МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ “ЛЭТИ”

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И УСТРОЙСТВ

Отчетпо лабораторной работе № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОНДЕНСАТОРОВПОСТОЯННОЙ ЕМКОСТИ

Выполнили студенты группы 4222: Яковлев В.В.Савин А.С.

Санкт-Петербург2006

2Исследование ТКЕ конденсаторов

Для исследования была собрана схема, изображенная на рис 1. Конденсаторы помещались внутрь резистора R2, действующего как нагреватель и измерялась из емкость и заносилась в таблицу 1 и 2. Значения aС рассчитываются из соседних столбцов таблицы по формуле (1).

Рис 1. Схема для измерения ТКЕ керамических конденсаторов

( )C dT

dCC T

C1 1 1CaDD= =

Таблица 1. Керамический конденсатор с керамикой Y5V

Температура Т, °С Емкость, нФТемпературный

коэффициентемкости, ppm/°С

19 104.9 -1906.57821 104.5 -8612.44029 97.3 -15416.23835 88.3 -6040.01544 83.5 -29141.71750 68.9 -8998.54955 65.8 -14893.61760 60.9 -17077.17670 50.5 -12673.267

Таблица2. Керамический конденсатор с керамикой Х7R

Температура Т, °С Емкость, нФ Температурный коэффициент

емкости, ppm/°С19 1.022 -978.47421 1.020 0.00029 1.020 0.00035 1.020 -326.79744 1.017 327.76150 1.019 0.00055 1.019 0.00060 1.019 98.13570 1.020 -98.039

3 По данным таблицы строим зависимости емкости от температуры (рис 2 и 4) и ТКЕ от температуры (рис 3 и 5). Емкость падает с температурой.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

10

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Эксперимент

Интерполяция

Рис 2. Завимисость емкости от температуры для керамики Y5V

Т, °С

C, н

Ф

0 10 20 30 40 50 60 70 80

−30000

−25000

−20000

−15000

−10000

−5000

−0

Эксперимент

Интерполяция

Рис 3. Завимисость ТКЕ от температуры для керамики Y5V

a c, ppm

Т, °С

4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.001

1.018

1.019

1.020

1.021

1.022

Эксперимент

Интерполяция

Рис 4. Зависимость емкости от температуры для керамики X7R

Т, °С

C, н

Ф

0 10 20 30 40 50 60 70 80−1200

−1000

−800

−600

−400

−200

0

200

400

Эксперимент

Интерполяция

Рис5. Зависимость ТКЕ от температуры для керамики X7R

Т, °С

C, н

Ф

5Исследование температурной зависимости тока утечки

электролитического конденсатора с алюминиевыми электродами В лабораторной работе исследуется температурная зависимость тока утечки алюминиевого электролитического конденсатора с номинальной емкостью 100 мкФ, с максимальным напряжением 50 В и диапазоном рабочих температур –25 … +85°С. Для измерения тока утечки конденсатора используется стабилизированное напряжение +18 В. Ток утечки измеряется с помощью мультиметра 1 по падению напряжения на балластном резисторе Rб=960 кОм. Результаты измерений сведены в таблицу 3. По данным таблицы строим график зависимости тока утечки от температуры (рис 6)

Таблица 3

Температура °С Ток утечки, мкА35 29.8945 30.3150 37.7058 68.2265 66.1470 110.6275 117.18

0 10 40 50 60 70 80

20

40

60

80

100

120

140

Экмперимент

Интерполяция

Рис 6. Зависимость тока утечки от температуры

Т, °С

I ут м

кА

Ток утечки растет с ростом температуры. По эмпирическому правилу (2) ток утечки не должен превосходить 18мкА. В нашем случае ток утечки превосходит допустимый.

, ( )I CU0 01 2GутИсследование процесса зарядки конденсатора

Была собрана схема(рис 5) и через равные промежутки времени измерялось напряжение на конденсаторе. Полученные данные сведены в таблицу 4. Аналогичные измерения были проведены для процесса разрядки конденсатора (таблица 5). Для обоих процессов построим графики напряжения(рис 8 и 9). На этих же графиках обозначим теоретическое напряжение,

6полученое по формуле (3) и (4), для зарядки и разрядки соответственно. Экспериментальные данные аппроксимированны к этим же выражениям.

( ) ( )

( ) ( )

U t U e

U t U e

1 3

4

t

t

0

= -

=

-

-

x

x

_ b

b

il

l

Рис 7. Схема зарядки/разрядки конденсатора

Таблица 4. Процесс зарядки конденсатора

t, с U, В0 0.11

15 2.8730 4.9745 6.7060 8.2075 9.4290 10.41

105 11.30120 12.02135 12.68150 13.17

0 20 40 60 80 100 120 140 160

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Эксперимент

Теория

Интерполяция

Рис 8. Процесс зарядки конденсатора

Время, с

U, В

7Таблица 4. Процесс разрядки конденсатора

t, с U, В0 13.60

15 11.4630 9.6845 8.1760 7.0175 5.8890 5.03

105 4.28120 3.68135 3.12150 2.68

Рис 9. Процесс разрядки конденсатора

Время, с

U, В

0 20 40 60 80 100 120 140 1600

2

4

6

8

10

12

14

16

Эксперимент

Теория

Аппроксимация

Выводы:Конденсатор с керамикой Y5V скорее всего принадлежит к группе термостабильность М1500, а с керамикой X7R к М150 или М750Измерения конденсатора с керамикой X7R имеют очень большую погрешность из за недостаточной чувствительности прибора и очень маленькой емкости конденсатора.Ток утечки имеет сложную зависимость от температуры и превосходит эмпирическое правило. Скорее всего это вызвано нарушением условий эксплуатации, а именно перегревом конденсатора.Процесс зарядки и разрядки идет несколько “медленнее” чем должно быть. Это вызвано неучитыванием тока утечки, неточностями определения сопротивлений и емкостей.

1.

2.

3.

4.