Würth Elektronik hat das Spannungskapazitätsverhalten von ferroelektrischen keramischen Mehrschichtkondensatoren (MLCCs) in die LTspice-Dateien seiner Produkte implementiert. Die Application Note "ANP114" des Herstellers elektronischer und elektromechanischer Bauelemente behandelt die Modellentwicklung für ferroelektrische Mehrschicht-Keramikkondensatoren der Klasse 2 und erläutert dabei deren Spannungs- und Frequenzabhängigkeit. Der Einsatz der MLCCs für Anforderungen wie in Filterschaltungen wird so für Entwickler deutlich vereinfacht.
Ferroelektrische keramische Mehrschichtkondensatoren (MLCCs) sind elektronische Bauteile, die die Eigenschaft der Ferroelektrizität aufweisen. Sie können eine dauerhafte elektrische Polarisation auch ohne ein äußeres elektrisches Feld aufrechterhalten, was zu einer spannungsabhängigen Kapazität führt. Die vorliegende Application Note beleuchtet ausführlich die Spannungs- und Frequenzabhängigkeit von ferroelektrischen MLCCs. Die Anleitung beginnt mit einer Einführung in die Welt der Ferroelektrizität und leitet dann ein mathematisches Modell für das Kapazitäts-Spannungs-Verhalten der keramischen MLCCs aus einem Dipolpolarisationsmodell her. Dabei werden die Parameter des Modells auf zwei Anpassungsparameter reduziert.
Modell anhand von Messungen getestet
Um die Praxistauglichkeit zu demonstrieren, wurden umfangreiche Messungen an einer Auswahl von MLCCs aus dem Portfolio von Würth Elektronik durchgeführt. Da das Integral des Kapazitäts-Spannungs-Modells mathematisch nur grundlegende trigonometrische Ausdrücke enthält, kann es leicht in Software implementiert werden, die Funktionen der Ladung anstelle der Kapazität benötigt beispielsweise die Simulationssoftware LTspice. Die vorgestellte Methode zeigt sich auch äußerst nützlich bei der Beschreibung der Kapazitätsspektren von MLCCs unter verschiedenen Gleichspannungen.
Inhalt:
Ferroelektrische keramische Mehrschichtkondensatoren (MLCCs) sind elektronische Bauteile, die die Eigenschaft der Ferroelektrizität aufweisen. Sie können eine dauerhafte elektrische Polarisation auch ohne ein äußeres elektrisches Feld aufrechterhalten, was zu einer spannungsabhängigen Kapazität führt. Die vorliegende Application Note beleuchtet ausführlich die Spannungs- und Frequenzabhängigkeit von ferroelektrischen MLCCs. Die Anleitung beginnt mit einer Einführung in die Welt der Ferroelektrizität und leitet dann ein mathematisches Modell für das Kapazitäts-Spannungs-Verhalten der keramischen MLCCs aus einem Dipolpolarisationsmodell her. Dabei werden die Parameter des Modells auf zwei Anpassungsparameter reduziert.
Modell anhand von Messungen getestet
Um die Praxistauglichkeit zu demonstrieren, wurden umfangreiche Messungen an einer Auswahl von MLCCs aus dem Portfolio von Würth Elektronik durchgeführt. Da das Integral des Kapazitäts-Spannungs-Modells mathematisch nur grundlegende trigonometrische Ausdrücke enthält, kann es leicht in Software implementiert werden, die Funktionen der Ladung anstelle der Kapazität benötigt beispielsweise die Simulationssoftware LTspice. Die vorgestellte Methode zeigt sich auch äußerst nützlich bei der Beschreibung der Kapazitätsspektren von MLCCs unter verschiedenen Gleichspannungen.
Inhalt:
- Einführung in die Ferroelektrizität von Kondensatoren
- Interpretation von Kapazitäts-Spannungs-Messungen
- Mathematisches Modell der ferroelektrischen Polarisation
- Experimentelle Messungen und Randbedingungen
- Implementierung eines frequenz- und spannungsabhängigen Modells
