Welche versteckten Risiken birgt die Alterung von Keramikkondensatoren?

F: Keramikkondensatoren unterliegen Alterungserscheinungen

Keramische Kondensatoren unterliegen Alterungserscheinungen, die mit Veränderungen in der dielektrischen Kristallstruktur einhergehen, die sich in Änderungen der Kapazität und des Verlustfaktors nach dem ersten Brennen des dielektrischen Materials bemerkbar machen.In Übereinstimmung mit etablierten Modellen sind dielektrische Materialien der EIA-Klasse I nur minimal betroffen und gelten allgemein als alterungsbeständig, während dielektrische Materialien der EIA-Klasse II mäßig betroffen sind und Materialien der EIA-Klasse III tendenziell recht stark beeinträchtigt sind.Dieser Alterungsprozess kann zurückgesetzt (oder „Entalterung“ des Geräts genannt) werden, indem das Gerät über einen ausreichend langen Zeitraum Temperaturen oberhalb der Curie-Temperatur des Dielektrikums ausgesetzt wird, damit sich die Kristallstruktur neu bilden kann.Je höher die Temperatur, desto kürzer ist die erforderliche Zeit.Da die Curie-Temperatur vieler keramischer Dielektrika niedriger ist als die, die bei vielen Lötprozessen auftritt, ist es wahrscheinlich, dass das Gerät während der Montage zumindest teilweise altert.

Dieses Alterungsverhalten einer Komponente wird normalerweise als prozentuale Änderung der Kapazität pro Jahrzehnt von Stunden ausgedrückt, relativ zur Kapazität, die beim „letzten Erhitzen“ gemessen wurde, dem letzten Mal, als die Komponente lange genug über ihre Curie-Temperatur erhitzt wurde, um ihren Kristall vollständig zu verändern Struktur.Mit anderen Worten: Ein Kondensator mit einer Alterungsrate von (-)5 %, gemessen bei 100 uF im „ofenfrischen“ Zustand, würde nach 1, 10 und 100 Stunden außerhalb des Ofens voraussichtlich etwa 95,90 und 85 uF messen , jeweils.

Dies wirft natürlich die Frage auf, wie hoch die Nennkapazität der Komponente sein sollte, und wenn sich dieser Wert ständig ändert, wird die Komponente im Regal verwendet, auch wenn sie nicht in der Originalverpackung verwendet wurde.Die Industriestandards EIA-521 und IEC-384-9 gehen auf dieses Problem ein und legen grundsätzlich fest, dass das Bauteil seinen spezifizierten Toleranzwert 1000 Stunden (ca. 42 Tage) nach der letzten Erwärmung erreichen sollte.Die nächsten zehn Jahre (10.000 und 100.000 Stunden) entsprechen etwas mehr als einem Jahr bzw. etwas mehr als 11 Jahren.Erschwerend kommt hinzu, dass der Alterungsprozess mit einer temperaturabhängigen Geschwindigkeit erfolgt;Bis zur Curie-Temperatur des Dielektrikums beschleunigt ein Anstieg der Gerätetemperatur typischerweise den Alterungsprozess.

Da Alterungserscheinungen dazu führen können, dass Geräte außerhalb ihrer spezifizierten Toleranzen erscheinen, müssen Produktdesigner und Produktionstester sich dieser Tatsache bewusst sein;Beim Testen von frisch aufgeschmolzenen Komponenten sollten etwas höhere Kapazitätswerte erwartet werden, und das Design sollte genügend Spielraum haben, um den normalen Betrieb des Geräts mit zunehmendem Alter zu ermöglichen.Stromumwandlungsschaltungen sind ein gutes Beispiel dafür, wo dieser Effekt eine ernsthafte Gefahr darstellen kann, da Keramikkondensatoren in der Regel die Regelkreise solcher Schaltungen stark beeinflussen, sei es als Komponenten des Kompensationsnetzwerks oder als Filterelemente.Systeme, die unter dem Einfluss der Alterung des Kondensators während der Montage stabil erscheinen, können mit der Zeit an Stabilität verlieren, da der alterungsbedingte Kapazitätsverlust die Dynamik des Regelkreises beeinflusst.Wenn es auf stabile Kapazitätswerte über einen längeren Zeitraum ankommt, sollten Sie vor allem die Verwendung sichtbar gealterter Kondensatoren vermeiden.

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