當(dāng)心！陶瓷電容的老化隱藏著風(fēng)險(xiǎn)！

問(wèn)：陶瓷電容老化現(xiàn)象的影響

陶瓷電容受到與介電晶體結(jié)構(gòu)變化有關(guān)的老化現(xiàn)象的影響，這種老化現(xiàn)象表現(xiàn)為介電材料初始燒制后電容和耗散因子的變化。與已建立的模式一致，EIA I類介電材料受影響最小，被廣泛認(rèn)為是不老化的，而EIA II類介電材料受中等程度影響，而EIA III類材料往往受到相當(dāng)嚴(yán)重的影響。這種老化過(guò)程可以通過(guò)暴露在高于電介質(zhì)居里溫度的溫度下一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)重置(或器件“去老化”)，從而使晶體結(jié)構(gòu)重新形成;溫度越高，所需的時(shí)間就越短。由于許多陶瓷電介質(zhì)的居里溫度低于許多焊接工藝中遇到的溫度，因此在組裝過(guò)程中，器件很可能至少會(huì)部分老化。

元件的這種老化行為通常以每十年小時(shí)電容的百分比變化來(lái)表示，相對(duì)于在“最后一次加熱”時(shí)測(cè)量的電容，最后一次元件被加熱到其居里溫度以上足夠長(zhǎng)的時(shí)間以完全改變其晶體結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，一個(gè)老化率為(-)5%的電容，在“烤箱新鮮”狀態(tài)下測(cè)量100uF，在離開烤箱1小時(shí)、10小時(shí)和100小時(shí)后，預(yù)計(jì)將分別測(cè)量大約95,90和85uF。

顯然，這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，即元件的標(biāo)稱電容應(yīng)該是多少，如果該數(shù)量不斷變化，即使元件在原始包裝中未使用也會(huì)在架子上使用。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EIA-521和IEC-384-9談到了這個(gè)問(wèn)題，基本上是說(shuō)元件應(yīng)該在最后一次加熱后1000小時(shí)(約42天) 達(dá)到其規(guī)定的公差值。接下來(lái)的十年小時(shí)標(biāo)記 (10K和100K小時(shí)) 分別轉(zhuǎn)化為1年多一點(diǎn)和11年多一點(diǎn)。更復(fù)雜的是，老化過(guò)程以溫度依賴的速度進(jìn)行；直到電介質(zhì)的居里溫度，器件溫度的升高通常會(huì)加速老化過(guò)程。

由于老化現(xiàn)象可能導(dǎo)致器件出現(xiàn)超出其規(guī)定的公差范圍，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)測(cè)試人員必須注意這一事實(shí); 測(cè)試剛剛回流的組件應(yīng)預(yù)期電容值稍高，并且設(shè)計(jì)應(yīng)該有足夠的余量，以適應(yīng)器件老化時(shí)的正常操作。功率轉(zhuǎn)換電路就是一個(gè)很好的例子，這種效應(yīng)可能會(huì)造成嚴(yán)重的危險(xiǎn)，因?yàn)樘沾呻娙萃ǔＷ罱K會(huì)對(duì)這種電路的控制回路產(chǎn)生強(qiáng)烈影響，無(wú)論是作為補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)組件還是作為濾波器元件。在組裝過(guò)程中，在電容老化的影響下看起來(lái)穩(wěn)定的系統(tǒng)可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而變得不那么穩(wěn)定，因?yàn)槔匣瘜?dǎo)致的電容損失會(huì)影響控制回路的動(dòng)力學(xué)。最重要的是，如果隨著時(shí)間的推移穩(wěn)定的電容值很重要，則應(yīng)避免使用明顯老化的電容。