Q: セラミックコンデンサは経年変化の影響を受けます。
セラミックコンデンサは、誘電体の結晶構造の変化に伴う経年変化の影響を受けます。これは、誘電体材料の初期焼成後の静電容量と誘電正接の変化として現れます。確立されたモデルと一致して、EIA クラス I 誘電体材料は最小限の影響を受け、経年変化がないと広く認識されていますが、EIA クラス II 誘電体材料は中程度の影響を受け、EIA クラス III 材料は非常に深刻な影響を受ける傾向があります。この老化プロセスは、誘電体のキュリー温度を超える温度に十分長い時間さらして結晶構造を再形成することによってリセット (またはデバイスの「老化解除」) できます。温度が高いほど、必要な時間は短くなります。多くのセラミック誘電体のキュリー温度は、多くのはんだ付けプロセスで発生するキュリー温度よりも低いため、デバイスは組み立て中に少なくとも部分的に老化する可能性があります。
部品のこの経年変化は、通常、「最後の加熱」、つまり結晶が完全に変化するのに十分な時間部品がキュリー温度を超えて加熱された最後に測定された静電容量に対する、10 時間当たりの静電容量の変化率として表されます。構造。言い換えれば、経年変化率が (-)5% のコンデンサは、「オーブンから出したばかりの」状態で 100uF で測定され、オーブンから取り出して 1、10、および 100 時間後には約 95、90、および 85uF と測定されると予想されます。 、 それぞれ。
明らかに、これにより、コンポーネントの公称静電容量はどのようなものであるべきかという問題が生じます。その値が常に変化している場合、そのコンポーネントは、元のパッケージで使用されなかった場合でも、棚で使用されることになります。業界標準 EIA-521 および IEC-384-9 はこの問題に対処しており、基本的にコンポーネントは最後の加熱から 1000 時間 (約 42 日) 後に指定の許容値に達する必要があると規定しています。次の 10 年のマーク (10,000 時間と 100,000 時間) は、それぞれ 1 年強と 11 年強に相当します。さらに問題を複雑にしているのは、老化プロセスは温度に依存した速度で発生することです。誘電体のキュリー温度までは、デバイス温度の上昇により通常、劣化プロセスが加速されます。
経年劣化現象により、デバイスが指定された許容範囲を超えて表示される可能性があるため、製品設計者と製造テスターはこの事実を認識しておく必要があります。新たにリフローしたコンポーネントのテストでは、わずかに高い静電容量値が予想される必要があり、設計には、経年劣化によるデバイスの通常動作に対応できる十分なマージンが必要です。電力変換回路は、この影響が深刻な危険をもたらす可能性がある好例です。セラミックコンデンサは通常、補償ネットワーク部品またはフィルタ要素として、そのような回路の制御ループに大きな影響を与えることになります。組み立て中のコンデンサの経年劣化の影響下では安定しているように見えるシステムでも、経年劣化による静電容量の損失が制御ループのダイナミクスに影響を与えるため、時間の経過とともに安定性が低下する可能性があります。最も重要なことは、経時的に安定した静電容量値が重要な場合は、目に見えて劣化したコンデンサの使用を避けることです。
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投稿日時: 2023 年 7 月 25 日