4.3 Потери в пленочных конденсаторах.
Добротность Q пленочного конденсатора обусловлена потерями энергии в конденсаторе:
|
(4.14) |
,где tgc – тангенс угла диэлектрических потерь.
Потери в конденсаторе складываются из диэлектрических потерь и потерь в обкладках.
Потери в диэлектрике обусловлены свойствами материала диэлектрика на определенной частоте f и определяются суммой миграционных и дипольно-релаксационных потерь:
|
(4.15) |
,
где
– удельное сопротивление пленки
диэлектрика,
– время
релаксации,
B и H – значения относительной диэлектрической постоянной на высоких и низких частотах.
Тангенс угла потерь в обкладках конденсатора:
|
(4.16) |
,
где
– сопротивление обкладок конденсатора.
В практических расчетах tgD - справочная величина (см. табл. 4.1), а tgобкл - определяется согласно (4.16) в зависимости от конфигурации конденсатора, материала и формы обкладок.
Таблица 4.1. Характеристики материалов пленочных конденсаторов.
Материал диэлектрика |
Материал обкладок |
Диэл. проницаемость на частоте 1 кГц, ... |
Удельная емкость, пФ/см2. |
Тангенс угла диэл. потерь на частоте 1 кГц, tg |
Температурный коэф. емкости ТКС·10-4, град |
Электрическая прочность, Епр·10, В/см |
Стабильность в норм. усл. Под рабочим напряжением на 1000 ч работы, % |
Моноокись кремния |
Алюминий |
5 - 6 |
5000 - 10000 |
0.01 - 0.02 |
2 - 3.5 |
2 -3 |
±(1.5 - 6) |
Моноокись германия |
" |
10 - 12 |
5000 10000 15000 |
0.001 - 0.005 |
3 - 5 |
1 |
1 |
Двуокись кремния |
" |
4 |
20000 |
0.5 |
2 |
5 - 10 |
|
Окись алюминия |
Алюминий + никель |
8 |
30000 40000 |
0.3 - 1 |
3 - 4 |
5 |
|
Окись тантала |
Тантал + ванадий |
20 - 23 |
50000 100000 200000 |
0.02 |
4 |
2 |
±1 |
Боросиликатное стекло (БСС) |
Алюминий + ванадий, алюминий + титан |
3.9 - 4.2 |
15000 |
0.001 |
0.2 |
3 - 5 |
- |
Алюмосиликатное стекло (АСС) |
То же |
5.2 - 5.5 |
30000 |
0.003 |
1.5 |
3 - 5 |
- |
Иттрий-боритное стекло (ИБС) |
" |
10 - 12 |
60000 |
0.007 |
5 |
2 - 3 |
- |
Паста ПК-12 |
Паста ПП-1, ПП-2 |
- |
10000 |
0.03 - 0.04 |
±10 |
Uпр=>150 В |
±5 |
Паста ПК1000-30 |
То же |
- |
3700 |
0.036 |
±10 |
Uпр=>150 В |
±5 |
Следует отметить, что зависимость tgс от частоты имеет экстремальный характер, то есть на некоторой частоте fопт tgс - минимальна, а добротность конденсатора максимальна.