MLCC噪声啸叫.PDF

MLCC 噪声啸叫 MLCC——多层片式陶瓷电容器，简称贴片电容，会引起噪声啸叫问题…… 声音源于物体振动，振动频率为20Hz~20 kHz 的声波能被人耳识别。 MLCC 发出啸叫声音，即是说，MLCC在电压作用下发生幅度较大的振动 （微 观的较大，小于1nm）。 MLCC 为什么会振动？ 我们要先了解一种自然现象——电致伸缩。 在外电场作用下，所有的物质都会产生伸缩形变——电致伸缩。 —— 对于某些高介电常数的铁电材料，电致伸缩效应剧烈，称为 压电效应。 压电效应包括正压电效应和逆压电效应 正压电效应 对具有压电特性的介质材料施加机械压力，介质晶体会发生结构重组排布，材料 表面会感应出电荷，产生电位差。 逆压电效应 对具有压电特性的介质材料施加电压，则产生机械应力，发生形变。 压电效应的学术定义： “在没有对称中心的晶体上施加压力、张力和切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端 面将出现正、负电荷，这一现象称为正压电效应。反之在晶体上施加电场而引起极化，则产生与电场强度 成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。” 陶瓷介质是MLCC主要组成部分，电压作用下，电致伸缩不可避免。如电致伸 缩强烈表现为压电效应，则会产生振动 所有MLCC都会啸叫吗？ MLCC 设计制造陶瓷介质材料主要有顺电介质和铁电介质两大类。1顺电介质 I SrZrO3 MgTiO3 又称 类介质，主要有 、 等。 顺电介质电致伸缩形变很小，在工作电压下，不足以产生噪声。 (I ) MLCC NPO COG 所以，顺电介质 类介质材料做的 ，如 （ ）等温度稳定性产品， 就不会产生噪声啸叫。 2铁电介质 II BaTiO3 BaSrTiO3 又称 类介质，主要 、 等。 铁电介质具有强烈的电致伸缩特性—压电效应。 II MLCC X7R/X5R 因此，铁电介质 （类介质）做的 ，如 特性产品，在较大的交 流电场强度作用下会产生明显的噪声啸叫。 如上所示，X7R-MLCC两端加上大幅度变化电压后，BaTiO3 陶瓷产生逆压电效 应，MLCC形变振动并传递到PCB板上发生共振。 当电压信号的频率在20Hz~20kHz 人耳听觉范围内，则能听到电容在啸叫。 哪些场合MLCC 啸叫明显? 20Hz 20kHz X7R/X5R MLCC 较大的交变电压，频率在 到 之间，使用 类中高容量 ， 会产生明显的啸叫，如开关电源、高频电源等场合。 啸叫的危害 剧烈的啸叫除了令人生厌外 ，还可能存在着可靠性设计不足的隐患。 剧烈的啸叫源于剧烈的振动，振动幅度由压电效应程度决定。 压电效应与电场强度成正比，外加电压不变，介质越薄，压电效应越强，啸叫声 音越大。 额定电压由 MLCC 的 材质和介质厚度决定的 ，剧烈的啸叫表示对当前工作电压所选用的 MLCC介质 厚度过薄 ，应当考虑选用介质更厚 ，额定电压更高的 MLCC。 对铁电陶瓷 ，在交变电场作用下 ，还存在铁电畴交替转向内摩擦方面的问题 ，交 变场强大 ，内摩擦严重 ，失效机率上升。这可在啸叫声音的大小上反映出来的 解决啸叫的对策 1、改变电容器类型是最直接的方法，用顺电陶瓷电容、钽电容和薄膜电容等不