高容量MLCC測不準？原來你忽略了這六個因素

作者：Barley Li

作為一個技術支持工程師，每天遇到客戶不同的技術問題，其中有些客戶測量高容量MLCC時，往往未能獲得規格書上列明的標稱電容量，直覺是壞料或是買錯貨。再三仔細查問他們的測量過程時，原來忽略了這些……

No.1 頻率和電壓

I類和II類MLCC電容的實際測量頻率和電壓各有不同。如I類MLCC產品，以KemetC0402C330J3GACTU為例，它的測量頻率為1MHz±10%，測量交流電壓為1.0±0.2Vrms。II類MLCC產品，如Samsung CL03A225MP3CRNC，它的測量測量頻率為1KHz±10%，測量交流電壓為 0.5 ± 0.1Vrms。

*請參閱有關電容器在網站上的規格

表一，I類和II類MLCC的測量頻率和電壓

No.2 工作溫度

我們常常見到不同的MLCC有不同的TCC係數（電容溫度係數/Temperature Coefficient of Capacitance）。TCC是指在特定的溫度內，溫度每變化1℃時，電容的變化數值與該溫度下的電容變化的比值。

圖一，I類和II類MLCC的溫度特性和隨溫度的電容變化

I類MLCC有較穩定的TCC表現，你會發現它的電容量隨溫度呈線性變化，但II類MLCC的電容器是隨溫度呈不規則變化，這是由於鈦酸鋇（BaTiO 3）的介電材料的性質。所以我們測量MLCC時必須在指定的工作溫度下進行。

No.3 直流偏置

直流偏置是影響MLCC電容的重要電參數，特別是直流偏置會使II類MLCC電容隨著直流電壓增加而損耗。II類MLCC基於具有鐵電偶極子的BaTiO3，直流偏置會限制偶極運動，導致II類MLCC介電常數和電容的降低。儘管I類MLCC的介電常數比X5R，X7R和Y5V低, 但它電容量受直流電壓影響是比較穩定的。 Y5V介電常數最高，但有很嚴重的老化。

圖二，直流偏置對MLCC影響

No.4 交流電壓

由於I類MLCC以順電材料組成，它的電容不會因交流電壓轉變而變化，但II類MLCC電容是隨著交流電壓的增加而變化。在II類MLCC中，Y5V顯示交流電壓的變化比X5R/X7R更嚴重，這是由於鐵電材料的電壓對極化曲線的非線性特性。

圖三，10uF X7R 6.3V的電容量在不同交流電壓的轉變

請注意，如果過多電壓施加到電容器上，有可能導致由內部電介質層的斷裂而引起的短路。這持續施加過多電壓直到斷裂的時間性，是取決於電壓多少和環境溫度。

No.5 放置時間

II類MLCC的電容量隨室溫中長時間放置呈對數關係減少，但I類MLCC由順電性質的材料組成而不會有老化現象。老化本質上是可逆的，但元件的老化是不能阻止的。在MLCC的試驗性能前，我們需要進行熱處理。即通過在居里點以上加熱（150℃至少1小時）並冷卻至室溫，將MLCC晶體結構恢復到其最佳的無序排列，從而實現最大電容量。

圖四 不同電容的老化特性

No.6 合適的LCR測試儀

市場上大部份LCR測試儀操作簡便，功能直接，能滿足我們工程師對元件的檢驗和電子維修測試要求。但當測試高容量MLCC時，推薦選用具有ALC（自動電平控制/Automatic Level Control）功能的LCR測試儀。ALC是針對由於元件本身變化，環境引起工作點變化等，在測試電路中加入的穩定電平的電路，從而自動糾正偏移的電平回到要求的數值。B&K Precision895就是其中一款具有ALC功能的LCR測試儀。

圖五，B&K Precision 895和它的測量設置菜單

通過ALC功能，您可以保持施加到被測的MLCC的測量信號到恆定電壓水平。但如果沒有打開ALC功能，很大可能會導致高容量MLCC讀數被錯誤讀低。

最後的結論

綜上所述，大家在測試高容量MLCC性能時，請特別留意以下三點。

1)在測量前進行熱處理

2)按照數據手冊上的指定工作溫度，電壓和頻率進行測試

3)推薦使用帶有ALC功能的測試設備進行測試

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1. What is the Capacitance of this Capacitor?

2. Capacitance Measurement

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