Ferroelektrizität und Spannungskapazitätsverhalten

Ferroelektrische keramische Mehrschichtkondensatoren (MLCCs) sind elektronische Bauteile, die die Eigenschaft der Ferroelektrizität aufweisen. Sie können eine dauerhafte elektrische Polarisation auch ohne ein äußeres elektrisches Feld aufrechterhalten, was zu einer spannungsabhängigen Kapazität führt. Die vorliegende Application Note beleuchtet ausführlich die Spannungs- und Frequenzabhängigkeit von ferroelektrischen MLCCs. Die Anleitung beginnt mit einer Einführung in die Welt der Ferroelektrizität und leitet dann ein mathematisches Modell für das Kapazitäts-Spannungs-Verhalten der keramischen MLCCs aus einem Dipolpolarisationsmodell her. Dabei werden die Parameter des Modells auf zwei Anpassungsparameter reduziert.

Modell anhand von Messungen getestet

Um die Praxistauglichkeit zu demonstrieren, wurden umfangreiche Messungen an einer Auswahl von MLCCs aus dem Portfolio von Würth Elektronik durchgeführt. Da das Integral des Kapazitäts-Spannungs-Modells mathematisch nur grundlegende trigonometrische Ausdrücke enthält, kann es leicht in Software implementiert werden, die Funktionen der Ladung anstelle der Kapazität benötigt  beispielsweise die Simulationssoftware LTspice. Die vorgestellte Methode zeigt sich auch äußerst nützlich bei der Beschreibung der Kapazitätsspektren von MLCCs unter verschiedenen Gleichspannungen.

Inhalt:

• Einführung in die Ferroelektrizität von Kondensatoren
• Interpretation von Kapazitäts-Spannungs-Messungen
• Mathematisches Modell der ferroelektrischen Polarisation
• Experimentelle Messungen und Randbedingungen
• Implementierung eines frequenz- und spannungsabhängigen Modells

Die AppNote ist Teil einer umfangreichen Sammlung von Veröffentlichungen zum Themenkomplex keramischer Mehrschichtkondensatoren und steht zum Download bereit unter: www.we-online.com/ANP114