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32 Elektronik 0 9 2024 Passive Bauelemente werden Wenn sich die Korngröße des als Dielektrikum verwendeten Mate - rials Bariumtitanat BaTiO3 und damit die Zahl der Korngrenzen in jeder dielektrischen Schicht verändert kann dies Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit eines Kondensators haben Bild 2 Murata hat in eigenen Studien herausgefunden wie sich dies auf die Kons truktion seiner Kondensatoren auswirkt Wie in Bild 3 mit einem X7R-Dielektrikum als Referenz erkennbar wird bei Halbierung der Schichtdicke des Dielektrikums auch die Zahl der Korngrenzen pro Flächeneinheit halbiert was die Zuverlässigkeit der zweiten Konstruktion unterminiert Reduzierte man dagegen die Korngröße von 200 nm auf 100 nm unter Beibehaltung der reduzierten Dielektrikum-Schichtdicke so bleibt die Zahl der Korngrenzen pro Flächeneinheit in etwa gleich sodass die dritte Variante eine ähnliche Zuverlässigkeit aufweist wie die Referenzversion Wenn man die Zuverlässigkeit mit dieser Methode beibehält verändert sich allerdings die Art und Weise wie die Leistungsfähigkeit des Bauelements durch seine Betriebstemperatur beeinflusst wird Einfach ausgedrückt Wenn die Korngröße des Dielektrikums sinkt werden auch die Kernabmessungen des Bauelements und seine Kapazität bei hohen Temperaturen geringer Die Zuverlässigkeit eines Kondensators angegeben als mittlere ausfallfreie Zeit Mean Time To Failure MTTF ist umgekehrt proportional zu seiner Kapazitätsänderung bei hohen Temperaturen Dies liegt daran dass das Bauelement wegen der geringeren Korngröße des Dielektrikums zwar kleiner aber auch anfälliger gegen temperaturbedingte Änderungen seiner Nennkapazität wird während die reduzierte Korngröße andererseits die Herstellung kleinerer Bauelemente mit besseren Isolationseigenschaften erlaubt Bild 4 Beurteilung der Leistungsfähigkeit realer Kondensatoren Es ist interessant wie Kondensatorhersteller ihre Produkte verbessern und welche Kompromisse sie dafür eingehen müssen Entscheidend ist aber welche Eigenschaften dabei für den praktischen Einsatz erzielt werden Bild 5 zeigt zwei Arten einen Kondensator zu beurteilen Zum einen kann man erfassen wie sich seine Kapazität Bild 3 Auswirkungen der Korngröße und der Dicke des Dielektrikums auf die Leistungsfähigkeit von Kondensatoren Bild Murata Bild 4 Zusammenhang zwischen der Korngröße des Dielektrikums und der Kapazitätsänderung bei hohen Temperaturen Bei Verwendung eines Materials mit geringerer Korngröße wird der Kern des Bauelements kleiner Wegen der reduzierten Kernabmessungen fallen die Kapazitätsänderungen bei Materialien mit geringer Korngröße höher aus Bild Murata