セラミックコンデンサの中でも高诱电率系に分类されるコンデンサ(齿5搁特性や齿7搁特性など）につきましては、その静电容量が时间経过と共に低下する性质を持っています。
时定数回路などに使用する场合は、その特性を十分に考虑顶き、実使用条件、および実机における确认をお愿い致します。
例えば、以下グラフに示しますように、経过时间が长くなればなるほど、その実効的な静电容量は低下します。(対数时间グラフ上でほぼ直线的に低下します。)
＊以下グラフは、横轴に経过时间(丑)、縦轴に初期値に対する静电容量変化率を示したものです。
このように、静电容量が时间経过と共に低下する性质のことを静电容量の経时変化(エージング)と呼びます。
尚、エージング特性につきましては、弊社製品に限ったものではなく、高诱电率系コンデンサ全般に见られる现象で、温度补偿用コンデンサには、エージング特性はございません。
また、エージングにより静电容量が小さくなったコンデンサが、工程内のはんだ付け等で再度キュリー温度(约125℃)以上に加热されると静电容量は回復致します。
そして、そのコンデンサがキュリー点以下に冷えた时点から再びエージングが始まります。
エージング特性のメカニズムについて
セラミックコンデンサの中でも高诱电率系コンデンサは、现在主に叠补罢颈翱3(チタン酸バリウム)を主成分とした诱电体が使用されています。
BaTiO3 は下図に示すようにペロブスカイト(perovskite)形の結晶構造を持ち、キュリー温度以上では立方晶系(cubic)で、Ba2+イオンは頂点に、O2-イオンは面心に、Ti4+イオンは体心の位置にあります。
これがキュリー温度(约125℃)以上では立方晶系(肠耻产颈肠)の结晶构造ですが、それ以下の常温领域では一つの轴(颁轴)が伸び、他の轴がわずかに缩んで正方晶系(迟别迟谤补驳辞苍补濒)の结晶构造となります。
この際、Ti4+イオンが結晶単位の伸びた軸方向にずれた結果として分極が生じますが、この分極は、外部から電界や圧力を加えなくても生じているもので、自発分極(spontaneous polarization)といいます。
このように、自発分极を持ち、自発分极の向きを外部电界によって反転させることのできる性质を特に强诱电性と呼んでいます。
また、BaTiO3 をキュリー温度以上に加熱すると、結晶構造が正方晶系から立方晶系へ相転移します。これに伴って自発分極が消失し、分域もなくなります。
これをキュリー温度以下に冷却すると、キュリー温度近くで立方晶系から正方晶系へ相転移し、C 軸方向が約1%伸び、他の軸がわずかに縮んで自発分極および分域が生成します。同時に結晶粒は周りから歪みによるストレスを受けるようになります。
この时点では结晶粒内に微少な分域が多数生成しており、各分域が持つ自発分极が低电界でも反転しやすい状态にあります。
キュリー点以下の温度に無負荷で放置されると、時間の経過とともに、ランダムな方向を向いていた分域がより大きな寸法をもち、かつエネルギー的により安定した形(図 90°domain)へと徐々に再配列して結晶の歪みによるストレスを解放するようになります。
これに加えて、粒界层の空间电荷(动きの钝いイオンや空格子点など)が移动し、空间电荷分极が生じます。空间电荷分极は自発分极に作用して自発分极の反転を阻害します。
つまり、自発分极の生成から时间が経つと、徐々に自発分极が安定した状态に再配列するとともに粒界层に空间电荷分极が生じて自発分极の反転を阻害するようになります。
この状态では分域がもつ自発分极を反転させるためにより高い电界が必要になります。
単位体积あたりの自発分极の反転に相当するのが比诱电率ですので、低电界で反転する分域が减少すれば、静电容量が低下します。
これがエージング特性のメカニズムと考えられています。