Диссертация (Исследование работоспособности сегнетокерамических конденсаторов при повышенных электрических нагрузках)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Исследование работоспособности сегнетокерамических конденсаторов при повышенных электрических нагрузках". PDF-файл из архива "Исследование работоспособности сегнетокерамических конденсаторов при повышенных электрических нагрузках", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве СПбПУ Петра Великого. Не смотря на прямую связь этого архива с СПбПУ Петра Великого, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Федеральное государственное автономноеобразовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»На правах рукописиПлотников Андрей ПавловичИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИХКОНДЕНСАТОРОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХНАГРУЗКАХСпециальность 05.09.02 – Электротехнические материалы и изделияДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, доцентЕмельянов Олег АнатольевичСанкт-Петербург – 20182СОДЕРЖАНИЕСписок сокращений и условных обозначений ............................................................. 4Введение ...........................................................................................................................
61. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ..................................................................................... 151.1. Основные сведения о многослойных керамических конденсаторах .......... 151.2. Технология производства и основные конструкции многослойныхкерамических конденсаторов ................................................................................. 211.3.
Основные сведения о сегнетоэлектриках и сегнетоэлектрическихматериалах ............................................................................................................... 311.4. Температурные и полевые нелинейные зависимости характеристиксегнетокерамических конденсаторов .................................................................... 451.5. Выводы и постановка задач исследования ....................................................
492. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ .......................................................................... 522.1. Объекты исследования ..................................................................................... 522.2. Исследование температурно-частотных характеристиксегнетокерамических конденсаторов .................................................................... 542.3. Исследование температурно-полевых характеристик сегнетокерамическихконденсаторов.......................................................................................................... 572.4.
Исследование температурной зависимости удельной проводимостисегнетоэлектрика ..................................................................................................... 582.5. Исследование кратковременной электрической прочностисегнетокерамических конденсаторов .................................................................... 592.6. Исследование работоспособности сегнетокерамических конденсаторовпри повышенных электрических нагрузках .........................................................
612.6.1. Экспериментальный стенд ........................................................................ 612.6.2. Измерение температуры поверхности конденсаторов ........................... 632.6.3. Расчет эффективных параметров сегнетокерамическихконденсаторов .........................................................................................................
652.7. Статистическая обработка экспериментальных данных .............................. 66Выводы ..................................................................................................................... 6833. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИХКОНДЕНСАТОРОВ ...................................................................................................... 693.2.
Температурно-частотные характеристики относительной диэлектрическойпроницаемости и фактора потерь .......................................................................... 693.3. Температурно-полевые характеристики относительной диэлектрическойпроницаемости и фактора потерь ..........................................................................
763.4. Температурная зависимость удельной проводимости сегнетоэлектрика .. 79Выводы ..................................................................................................................... 814. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИХКОНДЕНСАТОРОВ ...................................................................................................... 834.2.
Функции распределения электрической прочности исследуемыхконденсаторов.......................................................................................................... 834.3. Влияние повышенной температуры на среднюю электрическую прочностьсегнетокерамических конденсаторов .................................................................... 86Выводы ..................................................................................................................... 875. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИСЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ ..............................................................................
895.2. Изучение зависимости среднего срока службы от напряжения наконденсаторе ............................................................................................................ 895.3. Изучение зависимостей эффективных параметров конденсатора в условияхвоздействия испытательного напряжения ............................................................ 96Выводы ...................................................................................................................
1056. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ............................................................. 1066.2. Точные решения уравнений заряда-разряда нелинейной емкости ........... 1066.3. Методика определения зависимости емкости от напряжения импульснымразрядом испытуемого конденсатора ................................................................. 112Выводы ...................................................................................................................
115ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 116СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 1184Список сокращений и условных обозначенийТУ – технические условия;ТСЕ – температурная стабильность емкости;MLCC – многослойный керамический конденсатор (англ. multilayer ceramiccapacitor)ТКЕ – температурный коэффициент емкостиТКε – температурный коэффициент диэлектрической проницаемости;EIA – Альянс отраслей электронной промышленности (англ. Electronic IndustriesAlliance)МЭК – Международная электротехническая комиссия;PME – электрод из драгоценного металла (англ. precious metal electrode);NME – электрод из драгоценного металла (англ.
noble metal electrode);BME – электрод из цветного метала (англ. base metal electrode);REE – редкоземельные элементы (англ. rare earth elements);ESL – эквивалентная последовательная индуктивность (англ. equivalent seriesinductance);ESR – эквивалентное последовательное сопротивление (англ. equivalent seriesresistance);РФП – размытый фазовый переход;ЗОС – зонально-оболочечная структура;SMD – устройство для поверхностного монтажа (англ. surface-mount device);kп – коэффициент перегрузки;Uном – номинальное напряжение конденсатора;τсл – срок службы конденсатора;Ps – спонтанная поляризованность сегнетоэлектрика;Eдеп – электрическое поле деполяризации;5Wдеп – энергия электрического поля деполяризации;PR – остаточная поляризованность сегнетоэлектрика;EC – коэрцитивная сила;TC – температура фазового перехода (Кюри);Uсм – напряжение постоянного смещения;Cном – номинальная емкость конденсатора;Tраб – рабочая температура конденсатора (интервал рабочих температур);ka – коэффициент активного объема конденсатора;Uпр – пробивное напряжение конденсатора;Eпр – электрическая прочность конденсатора;Cэфф – эффективная емкость конденсатора;tgδэфф – эффективный тангенс угла диэлектрических потерь конденсатора;Wa – энергия активации проводимости диэлектрика;Kвар – коэффициент вариации электрической прочности конденсатора;Ēпр – средняя электрическая прочность;Ec – действующее значение напряженности электрического поля на конденсаторе.6ВведениеОднойизэлектрофизическойважныхтенденцийаппаратурыразвитияявляетсярадиоэлектроннойминиатюризация.иУменьшениемассогабаритных показателей может быть достигнуто за счет использования новыхтипов интегральных схем, повышения плотности монтажа, использования новыхконструкций пассивных элементов в составе аппаратуры.
Сегнетокерамическиемногослойные конденсаторы широко применяются в современной аппаратуре всилу ряда преимуществ: высокая удельная емкость на единицу поверхности иобъема, широкий диапазон номинальных емкостей, напряжений и рабочихтемператур.
