【導讀】在構建多層陶瓷電容器（MLCC）時，電氣工程師們通常會根據應用選擇兩類電介質——1類，非鐵電材料介質
，如C0G/NP0；2類，鐵電材料介質，如X5R和X7R。它們之間的關鍵區別在於，隨著電壓和溫度的提升，電容是否還具備良好的穩定性。

在構建多層陶瓷電容器（MLCC）時
，電氣工程師們通常會根據應用選擇兩類電介質——1類
，非鐵電材料介質，如C0G/NP0；2類，鐵電材料介質，如X5R和X7R。它們之間的關鍵區別在於
，隨著電壓和溫度的提升，電容是否還具備良好的穩定性。對於1類電介質，當施加直流電壓、工作溫度上升時


，容值保持穩定；2類電介質具有較高的介電常數（K），但在溫度
、電壓、頻率變化的情況下以及隨著時間的推移，容值不太穩定。

雖然可以通過各類設計變更來提高容值，例如改變電極層的表麵積、層數、K值或兩個電極層之間的距離，但當施加直流電壓時，2類電介質的容值最終仍會急劇下降。這是由於一種叫做直流偏壓現象的存在，導致2類鐵電配方在施加直流電壓時最終會出現介電常數的下降。

對於較高K值的介質材料，直流偏壓的影響可能更嚴重，電容器有可能損失高達90%甚至更多的容值，如圖1所示。

圖1. X7R電容的電壓變化曲線

材料的介電強度，即一定厚度的材料所能承受的電壓，也能改變直流偏壓對電容器的影響。在美國，介電強度通常以伏特/密耳為單位（1密耳等於0.001英寸），在其他地方則以伏特/微wei米mi為wei單dan位wei
，它ta由you電dian介jie質zhi層ceng的de厚hou度du決jue定ding。因yin此ci
，具ju有you相xiang同tong容rong值zhi和he額e定ding電dian壓ya的de不bu同tong電dian容rong器qi由you於yu各ge自zi不bu同tong的de內nei部bu結jie構gou，其qi性xing能neng表biao現xian可ke能neng存cun在zai較jiao大da差cha異yi。

值得注意的是，當施加的電壓大於材料的介電強度時
，火花將穿過材料
，導致潛在的點火或小規模的爆炸風險。

直流偏壓如何產生的實際案例

如(ru)果(guo)把(ba)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)導(dao)致(zhi)的(de)容(rong)值(zhi)變(bian)化(hua)與(yu)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)考(kao)慮(lv)，那(na)麼(me)我(wo)們(men)會(hui)發(fa)現(xian)在(zai)特(te)定(ding)應(ying)用(yong)溫(wen)度(du)和(he)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)下(xia)
，電(dian)容(rong)的(de)容(rong)值(zhi)損(sun)失(shi)會(hui)更(geng)大(da)。以(yi)某(mou)X7R材質的MLCC為例，其容值為0.1μF
，額定電壓為200VDC，內部層數為35
，厚度為1.8密耳（0.0018英寸或45.72微米），這意味著在200VDC下工作時，電介質層隻經曆111伏/密耳或4.4伏/微米。粗略計算，VC將為-15%。如果電介質的溫度係數為±15%ΔC

，VC為-15%ΔC，那麼最大的TVC為+15%-30%ΔC。

造成這種變化的原因在於所使用的2類材料的晶體結構——在該案例中為鈦酸鋇（BaTiO3）。該gai材cai料liao在zai達da到dao居ju裏li溫wen度du或huo以yi上shang時shi，具ju有you立li方fang體ti的de晶jing體ti結jie構gou。然ran而er

，當dang溫wen度du恢hui複fu到dao環huan境jing溫wen度du時shi，由you於yu溫wen度du降jiang低di使shi材cai料liao的de結jie構gou發fa生sheng變bian化hua
，就jiu會hui發fa生sheng極ji化hua。極ji化hua的de發fa生sheng不bu需xu要yao任ren何he外wai部bu電dian場chang或huo壓ya力li，這zhe被bei稱cheng為wei自zi發fa極ji化hua或huo鐵tie電dian性xing。當dang在zai環huan境jing溫wen度du下xia對dui材cai料liao施shi加jia直zhi流liu電dian壓ya時shi，自zi發fa極ji化hua與yu直zhi流liu電dian壓ya的de電dian場chang方fang向xiang相xiang連lian，並bing發fa生sheng自zi發fa極ji化hua的de逆ni轉zhuan，從cong而er導dao致zhi容rong值zhi減jian少shao。

如今
，即使有了各式各樣的設計工具來提高容值，但由於直流偏壓現象的存在，當施加直流電壓時，2類電介質的容值仍會大幅度地降低。因此

，為了確保應用的長期可靠性，您選擇MLCC時，除了需要考慮MLCC的額定容值
，還需將直流偏壓對元件的影響納入考量。

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