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陶瓷电容器在高温下的应用

Knowles?? 2015年05月25日 ?? 收藏1
引言

Knowles公司Syfer品牌的电容应用温度区间为-55℃到+150℃,如下表所示:

陶瓷电容器在高温下的应用

一些汽车电子或工业应用常常会提出严格的温度需求,特别是高达200℃的应用。普通产品可能不适合额定125℃以上的应用,但Knowles/Syfer经过在其制造工厂进行的广泛测试,可向用户推荐适用于更高温下应用的电容。然而需要注意的是,基于C0G,X5R,X7R,或X8R电介质的电容,尽管可在200℃的高温下应用,但其性能可能会有一定的衰减。

背景

多层陶瓷电容的可靠性与工作电压以及工作温度直接相关。随着温度上升,加速因子(Acceleration Factor 一项体现可靠性的反向指标)的升高将非常显著 (如下图所示):

陶瓷电容器在高温下的应用

单单热应力即可导致电气失效。当介质产生热量的速度高于其所能发散的速度时就会发生热击穿。这会提高介质的导电性,产生更多热量,最终导致电容性能的不稳定,通常表现为温度的急剧上升。电容通过局部放电时所产生热量,可能足以熔化电介质材料。

用户在决定某个电容是否适用于高温环境时,需要考虑热应力和温度上升对容值、耗散因子和绝缘电阻等基础电性能所产生的影响。

元件测试

Knowles/Syfer针对采用各种电介质材料制造的电容都进行了广泛的测试,包括高达200℃高温下电容的可靠性测试,具体数据可以参考下面的典型测试曲线。

高温下的基础电性能

陶瓷电容器在高温下的应用

陶瓷电容器在高温下的应用

陶瓷电容器在高温下的应用

陶瓷电容器在高温下的应用

应用推荐

由于电容的可靠性会受到热应力的不利影响,故不建议用户在>125℃的环境温度下应用普通电容,但也存在例外:

A:温度不超过160℃时,大多数的普通电容性能可靠,但Knowles/Syfer建议用户选取额定电压大于或等于应用中的实际电压30%的电容。

例如,如果应用中需要用到0805 50V 10nF的电容,则Knowles/Syfer的建议是实际选用0805 100V 10nF的电容来替代,而0805 63V 10nF的电容则不可取,因其电压提升仅为26%。

B:温度高于160℃时,Knowles/Syfer的测试数据显示,电容的可靠性呈几何级数变化,类似于上文所示热应力变化图表。这就使得我们很难制定一套简单的规则来指导用户针对160℃到200℃区间范围内的应用选取适当的电容。

因此,针对160℃以上应用的电容选取,Knowles/Syfer建议用户就应用的具体细节向我们的技术团队咨询,我们会推荐最适用的元件。这样可以确保用户获取的是最可靠同时最经济的应用解决方案。

例如:某项170℃下的应用需要用到1206尺寸的电容,但是当容值和工作电压要求不变,而温度上升到200℃时,我们就需要换用1812尺寸的电容来确保可靠性。

关于Knowles:

楼氏集团(Knowles Corporation)是一家纽约证交所上市的公司,它是先进的微型声学器件、特殊元件和人机界面解决方案的全球供应商和行业领导者。

楼氏集团(Knowles)下辖电容器业务单元提供多层电容、高可靠性电容、单层电容、精密可调电容、EMI滤波器和薄膜器件。电容器业务单元由四家卓越的特殊电容器制造商Dielectric Laboratories, Novacap, Syfer 和 Voltronics合并重组而成,制造历史合计逾175年。我们专业设计并制造用于高性能、高可靠性应用的元器件。服务市场涵盖医疗植入和医疗设备、军工、航天/航空电子设备、EMI和连接器滤波、石油勘探、仪器仪表、工业电子、光纤网络、通信及汽车电子。


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陶瓷电容器? 高温应用?

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