Эффект DC-Bias или смещения при постоянном токе

Опубликовано 30.07.2011 Ведущий Антон Панкратов

Многослойные керамические конденсаторы обладают многочисленными преимуществами, однако при определенных условиях их емкость может уменьшаться при приложении постоянного напряжения. Данный феномен называется эффектом DC-bias, или смещением по постоянному току и может представлять проблему для инженеров‑конструкторов. Эффект DC-bias связан с эффектом спонтанной поляризации, но проблема заключается не в самой спонтанной поляризации, а в ее обращении. Когда спонтанная поляризация обращается в отсутствие напряжения, в многослойных керамических конденсаторах удается достичь большой емкости, но если добавить к процессу спонтанной поляризации внешнее смещение, то есть напряжение, ее свободное обращение затрудняется. Соответственно, полученная емкость оказывается ниже, чем до приложения смещения. В этом заключается причина снижения емкости при приложении DC-bias. Эффект DC-смещения в ферроэлектрической керамике, служащей материалом для многослойных керамических конденсаторов, известен еще менее, чем спонтанная поляризация, и часто застает врасплох инженеров‑конструкторов, привыкших к танталу или электролитическим материалам. Электролитические конденсаторы не обладают ферроэлектрическими свойствами и имеют очень малую диэлектрическую постоянную. Их емкость обусловлена очень большой площадью поверхности и нанометровой толщиной слоев диэлектрика, а приложенное напряжение на нее не влияет. Характеристики DCbias многослойных керамических конденсаторов меняются в зависимости от различных температурных характеристик конденсаторов. Основным компонентом конденсаторов термокомпенсированного типа, к которому относятся характеристики C0G и U2J, является параэлектрическая керамика, емкость которой не меняется в зависимости от Dc-bias. Емкость же керамики на основе титаната бария с большой диэлектрической постоянной, то есть X7R, X5R и другие, снижается при приложении DC-bias.