为ω，电容器的静电容量为C，则理想状态下电容器(图1)的阻抗Z可用公式 (1)表示。 图1.理想电容器 由公式(1)可看出，阻抗大小|Z|如图2所示，与频率呈反比趋势減少。由于理想电容器中无损耗，故等价串联电阻(ESR)为零。 图2.理想电容器的频率特性 但实际电容器(图3)中除有容量成分Ｃ外，还有因电介质或电极损耗产生的电阻（ESR）及电极或导线产生的寄生电感(ESL)。因此，|Z|的频率特性如图4所示呈V字型（部分电容器可能会变为U字型）曲线，ESR也显示出与损耗值相应的频率特性。

图3.实际电容器 图4.实际电容器的 |Z|/ESR频率特性(例) |Z|和ESR变为图4曲线的原因如下。 低频率范围：低频率范围的|Z|与理想电容器相同，都与频率呈反比趋势减少。ESR值也显示出与电介质分极延迟产生的介质损耗相应的特性。 共振点附近：频率升高，则|Z|将受寄生电感或电极的比电阻等产生的ESR影响，偏离理想电容器（红色虚线），显示最小值。|Z|为最小值时的频率称为自振频率，此时|Z|=ESR。若大于自振频率，则元件特性由电容器转变为电感，|Z|转而增加。低于自振频率的范围称作容性领域，反之则称作感性领域。 ESR除了受介电损耗的影响，还受电极自身抵抗行程的损耗影响。 高频范围：共振点以上的高频率范围中的|Z|的特性由寄生电感(L)决定。高频范围的|Z|可由公式(2)近似得出，与频率成正比趋势增加。 ESR逐渐表现出电极趋肤效应及接近效应的影响。 以上为实际电容器的频率特性。重要的是，频率越高，就越不能忽视寄生成分ESR或ESL的影响。随着电容器在高频领域的应用越来越多，ESR和ESL与静电容量值一样，成为表示电容器性能的重要参数。

压电陶瓷的特性及应用举例

压电陶瓷的特性及应用举例 芯明天压电陶瓷以PZT锆钛酸铅材料为主，主要利用压电陶瓷的逆压电效应，即通过对压电陶瓷施加电场，压电陶瓷产生纳米级精度的致动位移。 芯明天压电陶瓷 Δ压电效应 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指压电陶瓷受到特定方向外力的作用时，在压电陶瓷的正负极上产生相反的电荷，当外力撤去后，又缓慢恢复到不带电的状态；逆压电效应是指在对压电陶瓷的极化方向上施加电压，压电陶瓷会随之发生形变位移，电场撤去后，形变会随之消失。

Δ纳米级分辨率 压电陶瓷的形变量非常小，一般都小于1%，虽然形变量非常小，但可通过改变电场强度非常精确地控制形变量。 压电陶瓷是高精度致动器，它的分辨率可达原子尺度。在实际使用中，压电陶瓷的分辨 率通常受到产生电场的驱动控制器的噪声和稳定性的限制。 Δ大出力 压电陶瓷产生的最大出力大小取决于压电陶瓷的截面积，对于小尺寸的压电陶瓷，出力 通常达到数百牛顿的范围，而对于大尺寸的压电陶瓷，出力可达几万牛顿。

Δ响应时间快

不同材质电容特点

一、按照功能 1.名称：聚酯（涤纶）电容 符号：（CL） 电容量：40p--4μ 额定电压：63--630V 主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差 应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路 2.名称：聚苯乙烯电容 符号：（CB） 电容量：10p--1μ 额定电压：100V--30KV 主要特点：稳定，低损耗，体积较大 应用：对稳定性和损耗要求较高的电路 3.名称：聚丙烯电容 符号：（CBB） 电容量：1000p--10μ 额定电压：63--2000V 主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差 应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路 4.名称：云母电容 符号：（CY）

电容量：10p--0.1μ 额定电压：100V--7kV 主要特点：高稳定性，高可靠性，温度系数小应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路 5.名称：高频瓷介电容 符号：（CC） 电容量：1--6800p 额定电压：63--500V 主要特点：高频损耗小，稳定性好 应用：高频电路 6.名称：低频瓷介电容 符号：（CT） 电容量：10p--4.7μ 额定电压：50V--100V 主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差应用：要求不高的低频电路 7.名称：玻璃釉电容

符号：（CI） 电容量：10p--0.1μ 额定电压：63--400V 主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温（200度）应用：脉冲、耦合、旁路等电路 8.名称：铝电解电容 符号：(CD) 电容量：0.47--10000μ 额定电压：6.3--450V 主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大 应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等 9.名称：钽电解电容 符号：（CA） 电容量：0.1--1000μ 额定电压：6.3--125V 主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容 应用：在要求高的电路中代替铝电解电容 10.名称：空气介质可变电容器

压电陶瓷电特性测试与分析

摘要：通过对压电陶瓷器件进行阻抗测试可得到压电振子等效电路模型参数与谐振频率。通过对压电陶瓷器件电容值、温度稳定性、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析后可知：压电陶瓷器件电特性符合一般电容器特点，所用连接线材在较低频率下寄生电容不明显，在常温下工作较稳定，厚度较厚的产品绝缘性和可靠性指标较好。 关键词：压电陶瓷；等效电路模型；电特性；可靠性 0 引言 压电陶瓷(Piezoelectric Ceramics，PZT)受到微小外力作用时，能把机械能变成电能，当加上电压时，又会把电能变成机械能。它通常由几种氧化物或碳酸盐在烧结过程中发生固相反应而形成，其制造工艺与普通的电子陶瓷相似。与其他压电材料相比，具有化学性质稳定，易于掺杂、方便塑形的特点[1]，已被广泛应用到与人们生活息息相关的许多领域,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热释电性可制作人体红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存贮，显示或开关用的电控光特性器件。通过物理或化学方法制备的PZT、PLZT等铁电薄膜，在电光器件、非挥发性铁电存储器件等有重要用途[2-5]。 为了保护生态环境，欧盟成员国已规定自2006年7月1日起，所有在欧盟市场上出售的电子电气产品设备全部禁止使用铅、水银、镉、六价铬等物质。我国对生态环境的保护也是相当重视的。因此，近年来对无铅压电陶瓷进行了重点发展和开发。但无铅压电陶瓷性能相对于PZT陶瓷来说，总体性能还是不足以与PZT陶瓷相比。因此，当前乃至今后一段时间内压电陶瓷首选仍将是以PZT为基的陶瓷。 本文将应用逆压电效应以压电陶瓷蜂鸣片为例进行阻抗测试、电容值、绝缘电阻、介质耐电压等电性能参数进行测量与分析。 1 测量参数和实验方法依据 目前我国现有的关于压电陶瓷材料的测试标准主要有以下： GB/T 3389-2008 压电陶瓷材料性能测试方法 GB/T 6427-1999 压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法 GB/T 16304-1996 压电陶瓷电场应变特性测试方法 GB 11387-89 压电陶瓷材料静态弯曲强度试验方法 GB 11320-89 压电陶瓷材料性能方法（低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试）

陶瓷电容绝缘电阻深入理解

多层片式陶瓷电容器绝缘电阻深入再理解 绝缘电阻表征的是介质材料在直流偏压梯度下抵抗电流的能力。 绝缘体的原子结构中没有在外电场强度作用下能自由移动的电子。对于陶瓷介质，其电子被离子健和共价健牢牢束缚住，理论上几乎可以定义该材料的电阻率为无穷大。但是，实际上绝缘体的电阻率是有限，并非无穷大，这是因为材料原子晶体结构中存在的杂质和缺陷会导致电荷载流子的出现。 在氧化物陶瓷中，如钛酸盐，通过缺陷化学计量，也就是阴、阳离子电荷不平衡可以推断出电荷载流子的存在以及材料晶体结构中有空缺位子和填隙离子。例如，一个AL3+阳离子取代一个Ti4+的位置，产生一个净负电荷。同样，如果氧离子与其他离子的比例不足以维持理想的化学价，也会产生一个净电荷。后面这种情况在低氧分压烧结和“还原”烧结条件下非常容易出现，剧烈的还原将会使钛酸盐的电阻率降低，显示出半导体性质。 因此，片式电容器的绝缘电阻取决于介质材料配方、工艺过程（烧结）和测量时的温度。所有介质的绝缘电阻都会随温度的提高而下降，在低温（-55度）到高温125度的MIL温度特性范围内可以观察到一个非常大的下降过程。 测量电容器绝缘电阻的时候需要重点考虑的是绝缘电阻与电容量的关系。电容量值与绝缘电阻成正比，即电容量越高，绝缘电阻越低。这是因为电容量与漏电流大小是相互成正比的，可以用欧姆定律和比体积电容关系加以说明。R= ? *S/L, C=ξ *S/L, ---------R=?*ξ/C 工业应用中产品IR的最小标准是由电阻和电容量，所决定的。EIA标准要求产品在25度时R*C 超过1000欧姆-法拉（通常表示成1000兆欧-微法拉），在125度时超过100欧姆-法拉。除了材料和尺寸外，还有其他一些物理因素会对电容器的绝缘电阻产生影响。 a)表面电阻率：由于表面吸收了杂质和水分，因此介质表面电阻率与体电阻率不一致。 b)缺陷：介质是多晶体陶瓷聚合体所组成的，其微观结构中存在的晶界和气孔总会降低材料 的本征电阻率。从物理学的角度讲，这些物理缺陷出现的几率与元件体积及结构复杂程度成正比。因此，尺寸大的，电极面积更大，电极层数越多的元件来说，其电阻率和绝缘强度均低于小尺寸的。

贴片陶瓷电容分类及温度特性

EIA Code Operation Temperature Range (?C) Temperature Coffcient CLASS I C0G/NP0-55~+1250±30PPM/?C X5R-55~+850±15% X7R-55~+1250±15% X6S-55~+1050±22% Y5V-30~+85-82%~+22% X7S-55~+1250±22% X7T-55~+125-33%~+22% U2J-55~+125-750±120PPM/?C X7U-55~+125-56%~+22% X6T-55~+105-33%~+22% Z5U10~+85-56%~+22% MURATA X8G-55~+1500±30PPM/?C Ⅰ类陶瓷电容器（ClassⅠceramic capacitor） 过去称高频陶瓷电容器（High-frequency ceramic capacitor），介质采用非铁电（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；或者通过添加少量其他（铁电体）氧化物，如CaTiO3 或SrTiO3，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。这两种介质损耗小、绝缘电阻高、温度特性好。特别适 用于振荡器、谐振回路、高频电路中的耦合电容，以及其他要求损耗小和电容量稳定的电路，或用于温度补 Ⅱ类陶瓷电容器（Class Ⅱ ceramic capacitor） 过去称为为低频陶瓷电容器（Low frequency ceramic capacitor），指用铁电陶瓷作介质的电容器，因此也称铁电陶瓷电容 器 。这类电容器的比电容大，电容量随温度呈非线性变化，损耗较大，常在电子设备中用于旁路、耦合或用于其它对损耗 和电容量稳定性要求不高的电路中。其中Ⅱ类陶瓷电容器又分为稳定级和可用级。X5R、X7R属于Ⅱ类陶瓷的稳定级，而 Y5V和Z5U属于可用级。 CLASS II

压电陶瓷测量原理..

压电陶瓷及其测量原理 近年来，压电陶瓷的研究发展迅速，取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中，成为不可或缺的现代化工业材料之一。由于压电材料的各向异性，每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同，这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。同时，压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。 （一）压电陶瓷的主要性能及参数 （1）压电效应与压电陶瓷 在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式，即晶体的对称性所决定。在声波测井仪器中，发射探头利用的是正压电效应，接收探头利用的是逆压电效应。 （2）压电陶瓷的主要参数 1、介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。在交变电场下，电介质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相），由电导过程所引起；另一种为无功部分（异相），由介质弛豫过程所引起。介质损耗是异相分量与同相分量的比值，如图 1 所示，C I 为同相分量，R I 为异相分量，C I 与总电流 I 的夹角为δ，其正切值为 CR I I C R ωδ1 tan == 其中ω 为交变电场的角频率，R 为损耗电阻，C 为介质电容。

图 1 交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时） 2、机械品质因数 机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时，材料内部能量消耗程度的一个参数，它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。机械品质因数越大，能量的损耗越小。产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。机械品质因数m Q 的定义为： π2 的机械能 谐振时振子每周所损失能谐振时振子储存的机械?=m Q 机械品质因数可根据等效电路计算而得 11 1 11 R L C R Q s s m ωω= = 式中1R 为等效电阻（Ω），s ω 为串联谐振角频率（Hz ），1C 为振子谐振时的等效电容（F ），1L 为振子谐振时的等效电感。m Q 与其它参数之间的关系将在后续详细推导。 不同的压电器件对压电陶瓷材料的m Q 值的要求不同，在大多数的场合下（包括声波测井的压电陶瓷探头），压电陶瓷器件要求压电陶瓷的m Q 值要高。 3、压电常数 压电陶瓷具有压电性，即在其外部施加应力时能产生额外的电荷。其产生的电荷与施加的应力成比例，对于压力和张力来说，其符号是相反的，电位移 D （单位面积的电荷）和应力σ 的关系表达式为：dr A Q D == 式中 Q 为产生的电荷（C ），A 为电极的面积（m 2），d 为压电应变常数（C/N ）。 在逆压电效应中，施加电场 E 时将成比例地产生应变 S ，所产生的应变 S 是膨胀还是收缩，取决于样品的极化方向。

贴片电容材质分类

这个是按美国电工协会（EIA）标准，不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO；稳定级（II类）的介质材料为X7R；能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V。 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。 X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。 COG,X7R,X5R,Y5V均是电容的材质，几种材料的温度系数和工作范围是依次递减的，不同材质的频率特性也是不同的。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 一 NPO电容器 NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%， NPO(COG) 多层片式陶瓷电容器,它只是一种电容 COG（Chip On Glass）即芯片被直接邦定在玻璃上。这种安装方式可以大大减小LCD模块的体积，且易于大批量生产，适用于消费类电子产品的LCD，如：手机，PDA等便携式产品，这种安装方式，在IC生产商的推动下，将会是今后IC与LCD 的主要连接方式。 相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二 X7R电容器 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。

陶瓷电容器的特性及选用

陶瓷电容器的特性及选用 陶瓷电容器是目前电子设备中使用最广泛的一种电容器，占整个电容器使用数量的50%左右，但由于许多人对其特性了解不足导致在使用上缺乏应有的重视。为达到部品使用的规范化和标准化要求，下面对陶瓷电容器的特性及我司使用中需要注意的事项做一概况说明： 一、陶瓷电容器特性分类： 陶瓷电容器具有耐热性能好，绝缘性能优良，结构简单，价格低廉等优点，但不同陶瓷材料其特性有非常大的差异，必须根据使用要求正确选用。陶瓷电容按频率特性分有高频瓷介电容器（1类瓷）和低频瓷介电容器（2类瓷）；按耐压区分有高压瓷介电容器（1KV DC以上）和低压瓷介电容器（500V DC以下），现分述如下： 1．高频瓷介电容器（亦称1类瓷介电容器） 该类瓷介电容器的损耗在很宽的范围内随频率的变化很小，并且高频损耗值很小,（tanδ≤0.15%，f=1MHz），最高使用频率可达1000MHz以上。同时该类瓷介电容器温度特性优良，适用于高频谐振、滤波和温度补偿等对容量和稳定度要求较高的电路。其国标型号为CC1（低压）和CC81（高压），目前我司常用的温度特性组别有CH（NP0）和SL 组，其常规容量范围对应如下： 表中温度系数α C =1/C（C 2 -C 1 /t 2 -t 1 ）X106（PPM/°C），是指在允许温度范围内，温度每变 化1°C，电容量的相对变化率。由上表看出，1类瓷介电容器的温度系数很小，尤其是CH特性，因此也常把1类瓷介电容器中CH电容称为温度补偿电容器。但由于该类陶瓷材

料的介电常数较小，因此其容量值难以做高。因此当需要更高容量值的电容时，则只能在下面介绍的2类瓷介电容中寻找。 2、低频瓷介电容器（亦称2类瓷介电容器） 该类瓷介电容的陶瓷材料介电常数较大，因而制成的电容器体积小，容量范围宽，但频率特性和温度特性较差，因此只适合于对容量、损耗和温度特性要求不高的低频电路做旁路、耦合、滤波等电路使用。国标型号为CT1（低压）和CT81（高压），其常用温度特性组别和常规容量范围对应如下： 中2R组为低损耗电容，由于其自身温升小，频率特性较好，因而可以用于频率较高的场合。 对低压瓷介电容，当容量大于47000pF时，则只能选择3类瓷介电容器（亦称半导体瓷介电容器），例如：我司大量使用的26-ABC104-ZFX，但该类电容温度特性更差，绝缘电阻较低，只是因高介电材料，体积可以做得很小。因此只适用要求较低的工作电路。如选用较大容量电容，而对容量和温度特性又有较高使用要求，则应选用27类有机薄膜电容器。 3、交流瓷介电容器 根据交流电源的安全性使用要求，在2类瓷介电容器中专门设计生产了一种绝缘特性和抗电强度很高的交流瓷介电容器，亦称Y电容，按绝缘等级划分为Y1、Y2、Y3三大系列，其用途和特性分类如下：

压电陶瓷的特性及应用举例

. 压电陶瓷的特性及应用举例 芯明天压电陶瓷以PZT锆钛酸铅材料为主，主要利用压电陶瓷的逆压电效应，即通过对压电陶瓷施加电场，压电陶瓷产生纳米级精度的致动位移。 芯明天压电陶瓷 Δ压电效应正压电效应是指压电陶瓷受到特定方向外力压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。又缓慢恢复到不带电的的作用时，在压电陶瓷的正负极上产生相反的电荷，当外力撤去后，压电陶瓷会随之发生形变位移，逆压电效应是指在对压电陶瓷的极化方向上施加电压，状态；电场撤去后，形变会随之消失。'. .

Δ纳米级分辨率，虽然形变量非常小，但可通过改变电场强1%压电陶瓷的形变量非常小，一般都小于度非常精确地控制形变量。压电陶瓷的分辨它的分辨率可达原子尺度。压电陶瓷是高精度致动器，在实际使用中，率通常受到产生电场的驱动控制器的噪声和稳定性的限制。 Δ大出力出力对于小尺寸的压电陶瓷，压电陶瓷产生的最大出力大小取决于压电陶瓷的截面积，通常达到数百牛顿的范围，而对于大尺寸的压电陶瓷，出力可达几万牛顿。'. . Δ响应时间快

电的时间，。达毫秒至亚毫秒量级。最快响应时间取决于压电陶瓷的谐振频率，一般为谐振时间的1/3 压电陶瓷被广泛应用于阀门与快门技术中。 Δ迟滞即压电陶瓷升压曲线和降尽管压电陶瓷具有非常高的分辨率，但它也表现出迟滞现象，上升曲线和下降曲线上的位移值有明显的位移在同一个电压值下，压曲线之间存在位移差。驱动电压越小则位移差也会相应越小，差，且这个位移差会随着电压变化范围的改变而改变，15%10%压电陶瓷的迟滞一般在给定电压对应位移值的-左右。'. . Δ蠕变而是位移值不是稳定在一固定值上，蠕变是指当施加在压电陶瓷的电压值不再变化时，内蠕变量约为10s随着时间缓慢变化，在一定时间之后才会达到稳定值，如右图所示。一般 1%~2%。伸长量的

陶瓷电容器的用途

陶瓷电容器的用途 依照电容器的特性，其用途可分成如下几个大类。 1. 利用电容器的直流充放电 1) 产生瞬间大电流：因电容器的短路电流很大，所以它有如下用途： a) 放电加工机 b) 电容式点焊熔接机 c) 闪光灯的电源，如汽车方向灯、照相用闪光灯 d) 着磁机内着磁电流电源部份，其功用系使永久磁铁着磁 2) 产生直流高电压：将多段配置的电容器予以充电，则能产生很高的 直流，如图3-1，能够一段一段地加压上去，而达到很高的电压。 图3-1 图3-2 图3-3 3) 积分及记忆用：计算机的记忆回路或比较回路，常用RC （如图3-2） 来构成回路，以积蓄脉波至某种输出电位（0v ）。 ??==dt v RC idt c v i 110 这种电容器绝缘电阻要高，并且时间常数很长。 4) 吸收涌浪电压（Surge voltage ）：涌浪电压发生时，其电压势必超 过电容器两端的电压，因此该电压就很地被电容器所吸收，做为一个绶衡 的作用。电压过去了，电容器再慢慢地放出电流，以免电路被该电压所破 坏，完成保护的功用。 5) 消除火花：将电容器加于开关或继电器（Relay ）接点的两端，一旦 这开关或继电器动作而发生火花时，则该火花即被电容器所吸收，因此对 继电器和开关产生保护作用，如图3-3。 2. 利用其阻抗特性达成选择性的滤波（Filtering ）效果 1) 一般的电子机器都要用直流电压电源，因此外来的交流电源经过整 流之后即成直流电压，但波形不平均整，若如图3-4加上电容器之后，就 会使波形变得较为平整，若再加上电感L ，及后面一段的电容C ，则波形即

呈平整的直流电压。 2) 耦合作用（Coupling ）：图3-5是一般的放大电路，为了使用两个电 晶体1r T 及2r T 能正常的动作，我们对其三极（C ：集极Collector ；B ：基集 Base ；E ：射集Emitter ）所加的直流电压都不相同，因此我们不能把1C 和 2B 直接连上来。于是加入耦合电容器C C ，因电容器的阻抗c C fC X π21=，直流电源的f =0，则C X →∞，所以直流电通不过，1C 及2B 对直流偏压（Bias ） 而言不能相通。但交流信号可以通过电容器，所以信号就可由第一级传到 第二级。 图3-4 图3-5 3) 旁路作用（By-pass ）：图3-6是一般的电晶体放大电路。通常在射 极处与射极电阻并联一电容器（p C ）使对交流信号0=e R ，以提高交流信 号的增益，此电容器称之为旁路电容器。 设若该回路未加入旁路电容器p C ，则e R 为一负回授元件，即如图 3-7所示，对直流，负回授提高了偏压的稳定性，但对交流，负回授却大大 地减少了该放大器的增益。即： EG BG G E BG BE V V V V V -=+= 此EG V 即为负回授成份。

电容的特性

电容的特性: 电容器是一种能储存电荷的容器．它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的．按绝缘材料不同，可制成各种各样的电容器.如：云母．瓷介．纸介，电解电容器等．在构造上，又分为固定电容器和可变电容器．电容器对直流电阻力无穷大，即电容器具有隔直流作用.电容器对交流电的阻力受交流电频率影响，即相同容量的电容器对不同频率的交流电呈现不同的容抗.为什么会出现这些现象呢?这是因为电容器是依靠它的充放电功能来工作的，如图1，电源开关s未合上时．电容器的两片金属板和其它普通金属板—样是不带电的。当开关S合上时，如图2所示，电容器正极板上的自由电子便被电源所吸引，并推送到负极板上面。由于电容器两极板之间隔有绝缘材料，所以从正极板跑过来的自由电子便在负极板上面堆积起来．正极板便因电子减少而带上正电，负极板便因电子逐渐增加而带上负电。电容器两个极板之间便有了电位差，当这个电位差与电源电压相等时，电容器的充电就停上了．此时若将电源切断，电容器仍能保持充电电压。对已充电的电容器，如果我们用导线将两个极板连接起来，由于两极板间存在的电位差，电子便会通过导线，回到正极板上，直至两极板间的电位差为零．电容器又恢复到不带电的中性状态,导线中也就没电流了．电容器的放电过程如图3所示．加在电容器两个极板上的交流电频率高，电容器的充放电次数增多；充放电电流也就增强；也就是说．电容器对于频率高的交流电的阻碍作用就减小,即容抗小,反之电容器对频率低的交流电产生的容抗大．对于同一频率的交流电电．电容器的容量越大，容抗就越小，容量越小,容抗就越大. 第2讲:电容器的参数与分类 在电子产品中，电容器是必不可少的电子器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多，因此，我们不仅需要了解各类电容器的性能指针和一般特性，而且还必须了解在给定用途下各种组件的优缺点，以及机械或环境的限制条件等。这里将对电容器的主要参数及其应用做简单说明。 1. 标称电容量（C R ）。电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在5000pF 以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中（大约在0.005uF~1.0uF ）；通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。 2. 类别温度范围。电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压的最高环境温度）等。 3. 额定电压（U R ）。在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/ 电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。 4. 损耗角正切（tg ）。在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如附图所示。对于电子设备来说，要求R S 愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。 5. 电容器的温度特性。通常是以20 ℃基准温度的电容量与有关温度的电容量

压电陶瓷性能参数解析

压电陶瓷性能参数解析 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

在机械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT表示，上角标T表示机械自由条件。在机械夹持条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表示，上角标S表示机械夹持条件。由于在机械自由条件下存在由形变而产生的附加电场，而在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电常数数值是不同的。 根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，ε11S，ε11S。 （2）介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所 具有的重要品质指标之一。在交变电场下，介质 所积蓄的电荷有两部分：一种为有功部分（同 相），由电导过程所引起的；一种为无功部分 （异相），是由介质弛豫过程所引起的。介质损 耗的异相分量与同相分量的比值如图1-1所示， Ic为同相分量，IR为异相分量，Ic与总电流I 的夹角为δ，其正切值为 (1-4) 式中，ω为交变电场的角频率，R为损耗电阻，C为介质电容。由式（1-4）可以看出，I R大时，tanδ也大；I R小时tanδ也小。通常用 tanδ来表示的介质损耗，称为介质损耗正切值或损耗因子，或者就叫做介质损耗。 处于静电场中的介质损耗来源于介质中的电导过程。处于交变电场中的介质损耗，来源于电导过程和极化驰豫所引起的介质损耗。此外，具有铁电性的压电陶瓷的介质损耗，还与畴壁的运动过程有关，但情况比较复杂，因此，在此不予详述。 （3）弹性常数 压电陶瓷是一种弹性体，它服从胡克定律：“在弹性限度范围内，应力与应变成正比”。设应力为T，加于截面积A的压电陶瓷片上，其所产生的

铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性曲线的测定

实验 铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性曲线的测定 一、目的要求 1．掌握铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性的测试原理和方法； 2．通过实验，深刻理解铁电电介质陶瓷材料的居里温度的概念、相变扩散的概念、以及铁电陶瓷材料改性研究的意义； 3．掌握电桥法测定电介质材料低频介电性能的常用仪器、参数设定、以及影响测试精度的因素。 二、基本原理 铁电电介质陶瓷材料是制备“2类瓷介固定电容器”、各种压电陶瓷器件等的主要材料。以“2类瓷介固定电容器”为例，其基本参数之一，即为电容量温度特性，根据国家标准的规定，2类瓷介固定电容器的进一步分类也是依据电容量温度特性而进行的，而该参数设计的主要依据是所选用的电介质的介电常数温度特性。 铁电电介质陶瓷材料一般具有一个以上的相变温度点，其中的铁电相和顺电相之间的转变温度被称为是居里温度，介质的介电常数随着温度的变化曲线（ε-T 曲线）显示，随着温度的升高，在相变温度附近，介电常数会急剧增大，至相变温度处，介电常数值达到最大值；如果所对应的相变温度是居里温度，那么随着温度的继续增加，介电常数随温度的升高将按照居里-外斯（Curie-Weiss ）定律的规律而减小。居里-外斯定律为： C C T T εε∞=+? （1） （1）式中：C 为居里常数；T C 为铁电居里温度（对于扩散相变效应很小的铁电体，该温度通常比实际的ε-T 曲线的峰值温度小10o左右）；ε∞表示理论上当测量频率足够大时所测定的只源自快极化贡献的介电常数。 铁电电介质陶瓷材料的ε-T 曲线的另一个特点是，与单晶铁电体相比，在居里峰两侧一定高度所覆盖的温度区间比较宽，该温度区间称为居里温区，即对于铁电陶瓷来说，其介电常数ε具有按居里区展开的现象，该现象被称为相变扩散。通过对材料的显微组织结构的调整和控制，可以改变介质的居里温度，同时可以控制材料的相变扩散效应，从而达到调整和控制介质的居里温度和在一定温度区间内的介电常数-温度变化率的目的。 本实验采用电桥法，通过测定在一定温度范围内的电容量随着温度的变化曲线，折算出该介质的介电常数-温度特性曲线。如果采用圆片电容器试样进行测定实验，那么试样的电容量x C 与介质的相对介电常数之间的换算关系为： r e 214.4x r hC e =F （2） （2）式中： x C 是被测试样的电容量，单位是pF ； h 是试样介质的厚度，单位是㎝； F 是试样电极的直径，单位是㎝。

不同材质贴片电容器MLCC温度系数、特性规格表

温度系数/特性 Temperature Coefficient /Characteristics 介质种类Dielectric 参考温度点 Reference Temperature Point 标称温度系数 Temperature Coefficient 工作温度范围 Operation Temperature Range COG 20°C 0±30 ppm/℃-55℃～125℃ COH 20°C 0±60 ppm/℃-55℃～125℃ HG 20°C -33±30 ppm/℃-25℃～85℃ LG 20°C -75±30 ppm/℃-25℃～85℃ PH 20°C -150± 60 ppm/℃-25℃～85℃ RH 20°C -220± 60 ppm/℃-25℃～85℃ SH 20°C -330± 60 ppm/℃-25℃～85℃ TH 20°C -470± 60 ppm/℃-25℃～85℃ UJ 20°C -750± 120 ppm/℃-25℃～85℃ SL 20°C -1000～+140 ppm/℃-25℃～85℃ X7R 20°C ±15%-55℃～125℃ X5R 20°C ±15%-55℃～85℃ Z5U 20°C -56%～+22%10℃～85℃ Y5V 20°C -80%～+30%-25℃～85℃ 备注：Ⅰ类电容器标称温度系数和允许偏差是采用温度在20°C和85°C之间的电容量变化来确定的，而Ⅱ类电容器标称温度系数是按照工作范围之间的电容量相对20°C的电容量变化来确定的。Note：Nominal temperature coefficient and allowed tolerance of class Ⅰare decided by the changing of the capacitance between 20°C and 85°C. Nominal temperature coefficient of class Ⅱare decided by the temperature of 20°C..

电容器材料

电容器材料 电容器所用材料主要为固体，可分为有机和无机两大类。根据分子结构形式，无机介电材料有微晶离子结构、无定形结构和两者兼有的结构（如陶瓷、玻璃、云母等）。有机材料主要为共价键组成的高分子结构，按结构对称与否又可分为非极性（如聚丙烯、聚苯乙烯等）和极性（聚对苯二甲酸乙二酯等）两类。电解电容器所用介质是直接生长在阳极金属上的氧化膜，也是离子型结构。 功能玻璃 功能玻璃材料，也称为新玻璃。与普通瓶玻璃、板玻璃不同，功能玻璃是具有特殊机械、光学、电磁、热学、化学、生物等力学性能或理化性能的材料。如具有高强度、高弹性或高韧性的机械功能玻璃，能进行光通信或光储存的光功能玻璃，能作为酶或无机催化剂载体的化学功能玻璃，能作为人工骨、人工齿的生物功能玻璃等。 功能玻璃是近年来迅速发展的特种玻璃材料,它除了具有普通玻璃的一般性质以外, 还具有许多其它独特的性质, 如磁光玻璃的磁- 光转换性能、声光玻璃的声光性、导电玻璃的导电性、记忆玻璃的记忆特性等。新型功能玻璃材料的开发主要依赖于如CVD、PVD、等离子溅射、So l-Gel、材料复合技术等各种高新技术、新工艺在玻璃制造中的巧妙运用, 赋予其许多新的特性,塑造成具有各种专用功能 的特性材料, 为现代光量子技术提供了更新的材料和器件。 新型功能玻璃与通常玻璃相比具有许多明显的特征, 主要表现在: 玻璃化方面, 通常玻璃是在大气中进行熔融而制的,而新型功能

玻璃是采用超急冷法、Sol- Gel 法、PVD 法、CVD 法以及特种气氛等方法而制得的; 成型方面,通常玻璃主要产品是板材、管材、成瓶、成纤等, 而新型功能玻璃则是微粉末、薄膜、纤维状等; 在加工方面, 通常玻璃采用烧制、研磨、急冷强化等方面,而新型功能玻璃则采用结晶化、离子交换法、分子溅射、分相、微细加工技术等; 在用途方面, 通常玻璃主要用于建筑、容器、光学制品, 而新型功能玻璃主要是用于光电子、光信息情报处理、传感显示、精密机械以及生物工程等领域。新型功能玻璃按照玻璃的功能来划分有光功能玻璃、磁功能玻璃、电子功能玻璃、机械功能玻璃以及功能玻璃薄膜等,它的发展以光功能玻璃为代表, 作为蓝光、可见光元件的上转换材料、光存储显示材料及各种非线性光学玻璃特别引人注意, 它们将占据 未来的光量子时代，是功能玻璃材料研究的主要方向;快离子导体玻璃的发展也很快、有机-无机复合玻璃是玻璃研究者最近的一大开拓目标。