詳解電容的偏壓效應(yīng)

1、偏壓效應(yīng)：

施加直流電壓后，導(dǎo)致電容值變小的特性。

I類陶瓷（COG）的電容的偏壓效應(yīng)較弱，II類陶瓷(X7R/X5R/Y5V)的電容的偏壓效應(yīng)較強(qiáng)。而且廠家一般會(huì)給出偏壓特性曲線（C-U曲線）。在電源電路設(shè)計(jì)中，要充分考慮。

注 ：I類電容指低介電常數(shù)電容（ε較小）；II類電容指高介電常數(shù)電容（ε較大）

2、 偏壓效應(yīng)原因：：

以下是我對(duì)偏壓效應(yīng)的理解：

由于極化分子的正負(fù)電荷中心不重合，所以在電子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)下，極化分子的極化強(qiáng)度矢量為0，極化強(qiáng)度指的是電偶極矩的矢量和（方向：由負(fù)電荷指向正電荷，方向很重要）。

a) 當(dāng)未加直流偏壓，而僅僅加交流激勵(lì)時(shí)，材料中的電子更容易隨著外加電場(chǎng)的變化而變化，自由相轉(zhuǎn)更加容易，在較短時(shí)間△t內(nèi)，更大，意味著電位矢量△D更大，

根據(jù)高斯定理:

意味單位時(shí)間的充放電荷量越多，那么電容C越大。

當(dāng)加了一定的直流偏壓后，材料中的電子會(huì)在外加電場(chǎng)的影響下，出現(xiàn)移動(dòng)，此時(shí)極化強(qiáng)度不再是0，而是P0，在此基礎(chǔ)上我們?cè)偃クB加同樣強(qiáng)度的交流激勵(lì)，△P會(huì)變小，△D 也會(huì)變小，單位時(shí)間的充放電荷量變少，C變小。

就像一根松弛的皮筋，它可能的彈性的是最強(qiáng)的；一旦外部加了恒定拉力，它可能的彈性就會(huì)變低，因?yàn)樗呀?jīng)處于緊繃狀態(tài)了。

這里附加書上解釋（更加書面語(yǔ)）：電容率與單位體積類自發(fā)極化的自由相轉(zhuǎn)成正比，。當(dāng)沒(méi)有外加電壓時(shí)，自發(fā)極化為隨機(jī)取向狀態(tài)；當(dāng)外部施加電壓時(shí)，電介質(zhì)的自發(fā)極化受到外加電場(chǎng)的限制，不容易發(fā)生自發(fā)極化的自由相轉(zhuǎn)變，所以靜電容量變低。

3、為什么高介電常數(shù)的電容的偏壓特性更明顯呢？

對(duì)于兩種不同的電介質(zhì)的電容，在電容兩端加相等的直流電壓，此時(shí)材料內(nèi)部產(chǎn)生極化強(qiáng)度分別為P0（對(duì)應(yīng)ε?。┖蚉0’（對(duì)應(yīng)ε大），P0< P0’.

P0 的剩余極化強(qiáng)度大，（剩余極化強(qiáng)度是一個(gè)新的概念，可以理解為加交流激勵(lì)時(shí)，△P 的變化幅度更大），電容值縮水性更?。籔0’的剩余極化強(qiáng)度小，電容值縮水性更大。

4、電容的偏壓特性曲線

其實(shí)，電容值隨著交流激勵(lì)幅值也是變化的。原因在于：交流信號(hào)讓介質(zhì)中的電荷來(lái)回?fù)Q向，影響介質(zhì)中的場(chǎng)分布，從而能夠吸附更多的電荷。但交流容量特性會(huì)飽和。

5、總結(jié)

電容的偏壓特性對(duì)電容的選擇是非常重要的，電容的偏壓特性指出：在選擇電容時(shí)，不能只看標(biāo)稱值，還考慮偏壓特性，溫度特性，精度等等對(duì)電容值產(chǎn)生影響的因素。

審核編輯：湯梓紅