为什么电容值会随施加的电压而变化？

我在Google上搜索了许多论坛和论文，但没有提出任何建议。甚至问我的教导，他们都不知道。有人谈到了压电效应，但她不确定。因此，这是供应商提供的图表，电容值随陶瓷电容器上施加电压的变化：

问题很简单：为什么电容器的电容会随着其极间电压差的变化而变化？

Vishay的这份快速论文表明，这是由于陶瓷电容器的实际介电常数在施加的电场强度变化（读数：电压）下发生了显着变化。

公平地讲，该特殊注释可能旨在促使人们购买Vishay的钽零件，但与此主题相关的其他论文似乎也导致了相同的物理现象-介电常数很好，在一个施加的直流电压。

进一步编辑：用于去耦目的的大多数陶瓷电容器自然会着眼于体积效率而不是稳定性-它们通常以Y5V，X5R，X7R等来额定。这些被称为II型电介质，并且通常以钛酸钡制成。介电材料。

在搜索钛酸钡介电常数与电压的关系时，我从材料科学课程中发现了以下花絮：

（来源：http : //www.eng.buffalo.edu/Classes/mae538/MAE4389.ppt）

这些电介质的电容随温度变化是众所周知的行为，我相信可以用以下科学解释：

在居里温度以上，由于晶体结构的变化，自发极化消失，钛酸钡处于顺电状态。

我相信这可以解释为什么电压会产生影响：

晶粒尺寸依赖性表明，类似于屈服强度的介电常数是微观结构敏感特性。

一般而言，一个好的经验法则是使用额定至少为预期工作电压两倍的电容器。我将非常关注开关电源电路中使用的陶瓷电容器，这些电容器在其使用寿命期间可能会遇到非常大的纹波电流。许多转换器已经变得不稳定或无法运行，因为假定的47uF输出电容器在施加电压的情况下确实下降到20uF左右-请始终检查制造商的数据手册中的DC偏置曲线或类似曲线。

上次编辑- 老师提到的压电效应是陶瓷电容器的某些独特特性，其中物理应力/应变/振动实际上会感应出电压。这是由于物理应力实际上使电介质（钛酸钡）的晶格结构变形。用铅笔轻拍陶瓷电容器，并用示波器探头监视其输出，应显示噪声：

在此页面上，描述了该机制，下面引用了该机制-如果需要更多内容，则必须研究铁电陶瓷的行为。请注意，这对于电解和薄膜电容器并不是真正的问题。

当BaTiO3型陶瓷被加热到居里点以上时，晶体结构经历了从四方相到立方相的转变。随着这种转变，畴中的自发极化消失了。当冷却到居里点以下时，过渡会从立方反转为四边形，并且晶粒同时会受到周围变形的压力。此时，在晶粒中产生了几个小的畴，并且在低电场下可以容易地反转每个畴的自发极化。由于相对介电常数对应于每单位体积的自发极化的反转，因此可以测量为较高的电容。

电容和直流电压特性。直流偏置特性挑战不在于自发极化，而在于扭转极化。在无电压应力（无直流偏置）的情况下逆转自发极化时，MLCC可获得高电容。但是，如果将外部偏置应用于自发极化过程，则自发极化的自由反转要困难得多。结果，获得的电容比施加偏压之前的电容低。这就是为什么在施加直流偏置时电容会减小的原因，因此称直流偏置特性。

从实际的角度来看，从图中可以看出，使用最小和最低额定电压的部件会导致性能最差。同样，电容也会随温度而变化，通常在高温和低温下均会降低。和老化的影响-再次下降。

可能重要的是要提到，随着电压的升高电容的减小并不是所有电容器的特性。它仅真正适用于X5R和X7R类型的铁电介质，如钛酸钡。这些是最常见的表面贴装电容器，因为它们的电容很小。

其他常见的电介质不受此影响。聚酯薄膜，聚丙烯薄膜，云母和NP0类型的电容几乎恒定，与施加的电压无关。同样，极化电解类型也不随电压变化。

实际上，其他电介质确实具有较小的电压系数。然而，它是如此之小，以至于即使您在电容器击穿电压的很小一部分下工作，它也不会产生重要影响，即使是在敏感的实际应用中也是如此。