调整电容器容量温度系数的方法
调整ac的含义是使得到符合设计要求的电容量温度特性。具体的方法首先是选取具有合适ac的介质材料,此外还有:
(1)选择am适当的金属材料做极板 从式(3.71)可见,采用am小的金属材料做极板有利于降低aco金属的am约为(15~ 30)x10-2/C,铝箔的am=25x10-6/C。
(2)选择线胀系数适当的介质材料 介质的线胀系数(as)较大时,由式(3.71)看出,ae值似乎会小些,但是介质的线胀系数与介质ae同存在着关系,如对于中性介质ae =ag(e-1)(E +2)/e,ad越大的材料,ae值增加得也愈大。所以,还是线胀系数(a)小的介质材料有利于降低电容器的aco
3)用金属化极板代替箔极板 无论是以有机或无机材料为介质的电容器,采用金属化极板后,消除了介质与极板间的孔隙的影响,有助于提高电容器的容量温度稳定性。另外,当采用金属化极板后,am =ad,此时ac=ae + au,对于用金属化极板的无机介质电容器ad较小,对ac的影响不显著;对于用金属化极板的有机介质电容器,其ad一般为(5~ 100)x10-6/C,对容量温度系的影响较显著。
(4)采用不同符号Qe的材料组成复合介质 直接选用ae符合要求的介质材料来制造电容器是最方便的办法,但由于材料固有特性的限制,用单一材料达到这种愿望往往是有困难的。这时,采用两种或两种以上不同符号ae的材料组成复合介质可以达到要求。
当两种介质材料成串联并联、充分混合的三种情况下,其复合介电常数依次为:
式中ε1、ε2vε分别为第-种,第二种介质和复合介质的介电常数,at,、aq、ae分别为第一种,第二种介质和复合介质的介电常数温度系数,X1、X2分别为第一、第二种介质各占的体积分数。由式(3.72)可见:选用不同量值、不同符号ae的材料组成复合材料时,只要适当选择l1ve2、aq,、Qen和调整各组分的体积分数,就可以得到符合要求的介电常数温度系数的复合材料。
式推广到互不发生反应的多组分、充分混合的复合介质时也适用,即
在电容器结构设计方面,利用不同性质的有机薄膜和卷绕方式制成电容器,以得到具有符合要求的电容量温度系数并有更高的介电强度。常用的方法是利用电容器纸与非极性薄膜或极性薄膜迭合后进行卷绕。其迭合方式有串联、并联或串并联等方式(见图3.27)。由于两种薄膜绕于一个芯轴上,保证了在任何工作温度范围内不同介质处于相同温度。它比利用不同符号ac的两个电容器组合有更多的优点;
(5)采用不同符号ac的电容器芯子组合 要得到温度系数符合要求的电容器,还可以采用具有大小不同或符号不同的ac芯组合(串联或并联)来实现。当容量温度系数分别为ac、ac,,电容量分别为C1、C2的两个电容器并联后有
两个电容器串联后有
作为一个实例:无论是聚碳酸脂还是聚苯乙烯电容器在s5 - + 125C 的温度范围内,其容量变化往往超过允许偏差若将这两种芯子并联(容量分配应适当进行设计),则可得到温度稳定性极好的电容器。