电子元器件课程设计

电子元器件课程设计一、设计题目：试设计CC4型C组瓷介电容器，尺寸规格为1209，UW=160V,CB=560pf，容量允许偏差为II级，其余性能符合部标要求。设计流程：（1）.选定瓷料依题意，根据瓷介电容器型号命名方法知CC4型瓷介电容器是高频独石电容器，属Ⅰ类瓷。根据GB/T-5596-1996中Ⅰ类C组瓷料主要性能要求：表格1Ⅰ类C组瓷料主要性能要求ε20℃±2℃αC×10-6/℃αC的允许偏差tgδ×10-4ρVΩ·cmEbKV/mm20℃±2℃85℃±2℃100℃±2℃6~1300F,G,H≤6≤8≥1012≥10其中αC的允许偏差代号F、G、H分别指代±15×10-6/℃、±30×10-6/℃、±60×10-6/℃。根据题意设计高频独石电容器，以GB/T-5596-85为参考，选取铌铋锌系瓷料作为电容器的介质，现将该瓷料配方组成及电性能参数列出：表格2铌铋锌系C组瓷料组成铌铋锌烧块重量比铌铋镍烧块重量比配方重量比ZnOBi2O3Nb2O5H3BO3NiOBi2O3Nb2O5铌铋锌烧块铌铋镍烧块6.5146.621.260.1549.86209.739.5110036表格3铌铋锌系C组瓷料电性能εtgδ×10-4αC×10-6/℃ρV×1010Ω·cmEbKV/mm20℃±5℃950.6-32.8~-2911112.4由表格1和表格3比较可知，铌铋锌系瓷料符合要求，其他性能也符合部标要求。（2）.确定介质层厚度①试验电压对工作电压的关系Ut／UW＝K因为是高频低压电容器，所以安全系数取K＝3。②平均击穿电压与试验电压的关系Ut≤Uba／K1取合适的安全系数为K1＝2∴Uba≥6UW又E=U/d∴Ew≤𝐸𝑏6=10𝐾𝑉/𝑚𝑚6=53KV/mmdmin=𝑈𝑤𝐸𝑤=160/50003=96μm考虑工艺最小厚度dmin=100±2μm（3）.确定留边量对于独石电容器，由于极板埋入烧结的介质中，不存在表面飞弧问题，加上电容器工作电压为低压，留边量参考常规标准，取ΔL=0.2mm（4）.叠片数目的确定电容器的尺寸规格为1209，即3.20×2.50mm,采用单面印刷电极，减去两倍留边量，相邻两电极层的重叠面积为S=2.80×2.10=5.88×10-2cm2。因此每层介质形成的容量为：C0=0.0884×𝜀S𝑑=0.0884×95×5.88×10−20.01≈49.38024pF现要求CB=560pf，容量允许偏差为II级，即容量范围为504~616pF因为CB/C0≈11.34，取有效电介质层数11，电极层数为n=11+1=12。这样11C0=543.18264pF，符合容量允许偏差II级的要求。加上两片护片每片厚度300μm，电极层数12，以内电极厚度15μm计，整个独石瓷片厚度=11×100μm＋2×300μm＋12×15μm=1.88㎜2.0㎜，满足1209尺寸规格要求。（5）.比率特性CBL=543.182643.20×2.50×1.88≈36.116pF/mm3（6）.电容器的tgδ由表3可知，铌铋锌系C组瓷料的介质损耗非常小，只要制造工艺正常，电容器的tgδ应能符合部标要求。（7）.电容器的绝缘电阻R单层介质的电阻为R0=ρV𝑑𝑠=111×1010×0.015.88×10−2≈1.888×1011Ω1×1010Ω.可见符合Ⅰ类瓷介电容器的技术要求。（8）.电容量的温度系数独石瓷介电容器的电容量温度系数由介质的介电系数温度系数与介质的线性膨胀系数相加决定。由于陶瓷的线性膨胀系数一般在10×10-6/℃以内，对电容量的温度系数影响很小，叠加上线性膨胀系数，电容器温度系数还是符合C组要求。（9）.机械强度及外部保护结构只要制造工艺正常，独石瓷介电容器的机械强度应符合部标要求。为增强电容器的抗潮能力，可以考虑涂覆磁漆或上釉。