Как уменьшить влияние эффекта DC-Bias на ёмкость

Опубликовано 28.07.2011 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, незнакомых с характеристиками этой разновидности конденсаторов. К счастью, новые достижения компании Murata Electronics в технологии керамических материалов на базе BaTiO3 позволяют ослабить этот эффект путем специальной адаптации кристаллов BaTiO3 для смягчения эффекта обратной поляризации. Это уменьшает эффект DC-bias, правда, часто это сопряжено с получением меньшей исходной емкости. Компании Murata удалось разработать материал с минимальным падением емкости относительно уровня нулевого
смещения. Самый прямой способ взять эффект Dc-bias под контроль — учесть его на этапе планирования конструкции. Теперь это стало просто благодаря интерактивным программным средствам, которые помогают инженеру в проектировании схемы на уровне компонентов. Пользователю достаточно ввести основные параметры, и программа автоматически строит график, демонстрирующий поведение конденсатора при различных уровнях постоянного тока по данным измерений. Можно также указать дополнительную информацию (например, тепловое сопротивление и температуру окружающего воздуха) и получить индивидуально адаптированное решение. Теперь, сделав всего несколько щелчков мышью, инженер-конструктор сможет рассмотреть эффект DC-bias, чтобы затем учесть его при выборе компонентов. Например, введя соответствующие параметры в интерактивные средства проектирования, инженер может определить, что с учетом эффекта DC-bias лучше использовать в конструкции два конденсатора с размером корпуса 0805, чем один с размером корпуса 1210. Здесь важно заметить, что значения емкостей, указанные в спецификациях, не учитывают DC-bias характеристики. Например, если в разработке требуется 10 мкФ, то возможно инженеру потребуется использовать конденсатор на 22 мкФ для достижения значения емкости указанного в спецификации. Зная это заранее, инженер-разработчик сохранит своё время. Также обычной ошибкой разработчиков является выбор более высокого значения емкости без проверки влияния DC-bias на емкость, т. к. более высокое, чем необходимо, значение емкости тоже будет иметь сильнейший DC-bias эффект. Например, если мы будем брать в расчет DC-bias, то может оказаться, что для достижения желаемого уровня емкости, более разумно использовать в разработке два многослойных керамических конденсатора более низкой емкости вместо одного более высокой емкости.