陶瓷電容器的靜電容量會(huì)隨著施加的電壓變化,在直流電壓下,這種現(xiàn)象被稱為直流偏壓特性。在低介電常數(shù)系(上圖)中,靜電容量的變化幾乎不顯著,但在高介電常數(shù)系(下圖)的B特性和特別是F特性的陶瓷電容器中,這種變化非常明顯。這是因?yàn)楦呓殡姵?shù)系使用了自發(fā)極化的強(qiáng)電介質(zhì)(如鈦酸鋇BaTiO3)。
陶瓷是由許多晶粒(grains)組成的多晶體。 在強(qiáng)電介質(zhì)中,晶粒的分域(domains)的自發(fā)極化會(huì)相互抵消,因此整體上不顯示自發(fā)極化。 然而,隨著施加的直流電場(chǎng)強(qiáng)度增加,最初自發(fā)極化的方向會(huì)逐漸與電場(chǎng)方向?qū)R,導(dǎo)致介電常數(shù)增大。
但如果進(jìn)一步增加電場(chǎng),極化方向會(huì)完全對(duì)齊并達(dá)到飽和狀態(tài),此時(shí)介電常數(shù)反而會(huì)下降。因此,在施加DC偏置時(shí),需要考慮電介質(zhì)的特性、使用電壓和耐壓。此外,電容器的尺寸越小,DC偏置引起的靜電容量減少越顯著。
粒界:表示晶粒之間的邊界。
結(jié)晶粒:表示單個(gè)晶粒。
分域(Domain):表示晶粒內(nèi)部的區(qū)域,每個(gè)區(qū)域具有相同的自發(fā)極化方向。
自發(fā)分極的方向:箭頭表示自發(fā)極化的方向。
在沒有外部電場(chǎng)時(shí),不同分域的自發(fā)極化方向互相抵消,整體上不顯示自發(fā)極化。
在施加直流電場(chǎng)時(shí),自發(fā)極化方向逐漸與電場(chǎng)方向?qū)R,導(dǎo)致介電常數(shù)先增大后減小。
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