電容指南

陶瓷電容器的絕緣電阻和漏電電流

由於電容的電極是絕緣的,理論上電阻值是無限的。
然而,由於絕緣電極間流過少量電流,因此實際電容器的電阻值是有限的。
此電阻值稱為「絕緣電阻」,單位表示為電阻 [MΩ] 或 CR 乘積 [Ω・F]、[MΩ・μF]。

絕緣電阻的特性

如圖 1 所示,當直流電壓直接加到電容上時,會產生急流,也稱為充電電流。當電容器逐漸充電時,電流會以指數方式遞減。

圖 1 陶瓷電容的絕緣電阻和漏電電流
圖一

如下式 (1) 所示,時間 t 過後流過的電流 I(t) 分為三類,即充電電流 Ic(t)、吸收電流 Ia(t) 和漏電電流 Ir。

I(t) = Ic(t) + Ia(t) + Ir ...... 公式 (1)

充電電流表示流經理想電容器的電流。與充電電流相比,吸收電流的流動會有延遲,在低頻率下會伴有介質損耗,對於高介電常數類型的電容 (鐵電) 會產生反向極化,以及陶瓷和金屬電極之間的介面會產生肖特基障礙。

洩漏電流是吸收電流的影響減弱後,經過一段時間後流動的恆定電流。

因此,流動電流值會因電壓施加在電容上的時間長短而有所不同。這表示除非指定施加電壓後的測量時間,否則無法確定電容的絕緣電阻值。
多層陶瓷電容的絕緣電阻代表在電容端子之間施加無紋波直流電壓時,施加電壓與經過設定時間 (例如 60 秒) 後的漏電電流之間的比率。
充電電流、吸收電流和漏電電流很難清楚區分。

絕緣電阻的規格和單位

如上所述,絕緣電阻的單位表示為電阻 [MΩ] 或 [Ω・F] 或 CR 乘積 [MΩ・μF]。
CR product [MΩ・μF] 是額定電容值與絕緣電阻值的乘積。
單位取決於零件編號。
請參閱各零件編號的詳細規格表。

根據 CR 產品 [MΩ・F] 計算絕緣電阻 [MΩ] 的方法
範例:當 CR 產品為 500 Ω・F 或以上且電容為 1 μF 時
-> 500 ΩF / 1 μF = 500 MΩ 或以上

如上所示,電容值越高,其絕緣電阻就越小。原因解釋如下。

圖 2 陶瓷電容的絕緣電阻和漏電電流

考慮到多層陶瓷電容是導體以及電流,絕緣電阻可根據外加電壓的歐姆定律計算出來。
電阻值 R 可用公式 (2) 表示,導體長度為 L,截面面積為 S,比電阻為 ρ。

R = ρ・L/S ...... 公式 (2)

同樣地,電容 C 可用公式 (3) 表示,多層陶瓷電容的電極間距離 (介質厚度) 為 L,內電極面積為 S,介電常數為 ε。

C ∝ε・S/L ...... 公式 (3)

等式 (4) 可以從等式 (2) 和等式 (3) 推導出來,表示 R 和 C 成反比。

R ∝ ρ・ε/C ...... 公式 (4)

絕緣電阻越高,表示直流電壓下的漏電電流越低。一般而言,絕緣電阻值越高,電路的性能就越好。

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