电容为何会老化?
出处:网络整理 发布于:2026-04-21 15:43:13
上述现象在所有高介电常数 (BaTiO3) 的一般性陶瓷电容器都可以观察到。当电容值由于老化而不断减小的电容器重新加热到居里点以上温度并让其冷却时电容值会得到恢复。这种现象称之为去老化现象,发生去老化后正常的老化过程重新开始。

当在居里点以下正常温度范围内一条晶轴 (C轴) 伸长约1%而其他晶轴缩短晶体变成四方晶格(如下页图2所示)。在这种情况下Ti4+离子将占据附近O2- 的位置而后者从晶体中心沿晶轴伸展的方向偏移0.12?。这种偏移导致正、负电荷的生点发生偏差造成极化现象。
极化现象是由于晶体结构的不对称造成的在不施加外电场或压力的情况下这种极化现象从一开始就存在。这种类型的极化称为自发性极化现象。
BaTiO3质陶瓷自发极化的方向 (Ti4+离子的位置) 在施加外部电场的情况下可以轻易逆转。这种具有自发极化现象且在外电场作用下逆转方向的能力专门称之为铁电现象。

BaTiO3质陶瓷宏观晶体的聚合体 (复晶型)直径比?m小一个数量级(如图3所示)。上述微观晶体称为晶粒。其晶体结构排列整齐 (见图1和2)。上述晶粒在温度低于居里点时可分成很多磁场在每个磁场内有一个共用方向因此自发性极化的方向也相同。

在电容器在居里点以下温度不带任何负载时在任何随机方向的磁场随时间的推移逐渐自我对正成为一个更大、能量更稳定的晶体 (图3: 90°磁场)并释放晶体扭曲产生的应力。另外边界层的空间电荷 (缓慢运动的离子和晶格空位)向外迁移。导致空间电荷发生极化。空间电荷的极化防止自发性极化发生逆转。换句话说自发性极化发生后随着时间的推移晶格重新对排列成一个更稳定的状态而空间电荷极化在边界层防止自发性极化发生逆转。在这种情况下我们需要利用高压电场使磁场的自发性极化发生逆转。这意味着电场电压越低发生逆转的磁场越少且电容值越低。这被认为是老化的机理当加热到居里点以上温度时晶体的微观结构也回到初始状态。当晶体冷却时老化过程重新开始。
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