關(guān)于陶瓷介質(zhì)的老化特性，本次分兩篇文章介紹，今天先來(lái)說(shuō)說(shuō)陶瓷介質(zhì)的老化原理和老化規(guī)律。而下篇?jiǎng)t介紹容值測(cè)量和容值偏差，以及容值測(cè)量前的特殊預(yù)處理。

大多數(shù)Ⅱ類和Ⅲ類陶瓷絕緣介質(zhì)電容器具有鐵電性質(zhì)，當(dāng)高于居里溫度時(shí)，介電體具有高度對(duì)稱的立方晶體結(jié)構(gòu)，而低于居里溫度的介電體晶體結(jié)構(gòu)則不那么對(duì)稱。

雖然在單晶里，這種相變非常明顯，但在實(shí)際的陶瓷中，這種相變常常擴(kuò)展到一個(gè)有限的溫度范圍內(nèi)，但在所有情況下，它都與容值-溫度曲線上的一個(gè)峰值有關(guān)。在熱振動(dòng)的影響下，電介質(zhì)經(jīng)過(guò)居里溫度冷卻后，晶格中的離子在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)向低勢(shì)能位置移動(dòng)。這就產(chǎn)生了電容老化現(xiàn)象，即電容器不斷地降低其容值。然而，如果將電容器加熱到高于居里溫度，則發(fā)生去老化；即之前經(jīng)過(guò)老化失去的容量得到恢復(fù)，并且一旦電容器被冷卻就立即開(kāi)啟再次老化。老化是Ⅱ類和Ⅲ類陶瓷絕緣介質(zhì)在低于居里溫度以下時(shí)它的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生弛豫的一種自然現(xiàn)象。除非把晶體結(jié)構(gòu)加熱到居里溫度以上，否則這個(gè)過(guò)程會(huì)一直持續(xù)下去。

在陶瓷介質(zhì)的居里溫度點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)介電常數(shù)突增現(xiàn)象，此現(xiàn)象的直接影響是出現(xiàn)容量峰值，晶體結(jié)構(gòu)變化是BaTiO₃配方特有的性質(zhì)，并且出現(xiàn)在居里溫度120℃處。我們注意到一個(gè)有趣的現(xiàn)象是：通過(guò)修改陶瓷配方，居里溫度點(diǎn)可以向高溫遷移，也可以壓低容值變化峰值，無(wú)論哪種配方調(diào)配均需要通過(guò)添加特定的添加劑。

在陶瓷介質(zhì)經(jīng)過(guò)居里溫度以上加熱，再冷卻后的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)，容值的損耗沒(méi)有很好的定義，但在這之后，它遵循對(duì)數(shù)定律，可用老化常數(shù)表示。老化常數(shù)k被定義為時(shí)間每“十進(jìn)制”小時(shí)中由于電介質(zhì)老化過(guò)程而造成的容值損失百分比。即電容器老化時(shí)間的遞增以十倍計(jì)，例如從1h增加到10h，100h，再到1000h。由于電容的衰減規(guī)律是一個(gè)對(duì)數(shù)函數(shù)，所以容值的衰減百分比在1h到100h是k，在1h到100h是2k，在1h到1000h是3k，這可以用以下公式表達(dá)。

C_t=C₁（1-k/100×lgt）

C_t為開(kāi)始老化經(jīng)歷了t h的容值。

C₁老化開(kāi)始經(jīng)歷了1h的容值。

k是老化常數(shù)，用以每10進(jìn)制時(shí)間的容值衰減百分比來(lái)表示。

對(duì)于特定的陶瓷介質(zhì)，制造商可以聲明其老化常數(shù)，也可以通過(guò)對(duì)電容器進(jìn)行去老化處理，然后在兩個(gè)已知時(shí)間內(nèi)測(cè)量容值，用以下公式來(lái)計(jì)算該老化常數(shù)k。

k=100（C_t1-C_t2）/C_t1（lgt₂-lgt₁）

k為老化常數(shù)，t₁為起始時(shí)間點(diǎn)，t₂為老化時(shí)間點(diǎn)，C_t1為起始時(shí)間點(diǎn)的容值，C_t2為老化時(shí)間點(diǎn)的容值。

如果電容測(cè)量做了三次或更多次或更多次，那么就有可能從一個(gè)圖形的斜率推出k，其中C_t是對(duì)應(yīng)lgt繪圖，也可能是logC對(duì)應(yīng)lgt。在老化測(cè)量過(guò)程中，電容器應(yīng)保持在恒定的溫度下，避免因溫度特性引起的容值變化干擾了因老化引起的容值變化。

Ⅰ類陶瓷絕緣介質(zhì)沒(méi)有老化現(xiàn)象，容值幾乎不隨時(shí)間的變化，非常穩(wěn)定。下圖是不同陶瓷介質(zhì)的老化曲線對(duì)比圖。

在Y5V老化曲線上，每10進(jìn)制小時(shí)，容值降低大約7.0%，X7R約為3.0%，各陶瓷介質(zhì)的參考老化率見(jiàn)下圖。

備注：每10進(jìn)制小時(shí)是指10h、100h、1000h……。

如果加載一個(gè)跟額定電壓同一量級(jí)的臨時(shí)性的直流電壓，在電容降低的形式中會(huì)有一個(gè)揮之不去的效果，就好像這個(gè)元件已經(jīng)提前老化了10¹～10^1.5h。

從下圖中我們也可以看出在某些區(qū)段上容值如何降低似乎不再受等額直流電壓影響。受等額直流電壓影響而降低的比例粗略統(tǒng)計(jì)如下。

X7R陶瓷材料：+2.5%；

Y5V陶瓷材料：+5%。