Kondensator-Leitfaden
Isolationswiderstand und Ableitstrom eines Keramikkondensators
Da die Elektroden des Kondensators isoliert sind, ist der Widerstandswert theoretisch unendlich.
Der tatsächliche Kondensator hat jedoch einen endlichen Widerstandswert, da zwischen den isolierten Elektroden eine geringe Strommenge fließt.
Dieser Widerstandswert wird als "Isolationswiderstand" bezeichnet, und die Einheit wird als Widerstand [MΩ] oder CR-Produkt [Ω･F], [MΩ･μF] ausgedrückt.
Verhalten des Isolationswiderstandes
Unmittelbar nach dem Anlegen einer Gleichspannung an einen Kondensator fließt der Einschaltstrom, der auch als Ladestrom bezeichnet wird, wie in Abbildung 1 dargestellt. Wenn der Kondensator allmählich aufgeladen wird, nimmt der Strom exponentiell ab.
Der Strom I(t), der nach Ablauf der Zeit t fließt, wird in drei Typen unterteilt, wie in der nachstehenden Gleichung (1) dargestellt, nämlich Ladestrom Ic(t), Absorptionsstrom Ia(t) und Leckstrom Ir.
I(t) = Ic(t) + Ia(t) + Ir ...... Gleichung (1)
Der Ladungsstrom ist der Strom, der durch einen idealen Kondensator fließt. Der Absorptionsstrom fließt im Vergleich zum Ladungsstrom verzögert, was mit dem dielektrischen Verlust bei niedriger Frequenz und der umgekehrten Polarisierung bei Kondensatoren mit hoher Dielektrizitätskonstante (ferroelektrisch) und der Schottky-Barriere, die an der Grenzfläche zwischen der Keramik und den Metallelektroden auftritt, einhergeht.
Der Ableitstrom ist ein konstanter Strom, der nach einer bestimmten Zeit fließt, wenn der Einfluss des Absorptionsstroms nachlässt.
Daher variiert der Wert des fließenden Stroms in Abhängigkeit von der Zeit, in der eine Spannung an den Kondensator angelegt wird. Dies bedeutet, dass der Isolationswiderstandswert des Kondensators nur dann bestimmt werden kann, wenn der Zeitpunkt der Messung nach dem Anlegen der Spannung festgelegt ist.
Der Isolationswiderstand eines keramischen Vielschichtkondensators ist das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung und dem Ableitstrom nach einer bestimmten Zeit (z. B. 60 Sekunden) bei Anlegen einer Gleichspannung ohne Welligkeit zwischen den Kondensatoranschlüssen.
Es ist schwierig, zwischen Ladestrom, Absorptionsstrom und Leckstrom eindeutig zu unterscheiden.
Spezifikation und Einheiten des Isolationswiderstands
Wie oben beschrieben, wird die Einheit des Isolationswiderstands als Widerstand [MΩ] oder [Ω･F] oder CR-Produkt [MΩ･μF] angegeben.
Das CR-Produkt [MΩ･μF] ist das Produkt aus dem Nennkapazitätswert und dem Isolationswiderstandswert.
Die Einheit hängt von der Teilenummer ab.
Bitte prüfen Sie das detaillierte Spezifikationsblatt für jede Teilenummer.
Methode zur Berechnung des Isolationswiderstands [MΩ] aus dem CR-Produkt [MΩ･F]
Beispiel: Wenn das CR-Produkt 500 Ω･F oder mehr beträgt und die Kapazität 1 μF ist
-> 500 ΩF / 1 μF = 500 MΩ oder mehr
Wie oben gezeigt, ist der Isolationswiderstand umso geringer, je höher der Kapazitätswert ist. Der Grund dafür wird im Folgenden erläutert.
Der Isolationswiderstand kann mit dem Ohm'schen Gesetz aus der angelegten Spannung berechnet werden, wenn man den Keramik-Vielschichtkondensator als Leiter sowie den elektrischen Strom betrachtet.
Der Widerstandswert R kann durch Gleichung (2) mit der Länge des Leiters als L, der Querschnittsfläche als S und dem spezifischen Widerstand als ρ ausgedrückt werden.
R = ρ･L/S ...... Gleichung (2)
Ebenso kann die Kapazität C mit Gleichung (3) dargestellt werden, indem der Abstand zwischen den Elektroden des keramischen Vielschichtkondensators (dielektrische Dicke) als L, die Fläche der inneren Elektrode als S und die Dielektrizitätskonstante als ε ausgedrückt werden.
C ∝ ε･S/L ...... Gleichung (3)
Gleichung (4) kann aus Gleichung (2) und Gleichung (3) abgeleitet werden und zeigt, dass R und C umgekehrt proportional sind.
R ∝ ρ･ε/C ...... Gleichung (4)
Ein höherer Isolationswiderstand bedeutet, dass der Ableitstrom unter Gleichspannung geringer ist. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass Stromkreise eine höhere Leistung haben, wenn der Isolationswiderstand höher ist.
Referenz-FAQ
Welche Vorsichtsmaßnahmen bezüglich des Isolationswiderstandes müssen bei der Verwendung von Kondensatoren beachtet werden?
Wie lauten die Spezifikationswerte für den Ableitstrom bei Gleichstrom?
Wie lautet die Einheit für den Isolationswiderstand von Keramikkondensatoren?