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Q ：高介电常数型（X5R/B、X7R/R特性等）与温度补偿型（CH、C0G特性等）的特征和用途有哪些区别？
A : 请参阅下表。
高介电常数型 温度补偿型 主要 温度 特性 B/X5R、R/X7R 特性等 CH、COG 特性等 特征 •主要原料：强介电性材料钛酸钡（BaTiO3） •室温下，拥有1000~20000的高相对介电常数，实现了体积小容量大。 •随着温度或电压的变化，相对介电常数也会发生变化，因此当用于电路的时间常数时，需事前确认电子电路动作状态进行变化的可能性。 •静电容量会随着时间而变化。 •主要原料：一般介电材料氧化钛（TiO2）或锆酸钙（CaZrO3） •相对介电常数为20~300左右，与高介电常数相比静电容量较小。 •随着温度的变化，相对介电常数会呈直线变化。 随着时间的变化，容量值基本保持不变，即使处于高温、高电力、高频率的环境中tanð（电容损耗）也很小，稳定性极佳。 •基本不会受到介电常数的时间变化或施加电压的影响，且具有较高的Q值（1000~8000）。 主要 用途 •常用于电脑、数码家电、智能手机等。 •利用其优异的高频特性，作为去耦电容器防止噪音发生或发挥其优异的吸收功能，广泛应用于各领域。 最近可获得数µF~100µF的容量值，因此还被应用于各类电源的平滑电容器。 •此外还被广泛使用于分路器、连接器、过滤电路等领域中。 •常用于电视调谐器电路中。 •最近可扩大至0.1µF的静电容量，开始用于DC-DC转换器的缓冲电路或音频设备等。 此外还被用于高频电路中（振荡、调音、连接器电路等）。
Q: 陶瓷电容器的静电容量会不会随时间而变化？此外，对于随时间变化有哪些注意事项？ A: 陶瓷电容器中，尤其是高诱电率系列电容器(B/X5R、R/X7R特性)，具有静
电容量随时间延长而降低的特性。
当在时钟电路等中使用时，应充分考虑此特性，并在实际使用条件及实际使用设备上进行确认。
例如，如下图所示，经过的时间越长，其实效静电容量越低。(在对数时间图上基本呈直线线性降低)
＊下图横轴表示电容器的工作时间(Hr)，纵轴表示的是相对于初始值的静电容量的变化率的图表。
如图中所示，静电容量随着时间延长而降低的特性称为静电容量的经时变化(老化)。
此外，对于老化特性，不仅仅限于本公司的产品，在所有高诱电率型电容器中都有此现象，在温度补偿用电容器中没有老化特性。
另外，因老化而导致静电容量变小的电容器，当由于工序中的焊接作业等使温度再次被加热到居里温度(约125°C)以上时，静电容量将得到恢复。 而且，当电容器温度降至居里温度以下时，将再一次开始老化。
关于老化特性的原理
陶瓷电容器中的高诱电率系列电容器，现在主要使用以BaTiO3(钛酸钡)作为主要成分的电介质。
BaTiO3具有如下图所示的钙钛矿(perovskite)形的晶体结构，在居里温度以上时，为立方晶体(cubic)，Ba2+离子位于顶点，O2-离子位于表面中心，Ti4+离子位于立方体中心的位置。
上图是在居里温度(约125℃)以上时的立方体(cubic)的晶体结构，在此温度以下的常温领域，为一个轴(C轴)伸长，其他轴略微缩短的正方晶系(tetragonal)晶体结构。
此时，作为Ti4+离子在结晶单位的延长方向上发生了偏移的结果，产生极化，不过，这个极化即使在没有外部电场或电压的情况下也会产生，因此，称为自发极化(spontaneous polarization)。
像这样，具有自发极化，而且可以根据外部电场转变自发极化的朝向的特性，被特称为强诱电型。
（有时将菱面体晶系称为三方晶系，把斜方晶系称为单斜晶系。）
另外，当将BaTiO3加热到居里温度以上时，晶体结构将从正方晶体向立方晶体进行相转移。伴随此变化自发极化将消失，并且畴也将不存在。
当将其冷却到居里温度以下时，在居里温度附近，从立方晶体向正方晶体发生相转移，并且C轴方向将延长约1%，其他轴将略微缩短，自发极化及畴将生成。同时晶粒将受到因变形而产生的压力。
在此时，晶粒内生成多个微小的畴，各个畴所具有的自发极化处于即使在低电场的情况下也很容易发生相转变的状态。
如果在居里温度以下，以无负载的状态放置，随着时间的延长，朝着随机方向生成的畴将具有更大的尺寸，并且向着能量更趋稳定的形态(图90°domain)逐渐进行再配列，从而释放由于晶体的变形而带来的压力。
除此之外，晶界层的空间电荷(移动缓慢的离子及空隙点等)将发生移动，并产生空间电荷的极化。空间电荷的极化将对自发极化产生作用，阻碍自发极化的相转变。
所以，自发极化从生成开始随着时间的延长，逐渐向着自发极化趋于稳定的状态进行再配列，与此同时，在晶界层产生空间电荷极化，并使自发极化的相转变受到阻碍。
在这种状态下，为了使各畴所具有的自发极化发生相转变，必需要有更强的电场。 与单位体积内的自发极化的相转变相同的是电容率，因此如果减少在弱电场下发生相转变的畴，静电容量将降低。 上述内容被普遍认为是老化特性的原理。
Q: 请说明片状多层陶瓷电容器的绝缘阻抗值的规定和单位。
A: 独石陶瓷电容器的绝缘电阻表示当在电容器端子之间施加直流电压 (无纹波)
时，在设定时间 (比如60秒) 之后施加电压和漏电流之间的比率。当一个电容器绝缘电阻的理论值无穷大时，因为实际电容器的绝缘电极之间的电流流量很小，实际电阻值是有限的。上述电阻值称为\"绝缘电阻\"，并用兆欧[MΩ]和欧法拉[ΩF]等单位表示。
绝缘电阻值的性能
当直流电压直接施加在电容器后，突入电流 (也称充电电流) 的流量如下图1所示。随着电容器逐渐被充电，电流呈指数降低。
图1
电流I (t) 随时间的增加而分为三类 (如方程 (1) 所示)，即充电电流Ic (t)、吸收电流Ia (t) 和漏电电流Ir。
I (t)=Ic (t)+Ia (t)+Ir 方程 (1)
充电电流表明电流通过一个理想的电容器。与充电电流相比，吸收电流有一个延迟过程，并且在低频范围内伴随有介电损耗、造成高介电常数电容器 (铁电性电容器) 极性相反并在陶瓷与金属电极界面上发生肖特基障垒。
漏电电流是在吸收电流的影响降低后，在一定阶段出现的常数电流。
因此，下述电流值随施加在电容器上的时间电压量而变化。这意味着，只有在指定电压用途下的定时测量才能确定电容器的绝缘电阻值。
绝缘电阻值 绝缘电阻值以兆欧[MΩ]或欧姆法拉[ΩF]等单位表示。 其规定值随电容值而改变。该值用标称电容值和绝缘电阻的乘积 (CR的乘积) 来表示。例如: 当绝缘电阻在10,000MΩ以上时，电容为0.047µF或更小，当绝缘电阻为500ΩF时，其值大于0.047µF。 绝缘电阻值的保证 性能 性能（1） 性能（2） 静电容量C≦0.047μF・・・10000MΩ以上 标准数值 C＞0.047μF・・・500ΩF以上 50ΩF以上 测量电压･･･额定电压 充电时间･･･2分钟 测试条件 测量温度･･･常温 充放电电流･･･50mA以下 测定电压･･･额定电压 充电时间･･･1分钟 测定温度･･･常温 充放电电流･･･50mA以下 计算公式范例 为1µF时 性能（1）的绝缘电阻值 \"=500ΩF/1*10-6F\" \"=500Ω/1*10-6\" 性能（2）的绝缘电阻值 \"=50ΩF/1*10-6F\" \"=50Ω/1*10-6\" \"=500Ω*106\" \"=500MΩ以上\" \"=50Ω*106\" \"=50MΩ以上\" 代表容量值 性能（1） 绝缘电阻值 性能（2） 绝缘电阻值 1μF 500MΩ以上 50MΩ以上 2.2μF 227MΩ以上 22.7MΩ以上 4.7μF 106MΩ以上 10.6MΩ以上 10μF 50MΩ以上 5MΩ以上 22μF - 2.27MΩ以上 47μF - 1.06MΩ以上 100μF - 0.5MΩ以上
如上表所示，电容值越高，其绝缘电阻值越低。
其原因解释如下: 考虑到独石陶瓷电容器可以看作是一个导体，根据施加在其上的电压和电流，利用欧姆定律可以计算出绝缘电阻。
绝缘电阻值R可以用方程 (2) 表示，导体的长度为L，导体的横截面面积为S，电阻率为ρ。 R=ρ • L/S 方程 (2)
同样，电容量C可以用方程 (3) 表示，独石陶瓷电容器两个电极之间的距离 (电介质厚度) 用L表示，内部电极的面积用S表示，介电常数为ε。 C ∝ ε • S/L 方程 (3)
方程 (4) 由方程 (2) 和方程 (3) 得出，由方程 (4) 可知R与C成反比。 R ∝ ρ • ε/C 方程 (4)
绝缘电阻越大表明直流电压下的漏电电流越小。一般情况下，绝缘电阻值越大，电路的准确性越高。
Q: 希望能将电容器串联连接使用，是否存在问题？
A: 以自动防故障为目的的串联连接使用方法是可行的。但请确保电路电压分别能够满足两个电容器各自的规格参数要求。请注意确保串联的每个电容器额定电压都高于电路电压。
Q: 请告知电容器的使用年数。
A: 一般来说，陶瓷电容器的加速度实验是通过对电压和温度的加速来进行的。
并以实验中测定的温度电压等数据作为参数运用下面的加速公式推算出产品在实际使用环境下的使用寿命。
下面的加速公式是基于阿列纽斯法，利用电压加速系数（※1）及反应活化能（※2）推算。
在此公式的基础上，通过在更为严苛的条件(更高温、更高电压)下进行加速试验，可推算出产品在实际使用环境下的使用寿命。
为了简化计算，我们也会通过如下的加速计算公式进行计算。
在试验温度为TA时的故障率是标准温度TN时的故障率的1/2（或者是2 倍），我们将其温度差θ（=TA-TN）称作温度加速系数。 我们把加载电压固定，将温度设为参数来进行MlCC的试验样本的寿命试验，把各个温度条件下的试验结果（故障率）通过计算公式计算出温度加速系数。
在此，我们一起来比较一下陶瓷电容器的加速试验与实际产品使用的假定环境。我们将电容器的加速试验中将耐久试验时间视为LA，将实际使用环境下的相当年数视为LN，用于上述公式。 耐久试验条件 假定使用环境 电压加速系数 温度加速系数 相应年限 TA＝85°C VA＝20V LA＝1000h TN＝65°C VN＝5V n＝3 θ＝8 LN＝?h 这样，我们即可通过在85°C、施加20V电压的环境下进行了1000h的耐久试验，推算出在65°C、施加5V电压的环境下产品使用年限为362039h（≒41年！）。计算中使用的电压加速系数、温度加速系数会由陶瓷材料的种类及构造产生不同，但通过加速计算公式可在相对较短的时间内利用试验结果来验证长时间的实际使用环境中的产品使用寿命。
※1 电压加速系数的推算方法的相关说明
在推算陶瓷电容的产品寿命时，我们把实验温度固定，将加载电压设为参数来进行MlCC的试验样本的寿命试验。把各个加载电压下的试验结果（平均寿命MTTF）通过韦伯分析方法近似推算加载电压对数与平均寿命对数的斜率，并将其作为电压加速系数。
※2 反应活化能的推算方法的相关说明
和上述温度加速系数的推算方法类似，我们把加载电压固定，将实验温度设为参数来进行MlCC的试验样本的寿命试验。把各个实验温度下的试验结果（平均寿命MTTF）通过韦伯分析方法近似推算温度（绝对温度）的倒数与平均寿命对数的斜率，并将其作为反应活化能。
Q: 温度特性中，B1特性与R1 , R6 , R7特性有什么不同？
A: 如下表所示，B1 , R1 , R6 , R7特性有以下几个不同点。
1. 认证标准
2. 温度特性的标准温度 3. 温度特性的温度范围 4. 温度特性的静电容量变化率 5. 使用温度范围 温度特性 B1 R1 R6 R7 共用标准代号 - (B) - (R) X5R X7R 认证标准 JIS (旧) JIS (旧) EIA EIA 标准温度 温度特性 温度范围 20°C 20°C 25°C 25°C -25 to 85°C -55 to 125°C -55 to 85°C -55 to 125°C 温度特性 B1 R1 R6 R7 静电容量 变化率 ±10% ±15% ±15% ±15% 使用温度范围
-25 to 85°C -55 to 125°C -55 to 85°C -55 to 125°C Q: 电容器静电容量怎么决定？
A: 电容器的静电容量值，由以下数值的step（Estep）决定。
Estep具有E3step、E6step、E12step、E24step......，JIS标准有如下规定。 (JISC5063)
----------------------------------------------------------------------------------------- E6标准数列 E3标准数列
的理论数值为四舍五入值，为E12值之一 的理论数值为四舍五入值，为E6值之一
----------------------------------------------------------------------------------------- 例如，E3step时，有1，2.2，4.7，10，22，47，100，位数多一位，就有3个step。
我公司多层陶瓷电容器标准step如下所示。 10pF以下......每0.1pF 10pF~1μF......E6step 1μF以上......E3step
※根据温度特性及系列也采用E12，E24step。
Q: 请告知直流的漏电流标准值。
A: 直流的漏电流标准值并非规定的，但绝缘电阻值为规定值。
可通过绝缘电阻的规定值及产品额定电压，利用算式I=V/R推算漏电流。 但是，依据我公司规定的绝缘电阻标准值计算出值，所谓保障也只限绝缘电阻产品。
1. 绝缘电阻标准值计算漏电流的方法 例：GRM155B31H103KA88
(1) 确认GRM155B31H103KA88的保证性能的绝缘电阻标准值。
(2) GRM155B31H103KA88的容量小于0.047μF，绝缘电阻的标准值则大于10000MΩ。
(3) I=V/R中代入绝缘电阻标准值的10000MΩ及型号GRM155B31H103KA88的额定电压50V。 (4) I=50/10000M
(5) I（漏电流）=0.0005μA以下
2. 由ΩF推算绝缘电阻的标准值，计算漏电流的方法 例：GRM188B30J106ME47
(1) 确认GRM188B30J106ME47型号的保证性能的绝缘电阻标准值。
(2) 根据下表GRM188B30J106ME47的绝缘电阻标准值为50ΩF以上。 (3) 单位ΩF为电阻及静电容量的乘积，50ΩF除以型号的静电容量值得绝缘电阻标准值。
(4) 绝缘电阻=50ΩF/10μF
(5) 绝缘电阻=5MΩ（μ=10-6、M=106）
(6) I=V/R中代入绝缘电阻标准值的5MΩ及型号GRM188B30J106ME47的额定电压6.3V。 (7) I=6.3/5M
(8) I（漏电流）=1.26μA以下 *何为ΩF
绝缘电阻单位之一。
规定绝缘电阻的标准值为标称静电容量值及绝缘电阻的乘积（CR积），单位为ΩF。
一般而言，单位容量（μF）决定绝缘电阻，根据容量，绝缘电阻变动的大容量电容器，使用单位ΩF，由静电容量值决定绝缘电阻标准值。
Q: 为什么陶瓷厚度变薄，但静电容量却增加了？
A: 根据C=ε×S/d的公式，增加电容器的静电容量的方法有如下三种。
1. 扩大ε（介电常数） 2. 扩大S（电极面积） 3. 缩小d（介电体厚度）
1，2给人以比较直观的印象，而关于3，一般会以为介电体越厚，存储的电荷越多，而事实却恰恰相反。
这是因为电荷存储于2个电极中，并非存储于介电体中。
Q: 请告知电容器的发热特性及测量方法。
A: 1.关于电容器的发热
随着电子设备的小型化・轻量化，部件的安装密度高，放热性低，装置温度易升高。尤其是功率输出电路元件的发热虽对设备温度的上升有重要影响，但电容器通过大电流的用途(开关电源平滑用、高频波功率放大器的输出连接器用等)中起因于电容器损失成分的功率消耗变大，使得自身发热因素无法忽视。因此应在不影响电容器可靠性的范围内抑制电容器的温度上升。
理想的电容器是只有容量成分，但实际的电容器包括电极的电阻因素、电介质的损失、电极电感因素，具体可用图1中的等价电路表示。
<图.1>
交流电流通过此类电容器时，会因电容器的电阻成分(ESR)，产生式.1-1中所示的功率消耗Pe，则电容器发热。
2.电容器的发热特性
电容器自身的发热特性测量应在将电容器温度极力抑制为对流、辐射产生的表面放热或治具传热产生的放热状态下进行。此外，在电容率的电压依赖性为非线形的高电容率类电容器中，需同时观察加在电容器上的交流电流与交流电压。小容量的温度补偿型电容器应具备100MHz以上高频中的发热特性，因此须在反射较少的状态下进行测量。
2-1.电容器的发热特性测量系统
高电容率类电容器(DC～1MHz区域)发热特性测量系统的概略如图.2所示。 用双极電源将信号发生器的信号增幅，加在电容器上。用电流探头(通用探头)观察此时的电流，使用电压探头观察电容器的电压。同时用红外线温度计测量电容器表面的温度，明确电流、电压及表面温度上升的关系。
<图.2>
温度补偿型电容器(10MHz～4GHz带宽)发热特性测量系统的概略和测量状态如图.3所示。
<图.3> （点击放大）
组成系统的设备及电缆类均统一为50Ω，将测量试料装在形成微带线的基板上，两端装有SMA连接器。用高频波放大器(Amplifier)增幅信号发生器(Signal GENERATOR)的信号，用定向耦合器(Coupler)观察反射同时即施加在试料(DUT)上。用衰减器(Attenuator)使通过试料输出的信号衰减，用电力计(Power Meter)观测。同时观测试料表面温度。 2-2.电容器的发热特性数据
作为高介电常数的片状多层陶瓷电容器系列发热特性的测量数据，3216型10uF的B特性6.3V的发热特性数据、阻抗和ESR的频率特性如图.4所示。
<图.4> （点击放大）
表示100kHz、500kHz、1MHz中交流电流与温度上升的关系和阻抗(Z)及ESR®与频率的关系。可确认发热特性按100kHz>500kHz>1MHz的顺序逐渐变小。此外，ESR在100kHz时为10mΩ，在500kHz时为6mΩ，在1MHz时为5mΩ，可确认ESR与发热特性的密切关系。
3.发热特性数据的获取方法
发热特性数据可通过本公司的Web网站确认。
图.5为本公司提供的设计支援工具----\"SimSurfing\"的画面。可以通过选取型号和希望确认的项目，显示特性。还可以下载SPICE网络清单或S2P数据作为模拟用数据。请务必灵活运用到各种电子电路设计中去。
Q: 电容器的阻抗/ESR的频率特性是？
A: 1.电容器的频率特性
如假设角频率为ω，电容器的静电容量为C，则理想状态下电容器(图1)的阻抗Z可用公式 (1)表示。
图1.理想电容器
由公式(1)可看出，阻抗大小|Z|如图2所示，与频率呈反比趋势減少。由于理想电容器中无损耗，故等价串联电阻(ESR)为零。
图2.理想电容器的频率特性
但实际电容器(图3)中除有容量成分Ｃ外，还有因电介质或电极损耗产生的电阻（ESR）及电极或导线产生的寄生电感(ESL)。因此，|Z|的频率特性如图4所示呈V字型（部分电容器可能会变为U字型）曲线，ESR也显示出与损耗值相应的频率特性。
图3.实际电容器
图4.实际电容器的|Z|/ESR频率特性(例)
|Z|和ESR变为图4曲线的原因如下。
低频率范围：低频率范围的|Z|与理想电容器相同，都与频率呈反比趋势减少。ESR值也显示出与电介质分极延迟产生的介质损耗相应的特性。
共振点附近：频率升高，则|Z|将受寄生电感或电极的比电阻等产生的ESR影响，偏离理想电容器（红色虚线），显示最小值。|Z|为最小值时的频率称为自振频率，此时|Z|=ESR。若大于自振频率，则元件特性由电容器转变为电感，|Z|转而增加。低于自振频率的范围称作容性领域，反之则称作感性领域。
ESR除了受介电损耗的影响，还受电极自身抵抗行程的损耗影响。
高频范围：共振点以上的高频率范围中的|Z|的特性由寄生电感(L)决定。高频范围的|Z|可由公式(2)近似得出，与频率成正比趋势增加。 ESR逐渐表现出电极趋肤效应及接近效应的影响。
以上为实际电容器的频率特性。重要的是，频率越高，就越不能忽视寄生成分ESR或ESL的影响。随着电容器在高频领域的应用越来越多，ESR和ESL与静电容量值一样，成为表示电容器性能的重要参数。 2.各种电容器的频率特性
以上就电容器寄生成分ESR、ESL对频率特性的巨大影响进行了说明。电容器种类不同，则寄生成分也会有所不同。接下来对不同种类电容器频率特性的区别进行说明。
图5表示静电容量10uF各种电容器的|Z|及ESR的频率特性。除薄膜电容器以外，全是SMD型电容器。
图5.各种电容器的|Z|/ESR频率特性
图5所示电容器的静电容量值均为10uF，因此频率不足1kHz的容量范围|Z|均为同等值。但1kHz以上时，铝电解电容器或钽电解电容器的|Z|比多层陶瓷电容器或薄膜电容器大，这是因为铝电解电容器或钽电解电容器的电解质材料的比电阻升高，导致ESR增大。薄膜电容器或多层陶瓷电容器的电极中使用了金属材料，因此ESR很低。
多层陶瓷电容器和引脚型薄膜电容器在共振点附近的特性基本相同，但多层陶瓷电容器的自振频率高，感应范围的|Z|则较低。这是由于引脚型薄膜电容器中只有引脚线部分的电感增大了。
由以上结果可以得出，SMD型的多层陶瓷电容器在较宽的频率范围内阻抗都很低，也最适于高频用途。
3.多层陶瓷电容器的频率特性
多层陶瓷电容器可按原材料及形状分为很多种类。下面就这些因素对频率特性的影响进行说明。 (1)关于ESR
处于容性领域的ESR由电介质材料产生的介质损耗决定。Class2(种类2)中的高介质率材料因使用强电介质，故有ESR增大的倾向。Class１(种类1)的温度补偿材料因使用一般电介质，因此介质损耗非常小，ESR数值也很小。 共振点附近到感性领域的高频领域中的ESR除受电极材料的比电阻率、电极形状（厚度、长度、宽度）、叠层数影响外，还受趋肤效应或接近效应的影响。电极材料多使用Ni，但低损耗型电容器中，有时也会选用比电阻率低的Cu作为电极材料。
(2)关于ESL
多层陶瓷电容器的ESL极易受内部电极结构影响。设内部电极大小的长度为l、宽度为w、厚为d时，根据F.W.Grover，电极电感ESL可用公式(3)表示。
由此公式可得知，电容器的电极越短，越宽，越厚，则ESL越小。
图6表示各尺寸多层陶瓷电容器的额定容量与自振频率的关系。相同容量，尺寸越小，自振频率越高，则ESL越小。由此，可以说长度l较短的小型电容器
适用于高频领域。
图6.各尺寸额定容量值与自振频率的关系
图7为长度l缩短，宽度w增大的LW逆转型电容器。由图8的频率特性可知，即使容量相同，LW逆转型电容器的阻抗低于一般电容器，特性优良。使用LW逆转型电容器，即使数量少于一般电容器，也可获得同等性能，通过减少元件数量可以降低成本，缩减实装面积。
图7.LW逆转型电容器的外观
图8.LW逆转型电容器与通用品的|Z|/ESR
4.获得频率特性数据的方法
频率特性数据可通过阻抗分析仪或矢量网络分析仪获取。最近，也可在各元器件厂商的Web网站中确认。
图9为本公司提供的设计辅助工具\"SimSurfing\"的图像。可通过选取型号和希望确认的项目，显示特性。还可下载SPICE网络清单或S2P数据作为模拟用数据。方便大家灵活运用到各种电子回路设计中去。
图9.设计辅助工具\"SimSurfing\"图例
Q: 电容器的静电容量的电压特性是？
A: 电压特性 电容器的实际静电容量值随着直流(DC)与交流(AC)电压而变化的现象叫做电压特性。
该变化幅度越小，说明电压特性越好，幅度越大，说明电压特性越差。以消除电源线纹波等为目的在电子设备上使用电容器时，必须设想使用电压条件进行设计。
1.直流偏置特性
直流偏置特性是指，对电容器施加直流电压时实际静电容量发生变化(减少)的现象。这种现象是使用了钛酸钡系铁电体的高介电常数类片状多层陶瓷电容器特有的现象，导电性高分子的铝电解电容器(高分子AI)和导电性高分子钽电解电容器(高分子Ta)、薄膜电容器(Film)、氧化钛和使用了锆酸钙系顺电体的温
度补偿用片状多层陶瓷电容器(MLCC 下面举例说明实际上是如何发生的。假设额定电压为6.3V，静电容量为100uF的高介电常数片状多层陶瓷电容器上施加了1.8V的直流电压。此时，温度特性为X5R的产品，静电容量减少约10%，实际静电容量值变成90uF。而Y5V的产品，静电容量减少约40%，实际静电容量变成60uF。 (图1)各种电容器的静电容量变化率-直流偏置特性(示例) 向钛酸钡系铁电体施加直流电压时，电场小时，电位移(D)与电场(E)成正比，但随着电场增大，原本方向混乱的自发极化(Ps)开始沿电场的方向整齐排列，显示非常大的介电常数，实际静电容量值增大。随电场进一步增强，不久自发极化整齐排列完毕，分极饱和后，介电常数变小，实际静电容量值变小(参照图2)。 因此，在选择多层陶瓷电容器时，请不要完全按照产品目录上记载的静电容量进行选择。必须先向适用的电源(信号)线施加直流电压成分，测定静电容量， 掌握实际静电容量值的情况。但是，这种直流偏置特性施加的直流电压成分越低，静电容量减少幅度越小。最近市面上出现了以突破1V的电源电压(直流电压)工作的FPGA和ASIC等半导体芯片。如把多层陶瓷电容器使用在这种芯片的电源线上时，不会出现很明显的直流偏置特性问题。 (图2)向铁电体陶瓷施加电压时的状态 2.交流电压特性 交流电压特性是指，对电容器施加交流电压时实际静电容量发生变化(增减)的现象。这一现象与直流偏置现象相同，是使用钛酸钡系铁电体的高介电常数类片状多层陶瓷电容器特有的现象，导电性高分子的铝电解电容器(高分子AI)和导电性高分子钽电解电容器(高分子Ta)、薄膜电容器(Film)、氧化钛和使用锆酸钙系的顺电体的温度补偿用片状多层陶瓷电容器(MLCC 假设对额定电压为6.3V，静电容量为22uF的高介电常数片状多层陶瓷电容器施加0.2Vrms的交流电压(频率：120Hz)。此时，温度特性为X5R产品的情况，静电容量减少约10%，实际静电容量值变成20uF。而Y5V产品更甚，静 电容量减少约20%，实际静电容量变成18uF。 (图3)各种电容器的静电容量变化率-交流电压特性(示例) 如上所述，铁电体陶瓷的结晶粒(Grain)有分域(Domain)，各个自发极化(Ps)的方向是随机的，整体上相当于无极化的状态。在此之上施加电场(E)时，电场方向上产生极化，达到饱和值。在这种状态下即使去除电场，极化方向也不会回到原来无序随机的状态，多少会停留在极化时的状态上，形成残留极化，在外部显现。为了让这种残留极化归零，需要反方向的电场。逆电场进一步增强时会发生极化反转，向相反方向进行极化。类似这样的因外部电场而引起的铁电体的极化动作如图4的D-E历史曲线(磁滞曲线)。 在交流高电压下，流经电容器的电流在铁电体的情况下会产生较大的波形失真，因此不能直接适用于线性材料的定义(*1)。但是，从实际静电容量值求得的相对介电常数(εr)也可以说成是磁滞曲线的平均倾斜度(图4虚线)。 (图4)铁电体的D-E磁滞曲线 *1：线性材料・・・应力应变特性为线性，即应力σ与形变ε成正比的材料特性。 Q: 容器的静电容量的温度特性是什么？ A: 温度特性 1.各种电容器的温度特性 一般来说，电容器的静电容量会随着使用温度的变化而变化。变化幅度越小，温度特性越好；幅度越大，温度特性越差。当电容器使用于温度较高的汽车引擎室内或者南极等寒冷地区的电子设备中时，必须考虑其使用环境条件来进行设计。 具有代表性温度特性的各种电容器的静电容量变化率-温度特性，如图1所示。 温度特性良好的电容器有导电性高分子铝电解电容器（高分子AI）、薄膜电容器（Film）、温度补偿用独石陶瓷电容器(MLCC 图1：各种电容器的电容变化率-温度特性（例） 2.独石陶瓷电容器的温度特性 独石陶瓷电容大致分为2类，不同类型的温度特性不同。 （1）一种是在公共标准中被归类于种类Ⅰ(Class1)的温度补偿用独石陶瓷电容器中，使用了二氧化钛与锆酸钙类电介质材料，其静电容量对温度几乎呈现直线性变化。将温度发生的变化称为温度系数，其数值以每1℃的百万分之一作为单位（ppm/℃）表示。温度系数根据基准温度(IEC，JIS标准中为20℃，EIA标准中为25℃，此处以25℃为基准)中的静电容量值C25与分类上限温度（最高使用温度：设计上可连续使用电容器的最高环境温度）中的静电容量值CT定义得出。 EIA标准中规定了0ppm/℃～-750ppm/℃范围内的数种静电容量温度系数。关于代表性材料的温度特性，如下所示（参考图2）。适用的JIS及EIA标准的摘录，如表1所示。 图2：温度补偿用电容器的电容变化率-温度特性（例） 表1：温度补偿用独石陶瓷电容器的温度系数值和公差以及其标记 温度补偿用独石陶瓷电容器有在-55～+125℃温度范围内的静电容量变化温度系数最大±30ppm/℃(25℃基准)，与温度变化幅度小的COG特性产品。原本，温度补偿用独石陶瓷电容器就因为电介质材料，相对介电常数较小，存在无法实现大容量这一产品缺点。 （2）另一种是在公共标准中被归类于Class2（种类2）的高介电常数独石陶瓷电容器，使用了钛酸钡系的介电质材料，其静电容量值对温度呈现出不规则的变化。因此，静电容量-温度特性的标准值是针对基准温度（此处以25℃为 基准）的静电容量值C25，通过适用温度范围内的静电容量变化率的超大值与超小值进行规定。（参照式2）。 适用的JIS及EIA标准值的摘录，如表2所示。分类温度范围内，包括静电容量值变化率限制在±15%以内的产品(X5R特性品)到容许+22～-82%的产品(Y5V特性品)等多种产品规格。近年来，静电容量变化率在±15%级的X5R特性品的使用比率有增加趋势，建议电路设计人员谨慎选择。 表2：高介电常数型独石陶瓷电容器的温度特性规格及其标记 Q: 陶瓷电容器的静电容量测量法 A: 1.测量仪器 一般使用LCR测试仪测量陶瓷电容器的静电容量。 LCR测试仪的外观照片 2.测量原理 LCR测试仪的代表性测量方法如图所示，为自平衡电桥法。其原理如下。 DUT为Device Under Test的缩写，指测量对象。高增益放大器会自动调整增益，使通过电阻R的电流与通过DUT的电流相等，DUT 的低电位侧(图中L一侧)一直处于虚拟接地(电位=0)状态。此时的输入电压Ｅ1及输出电压Ｅ2能测出相位角，如下所示。 E1＝|E1|∠θ1＝|E1|cosθ1+ｊ|E1|sinθ1 E2＝|E2|∠θ2＝|E2|cosθ2+ｊ|E2|sinθ2 通过这些数据与反馈电阻Ｒ，求出DUT的阻抗Zx。 Zx＝R･E1/E2 ＝R・|E1/E2|・{cos(θ1-θ2)+ｊsin(θ1-θ2)} 其实部为Rx、虚部为Xx，求得的Xx通过Xx=ｊ/ωCx可以计算出DUT的静电容量Cx。 3.注意事项 在对陶瓷电容器的静电容量进行测量时，必须在规格书等相关资料上记载的正确测量条件下进行。需要注意的是由于电容标称值等的不同其条件也有所区别。这里所说的条件，主要是指测量前的热处理、测量电压、测量频率数。 另外，由于实际上包括测量电缆在内的测量端子的残余阻抗和导纳成分会影响测量结果，因此需要对测量端子进行补正。由于测量端子的补正是使用对端子头直接接触DUT的部分为止的值进行测量并将其阻抗等成分从测量结果中减除的方法，因此需要预先测量出补正值。补正通常会使用短路补正和开路补正。关于测量的详细步骤，请参阅以下文件。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容