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MLCC测试课堂 -如何精准测量漏电流之多影响因素分析

2023-06-26

在理想模型里面,电容是通交流隔直流的器件,在直流加压的条件下,电容的充电过程遵循RC时间常数规则快速进行,充满电后当然就不存在什么漏电流了。


然而,现实情况是,MLCC的制造材料和工艺决定了现时中不存在一个理想的电容器;经电容器制造商对MLCC的研究发现,以下模型才能更准确描述MLCC的模型:


MLCC测试课堂 -如何精准测量漏电流之多影响因素分析



R0,是MLCC的绝缘阻抗,在电容充电完成后,流经R0的电流即是需要测量的泄漏电流;
R1/C1、R2/C2、…、Rn/Cn,这样的RC串联组,则是用于描述绝缘介质被施加电压时,电流由大变小这一电流吸收现象的理论模型,这种现象一般称为介质吸收现象。
MLCC是由多层导电薄层嵌夹着相对较厚的绝缘介质构成的,同样在施加直流电压时存在着介质吸收现象,这将使对其充电时,电流由大变小的过程曲线与理论充电曲线不一致(由Ut = U*(1-exp(-t/RC))可计算得到),具体表现是电流变小速度极慢、收敛时间极长,可能需要数小时到数天时间,对实际测量评估绝缘电阻造成很大困难,工业界也因此暂且采取施加电压1分钟后测量到的电阻值作为其绝缘电阻。介质吸收现象可用如下图像表示:


MLCC测试课堂 -如何精准测量漏电流之多影响因素分析


根据MLCC具有电容量C、绝缘阻抗R0、介质吸收这几个主要特点,我们可以总结一下,要快速地准确地测量MLCC的绝缘阻抗R0对应的电流I0,具体可能有哪些影响因素?


1)测量仪器本身的噪声,这将直接附加在输出结果上,记为I1;

2)施加电压的电压源噪声,由于电容本身具有通交流的特点,电压源本身所叠加的交流纹波或噪声都属于较高频率的交流电,将会直接穿过电容而被测量仪器检出到,记为I2;

3)介质吸收效应,前面已经做了说明,这个效应至少需要1分钟时间才会减弱到业界认可的程度,那么在高速测量中就会不可避免地存在,记为I3;

4)电源输出阻抗R和电容本身的电容量C,在电容充电时也需要遵循RC常数对应的充电规律,因此R大的时候也会导致充电时间,那么在需要高速测量时这个充电电流可能减小到一定程度但还没有消失,记为I4;


所以,对于快速地、较准确地测量MLCC真实绝缘阻抗R0的任务,几乎变成了不可能,测得的电流里不可避免地包含了上述的I0+I1+I2+I3+I4这数项电流值;但即便如此,我们也要尽力,把以上I1-I4这几项内部或外部的影响因素降到尽可能低,还原一个最接近真实绝缘阻抗R0所对应的I0。



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