C0G(NP0) 电容的耐压测试
时间：2022-09-05 07:00:00
▌01 背景
(1)为什么要测量电容的耐压性
电容器的耐压性主要用于高频无线充电谐振电路。
(2)购买NPO电容
TB购买到的COP电容 规格：
- 电气：1210 47nF , 473J, 500V。
- 价格： ￥5.0(10)，单￥0.5元。
▲ TB购买的电容器
▲ 到货的C0G电容
▲ 存储的组件盒
C0G（N0P）介电材料 电容器具有温度补偿功能，温度系数约为 ±30ppm/°C(温度范围:-55℃ ~ 125℃）。包括改造材料 Neodymium:钕，smarium:钏等。
该材料时间稳定性强，耐压范围高达6.3V ~ 500V）。常见的电容范围 0.5pF ~ 0.1uF.
▲ COG，NP0电容
▌02 测量结果
1.测量购买的C0G电容
▲ 购买到货的C0G 47nF 电容
使用手持LCR测量电容量： C=46.58nF。
▲ 使用手持LCR测量电容：电容：46.58nF
2.测量电容耐压性
使用 高压试验平台 在不同电压下产生高压测量电容的击穿电流，可获得相应电容的工作耐压性。
(1)焊接外引脚
为便于测量相应的电容耐压性，在原电容两端焊接排线插针引脚。
焊接加热后，重新测量电容量：47.75nF。对比之前测量的结果，可以看出相应的电容量确实受到温度的影响很小。
▲ 焊接外部引脚的电容
(2)测量耐压性
▲ 测量电容耐压性
第一次测量： 电压升压快。
相应的电压和电流曲线如下图所示：
▲ 输入电压与电流之间的关系
电压超过95V。电容击穿后，两端的电阻降低到0欧姆左右。
第二次测量： 电压升压缓慢。
从以下测量结果可以看出，电容器两端的电压超过1万V然后击穿。
电容击穿后，两端直接短路。
▲ 输入电压和电流
v=[8.74,10.32,19.48,33.95,50.78,68.07,86.38,86.42,122.52,140.29,158.78,177.06,194.97,213.61,231.92,250.11,268.60,287.03,305.27,323.76,341.56,360.57,379.04,397.21,415.81,434.30,452.44,471.20,489.70,508.05,526.61,545.22,563.63,582.30,600.41,619.56,638.08,656.22,674.99,693.41,711.84,730.22,748.77,767.00,785.59,803.56,822.44,840.76,859.09,877.62,896.06,914.35,932.95,951.39,969.76,983.85,1007.86,1025.94,1025.94,3.48,3.54,3.60,3.66,3.71,3.78,3.84,3.89,3.96,4.02,4.08,4.14,4.21,4.27,4.33,4.40,4.46,4.53,4.59,4.65,4.72,4.78,4.85,4.91,4.97,5.04,5.11,5.17,5.24,5.30,5.36,5.43,5.49,5.56,5.62,5.69,5.76,5.82,5.89,5.96,6.02]
c=[-0.06,-0.05,-0.06,-0.06,-0.07,-0.07,-0.06,-0.06,-0.06,-0.07,-0.06,-0.05,-0.06,-0.08,-0.06,-0.06,-0.06,-0.06,-0.06,-0.06,-0.06,-0.06,-0.07,-0.07,-0.07,-0.07,-0.06,-0.09,-0.07,-0.07,-0.06,-0.06,-0.08,-0.07,-0.08,-0.08,-0.09,-0.09,-0.08,-0.07,-0.07,-0.06,-0.07,-0.08,-0.07,-0.06,-0.07,-0.08,-0.09,-0.08,-0.08,-0.09,-0.08,-0.09,-0.11,-0.08,-0.12,-0.09,4.79,3.74,3.12,2.42,2.10,1.71,1.46,1.36,1.23,1.13,1.12,1.05,1.02,1.03,0.99,0.98,0.99,0.96,0.95,0.97,0.97,0.99,0.98,0.98,1.00,0.99,0.99,1.01,1.00,1.02,1.02,1.00,1.03,1.05,1.06,1.05,1.04,1.08,1.06,1.06,1.10,1.07]
▲ 击穿电容
▌03 对比测量其它电容
1.瓷片电容
容量： 0.1V
▲ 测量电容
▲ 电容电压与电流
电容击穿之后：两端的直流电阻：无穷大。电容：47nF。
2.涤纶电容
容量： 0.1uF
▲ 测量电容
测量过程中，在电压超过1500之后，听到电容出现爆裂的声音。
▲ 电容电压与电流
电容击穿之后，两端之间的电阻：无穷大，电容80nF左右。
重新施加电压，可以看到电容直接就导通了。
▲ 电容电压与电流
3.小型电容
电容： 222
▲ 测量的电容
击穿后，电容的容量仍然有1.9nF左右。王永彪测量电阻区域无穷大。
▲ 电容两端电压与电流
重新施加高压对应的电压电流如下：
▲ 电容两端的电压与电流
可以看到电容一点击穿，实际内部已经损坏，无法在承受高压了。
▌04 常见到的表贴电容
1.20uF 0805电容
至少耐压可以超过65V。
▲ 20uF电容
▲ 电容两端电压与电流
2.10uf 0603封底电容
▲ 电压与电流之间的关系
3.蜑电熔
▲ 测量胆电容
▲ 电容电流与电压
▌结论
本文对于几款电压测试了他们的击穿电压极限。为之后将这些电容应用在实际电路中预留实际耐压余量提供实验基础。
电容，在高压击穿之后一般会造成不可恢复的损伤，表现出两种形式：
- C0G（NP0）电容内部产生短路；
- 普通的直插电容会无法承受施加的电压。
■ 相关文献链接:
测量内压程序
#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
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# HIGHV.PY -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-15
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# Note:
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from headm import *
from tsmodule.tsvisa import *
from tsmodule.tsstm32 import *
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setv = linspace(0, 5, 50)
vdim = []
cdim = []
for v in setv:
dh1766volt(v)
time.sleep(1)
meter = meterval()
volt = meter[0] * 988 # unit:V
curr = meter[1] * 1000 # unit:uA
printff(v, volt, curr)
vdim.append(volt)
cdim.append(curr)
tspsave('measure', v=vdim, c=cdim)
#------------------------------------------------------------
dh1766volt(0)
plt.plot(vdim, cdim)
plt.xlabel("Voltage(V)")
plt.ylabel("Current(uA)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()
printf('\a')
#------------------------------------------------------------
# END OF FILE : HIGHV.PY
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