wie kann man sich als Laie vorstellen, was dabei in dem Bauteil passiert?
:
Verschoben durch Moderator
Die elektrische Feldstaerke verformt die Keramik bzw. das Dielektrikum veraendert sich.
Stefan ⛄ F. schrieb: > wie kann man sich als Laie vorstellen, was dabei in dem Bauteil > passiert? Google/Wikipedia bei dir kaputt? Tsss... Das grenzt an Traffic-Troll...
Ferroelektrische Sättigung, analog zur Sättigung von ferromagnetischen Werkstoffen. Irgend wann sind alle Weißschen Bezirke durch das erregend Feld (E-Feld) ausgerichtet und es tritt keine weitere Wirkung (D-Feld) ein. Trotz höherer Spannung kann keine weitere Ladung Q in den Kondensator eingebracht werden und der Kapazitätswert scheint zu schrumpfen.
c-hater schrieb: > Google/Wikipedia bei dir kaputt? Nein, aber der Artikel übersteigt mein Aufnahmevermögen. Im entsprechenden Absatz finde ich zudem keine Erklärung für den Effekt, nur den Hinweis, dass er existiert. https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator#Spannungsabh%C3%A4ngigkeit_der_Kapazit%C3%A4t
Fixer schrieb: > Die elektrische Feldstaerke verformt die Keramik bzw. das Dielektrikum > veraendert sich. Marek N. schrieb: > Trotz höherer Spannung kann keine weitere Ladung Q in den Kondensator > eingebracht werden und der Kapazitätswert scheint zu schrumpfen. Hmm, das sind jetzt aber zwei völlig unterschiedliche Erklärungen. Sind beide zutreffend?
Stefan ⛄ F. schrieb: > https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator#Spannungsabh%C3%A4ngigkeit_der_Kapazit%C3%A4t Hmm dritter Absatz "Klasse-2-Keramikkondensatoren haben Dielektrika aus ferroelektrischen Materialien, meist Bariumtitanat mit geeigneten Zuschlägen. Diese verändern ihre Dielektrizitätszahl mit der Größe der anliegenden Spannung. Je mehr sich die Spannung der Nennspannung nähert, desto geringer wird die Kapazität des Kondensators. "
Beitrag #6380828 wurde von einem Moderator gelöscht.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Fixer schrieb: >> Die elektrische Feldstaerke verformt die Keramik bzw. das Dielektrikum >> veraendert sich. > > Marek N. schrieb: >> Trotz höherer Spannung kann keine weitere Ladung Q in den Kondensator >> eingebracht werden und der Kapazitätswert scheint zu schrumpfen. > > Hmm, das sind jetzt aber zwei völlig unterschiedliche Erklärungen. Sind > beide zutreffend? Erstere hat keine nennenswerte Bedeutung.
hinz schrieb: > Erstere hat keine nennenswerte Bedeutung Für die Kapazität ist das so. Der Piezoeffekt ist dennoch ziemlich real. Man kann mit einer ESD-Pistole Kerkos von Platinen springen lassen und neben singenden Drosseln auch singende Kerkos hören :)
Hallo wie erwartet: Die ewig gleichen Forenhanseln mit ihren abweisenden, überheblichen und nicht nutzenden Bemerkungen - wenigstens gibt der TO geschicktes Paroli - c-hater was ist bei dir bloß falsch gelaufen - wenn dir so sehr missfällt wie ein Forum funktioniert und das da tatsächlich Fragen gestellt werden die einzelne Leute vielleicht besser erklären können als "Das Netz" bzw. die Wikipedia, warum liest du überhaupt mit bzw. schreibst sogar? Spaß an Niedermachen, Schlauscheißen, verhinderter Moderator, verhinderter Dorfpolizist (Pensionierte Ausführung eines Polizisten der auch zu seinen Dienstzeiten nie verstanden hat wer ihn eigentlich bezahlt und wenn er dienen soll?!) ? Oh man du fällst wirklich immer wieder mit deiner unsozialen Art auf... So zum Thema: Sven D. schrieb: > Hmm dritter Absatz "Klasse-2-Keramikkondensatoren haben Dielektrika aus > ferroelektrischen Materialien... Aber warum und wie, steht hinter der Behauptung von Fixer (Gast) irgendwas (Quellen dazu?) - für mich hört sich das komisch an - allerdings gibt es ja auch diese ungewollten Piezokeramischen Effekte bei diesen Kondensatoren welcher ja letztendlich mechanische Verformung verursachen. Und bei der "Erklärung" von Marek verwirrt mich das die Kapazität sinkt - müsste sie nicht bei seiner Beschreibung "einfach" bei einen Maximalen Wert bleiben wenn alle Weißschen Bezirke ausgerichtet sind? Das das nicht der Fall ist beweist ja die Realität - aber wenn es einen "Maximalwert" (Kapazität) gibt warum sollte dieser Wert sinken wenn "einfach" versucht wird "mehr rein zu pumpen"? Siehst du c-hater (und auch die anderen bekannten Störer) - das erklärt weder die Wikipedia noch andere schnell auffindbare und vor allem für relative Laien verständliche Quellen - also keine englischsprachige Hochschuliteratur oder mathematische Übungen für Mathematiknerds und Überflieger. An den TO: Danke für die Frage! Jemand
Hallo, ich würde mich hier an die Informationen der namhaften Kondensatorhersteller halten. Seitens Kemet gibt es z. B. den Artikel: "Why that 47 uF capacitor drops to 37 uF, 30 uF, or lower" https://sh.kemet.com/Lists/TechnicalArticles/Attachments/191/Why%2047%20uF%20capacitor%20drops%20to%2037%20uF-%2030%20uF-%20or%20lower.pdf Mit freundlichen Grüßen Guido
Habe mir das bisher immer ganz simpel mechanisch erklärt. Nach dem Motto, der Plattenabstand bestimmt die Kapazität. Also wird der Plattenabstand durch spannung, Druck, Temperatur und was sonst noch verändert und die Kapazität nimmt ab oder zu!!?? Außerdem scheint mir die Frage nicht ganz korrekt formuliert. Diese Kondensatoren verlieren Kapazität, wenn sie nahe der zulässigen Einsatzspannung betrieben werden! Und in der Praxis wird niemand bei 24V Betriebsspannung Kondensatoren oder Elkos mit 25V einsetzen oder? Gruß Rainer
Marek N. schrieb: > Irgend wann sind alle Weißschen Bezirke durch das > erregend Feld (E-Feld) ausgerichtet und es tritt > keine weitere Wirkung (D-Feld) ein. Ja. > Trotz höherer Spannung kann keine weitere Ladung Q > in den Kondensator eingebracht werden [...] Nein: Ein geladener Kondensator enthält NICHT mehr Ladung(en) als ein ungeladener. (Die Ladung ist nur anders verteilt.)
Rainer V. schrieb: > Nach dem Motto, der Plattenabstand bestimmt die Kapazität. Bei ferroelektrischen Dielektrika wirds komplizierter.
Egon D. schrieb: > Nein: Ein geladener Kondensator enthält NICHT mehr > Ladung(en) als ein ungeladener. (Die Ladung ist nur > anders verteilt.) Du wartest doch jetzt sicher auf Widerspruch, um das zu erklären oder?! Also :-) Gruß Rainer
Hallo Rainer V. schrieb: > Und in der Praxis wird niemand bei 24V Betriebsspannung > Kondensatoren oder Elkos mit 25V einsetzen oder? > Gruß Rainer Nein - wohl besser nicht. Aber während "normale" Kondensatoren dann halt nur grenzwertig betrieben werden würden und eventuell irgend ein kleiner Störimpuls dann zum Durchschlag führt, ändert sich halt bei der Kapazität nichts (bzw. maximal um in der Praxis absolut uninteressante rein akademisch - theoretische Werte), während das ja bei diesen Keramiktypen ja ganz anders und in vielen Anwendungen sehr wohl von Praktischer Relevanz ist. Aber da die Hersteller aber oft sehr gute Wissensvermittler haben (weil wohl eben keine gelernten Lehrkräfte und verhinderten Folterknechte) wird das wohl im vom Guido verlinkten Dokument gut und verständlich erklärt werden. Dass man allerdings auch erst mal finden muss - daher ist die Anfrage hier im Forum schon berechtigt... Als reine "Nice to know Anschlussfrage: Wird dieses Verhalten der entsprechenden Kerkos auch bewusst technisch , quasi als Pluspunkt und gewünschte Eigenschaft genutzt - und ich meine wirklich die Kapazitätsabnahme und deren Spannungsabhängigkeit und nicht die ersichtliche Eigenschaft der immer noch sehr hohen Kapazität bei geringer Baugröße? Jemand
Jemand schrieb: > Wird dieses Verhalten der entsprechenden Kerkos auch bewusst technisch , > quasi als Pluspunkt und gewünschte Eigenschaft genutzt Bei den üblichen 100nF Kerkos an der Spannungsversorgung schnell schaltender Elektronik ist der hohe Verlust durch spannungsabhängige Kapazität von Vorteil, denn er dämpft Schwingungen, die in Zusammenspiel mit der Leitungsinduktivität entstehen.
Jemand schrieb: > Und bei der "Erklärung" von Marek verwirrt mich das die Kapazität sinkt > - müsste sie nicht bei seiner Beschreibung "einfach" bei einen Maximalen > Wert bleiben wenn alle Weißschen Bezirke ausgerichtet sind? Ich kann einen 100nF Folienkondensator mit 1V aufladen oder mit 100V. Die Kapazität bleicht gleich, aber die Ladungsmenge ist viel höher. Ich habe das jetzt so verstanden, bei den Keramik Kondensatoren die Ladungsmenge begrenzt ist. Wenn ich da jetzt mehr Spannung nutze, ergibt sich daraus weniger Kapazität. > aber wenn es einen "Maximalwert" (Kapazität) gibt Nicht Kapazität, sondern Ladung oder Anzahl von Elektronen. So stelle ich mir das jedenfalls vor. Bitte korrigiert mich, wenn das falsch ist.
Stefan ⛄ F. schrieb: >> aber wenn es einen "Maximalwert" (Kapazität) gibt > > Nicht Kapazität, sondern Ladung oder Anzahl von Elektronen. So stelle > ich mir das jedenfalls vor. Mach daraus "Maximalwert der Ladungsverschiebung", dann geht es auf. Wie oben schon angemerkt wurde ändert sich beim Aufladen des Kondesators ja nicht dessen Gesamtladung sondern nur dessen Ladungsverteilung (indem sich die Dipole im Feld ausrichten). Wenn alle Dipole mal ausgerichtet sind, kann eine weitere Erhöhung des Felds keine zusätzliche Polarisation mehr generieren (siehe Mareks Beitrag und den Link von Guido zu Kemet).
Angehängte Dateien:
Rainer V. schrieb: > Außerdem scheint mir > die Frage nicht ganz korrekt formuliert. Diese Kondensatoren verlieren > Kapazität, wenn sie nahe der zulässigen Einsatzspannung betrieben > werden! Ich habe mal ein beliebiges Datenblatt genommen. Da siehst du, dass der Effekt schon viel früher einsetzt, als du denkst.
Vor dem Abfall steigt sogar die Kapazitaet...
Stefan ⛄ F. schrieb: > dass der Effekt schon viel früher einsetzt, als du denkst. Bei Y5V ist das deutlich eindrucksvoller: https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Delta-Cap-versus-Spannung.svg
:
Bearbeitet durch User
Rainer V. schrieb: > Diese Kondensatoren verlieren Kapazität, wenn sie nahe der > zulässigen Einsatzspannung betrieben werden Nein, mit "nahe" hat das nichts zu tun. Manche Typen besitzen bereits bei 50% der Nennspannung nur noch 50% (X7R) oder gar 30% (Y5V) der Kapazität. https://www.niccomp.com/resource/files/ceramic/VoltageCoefficientofCapacitors-032012-R1.pdf
OK, war mir nicht klar, dass das so drastisch ist. Für mich gilt aber sowieso, Kerkos zum Blocken und sonst nichts...Trotzdem ist die Frage natürlich erlaubt und "akademisch" auch sicher interessant. Gute Nacht, Rainer
Marek N. schrieb: > Ferroelektrische Sättigung, analog zur Sättigung von ferromagnetischen > Werkstoffen. diese Analogie gefällt mir am Besten, ich dachte auch so in diese Richtung Fixer schrieb: > Die elektrische Feldstaerke verformt die Keramik bzw. das Dielektrikum > veraendert sich. ist ein bissl so wie Spritverbrauch und Höchstgeschwindigkeit >Beitrag "Re: Wie groß ist der Kondensator nochmal?" man bekommt halt nicht beides zur gleichen Zeit günstig also wenig Verbrauch bei voller Leistung. Oder Internet, höchste Datenrate bei niedrigstem Preis, nie beides zusammen.
:
Bearbeitet durch User
Rainer V. schrieb: > Egon D. schrieb: >> Nein: Ein geladener Kondensator enthält NICHT mehr >> Ladung(en) als ein ungeladener. (Die Ladung ist nur >> anders verteilt.) > > Du wartest doch jetzt sicher auf Widerspruch, um das > zu erklären oder?! Nein, überhaupt nicht. Ich bin mir auch sicher, dass Marek das weiss; ich wollte ihn nur auf die verunglückte Formulierung hinweisen. Der erste Teil seiner Erklärung stimmt ja, nur der zweite ruft eine falsche Vorstellung hervor. > Also :-) Okay -- für Dich: Das elektrische Feld herrscht ZWISCHEN den Platten. Die Kondensatorplatten haben ein Ungleichgewicht, was die Ladungen angeht -- die eine Platte hat einen Über- schuss, die andere einen Mangel. Zum Kondensator gehören aber BEIDE Platten; deshalb ist der Kondensator ALS GANZES nach Außen elektrisch neutral, denn was die eine Platte an Ladungen zuviel hat, hat die andere zuwenig. HTH
Rainer V. schrieb: > OK, war mir nicht klar, dass das so drastisch ist. Für mich gilt aber > sowieso, Kerkos zum Blocken und sonst nichts... Moderne MLCCs sind auch prima geeignet um Schaltregler aufzubauen. Und auch in der Analogtechnik können Keramikkondensatoren problemlos verwendet werden, wenn das richtige Dielektrikum ausgewählt wird. Wir haben einen Ingenieur (Dr. Prof.) der setzt prinzipiell nur Keramikkondensatoren ein, wir entwickeln Elektronik für die Industrie, welche 24/7 läuft. Von Aluminium-Elektrolytkondensatoren hält er nichts.
René F. schrieb: > einen Ingenieur (Dr. Prof.) ist ein Titel ein Qualitätsbeweis? Man kann halt vieles machen auch manchmal Unsinn
Stefan ⛄ F. schrieb: > Jemand schrieb: >> Und bei der "Erklärung" von Marek verwirrt mich das die >> Kapazität sinkt - müsste sie nicht bei seiner Beschreibung >> "einfach" bei einen Maximalen Wert bleiben wenn alle >> Weißschen Bezirke ausgerichtet sind? Ja, das ist grundsätzlich richtig. > Ich kann einen 100nF Folienkondensator mit 1V aufladen > oder mit 100V. Die Kapazität bleicht gleich, aber die > Ladungsmenge ist viel höher. Korrekt. > Ich habe das jetzt so verstanden, bei den Keramik > Kondensatoren die Ladungsmenge begrenzt ist. Nein, im strengen Sinne nicht. > Wenn ich da jetzt mehr Spannung nutze, ergibt sich > daraus weniger Kapazität. > >> aber wenn es einen "Maximalwert" (Kapazität) gibt > > Nicht Kapazität, sondern Ladung oder Anzahl von > Elektronen. So stelle ich mir das jedenfalls vor. > > Bitte korrigiert mich, wenn das falsch ist. Die Sache ist komplizierter. Der Schlüssel ist m.E. die Polarisation. Wenn wir im (bis auf die Ladungen) leeren Raum eine Ladungstrennung vornehmen, müssen wir Kraft aufwenden, um die positiven Ladungen alle in der positiven Wolke zu halten und die negative Wolke, die alle negativen Ladungen enthält, von der positiven räumlich zu trennen. Wir müssen gegen die Kraft arbeiten, die ungleichnamige Ladungen dazu bringt, einander anzuziehen. Wir müssen Kraft aufwenden, um die beiden Ladungswolken (die positive und die negative) in einen definierten Abstand zueinander zu bringen, und weil die Arbeit W das Produkt aus Abstand s und Kraft F ist, leisten wir gegen das elektrische Feld eine Arbeit W, die man über das Integral von Kraft und Weg ausrechnen kann. Als Ergebnis haben wir ein elektrisches Feld im (bis auf die Ladungen selbst) leeren Raum, und in diesem elektrischen Feld steckt die aufgewendete Arbeit -- so ähnlich, wie die mechanische Arbeit in einer gespannten Feder steckt. Wir haben eine elektrische Feldstärke und einen Abstand, also haben wir eine elektrische Spannung. Jetzt machen wir die Sache komplizierter: Wir bringen "ideales" (=nicht leitendes) Wasser zwischen die positive und die negative "Wolke" (=Kondensatorplatte). Das Wasser hat permanente Dipole, und diese richten sich im elektrischen Feld aus: Der positiven Platte werden die negativen Ladungsschwerpunkte zugekehrt, der negativen Platte die positiven. Im Dielektrikum entsteht somit ein elektrisches Feld, das dem äußeren elektrischen Feld ENTGEGENGESETZT ist und dieses schwächt (!). Ein Großteil der Energie, die ursprünglich in dem elektrischen Feld des (ursprünglich) leeren Raumes gesteckt hat, steckt jetzt im Dielektrikum und hält dessen Polarisation aufrecht. Da dieses innere elektrische Feld dem äußeren aber ENTGEGENWIRKT, sinkt die zwischen den Platten messbare Klemmenspannung ab -- die Kapazität ist vergrößert. Es muss viel mehr Ladung getrennt werden, um dieselbe elektrische Feldstärke wie im leeren Raum zu erreichen, weil das dämliche Dielektrikum ja sofort einen Großteil der Feldstärke wieder kompensiert :) Anschaulich: Das Dielektrikum ist ein Quader, der mit vielen permanenten elektrischen Dipolen gefüllt ist. Im Inneren des Volumens ist egal, ob die Dipole zufällig orientiert sind oder eine Vorzugsorientierung haben -- die Felder benachbarter Dipole gleichen einander im Mittel aus. Nicht so an den Endflächen: Bei zufällig orientierten Dipolen ist keine Oberflächenladung nachweisbar, weil sich auch in der Fläche die Felder benachbarter Dipole herausmitteln. Bei Orientierung der Dipole in eine Vorzugsrichtung hingegen liegen der einen Endfläche die positiven, der anderen die negativen Ladungsschwerpunkte näher -- also weisen diese Endflächen eine Nettoladung auf, die den Kondensatorplatten DIREKT benachbart ist. Das Dielektrikum "beamt" also die Wirkung des elektrischen Feldes von der einen Kondensatorplatte direkt zur anderen, obwohl es im Inneren des Volumens fast feldfrei ist: An den Endflächen funktioniert der Ausgleich von positiven und negativen Ladungsschwerpunkten nicht mehr, und deshalb entsteht dort eine Nettoladung, die entscheidend auf die jeweils benachbarte Kondensatorplatte wirkt. So. Erste Erkenntnis: Auch "normale lineare" Dielektrika müssten eine Sättigungsfeldstärke aufweisen, bei der die Polarisation nicht mehr der äußeren Feldstärke proportional ist. Meines Wissens ist das auch TATSÄCHLICH so -- der Witz ist nur, dass diese Feldstärke WEIT JENSEITS üblicher Durchbruchsfeldstärken liegt. Der Durchschlag tritt also immer schon ein, bevor solche nichtlinearen Effekte relevant werden. Physikalisch sind sie dennoch vorhanden -- auch wenn sie technisch nicht in Erscheinung treten. Zweite Erkenntnis -- jetzt kommen wir zu den Ferroelektrika: Ferroelektrika sind i.d.R. kristalline Substanzen, deren Kristallgitter aus Ionen bestehen. Ionen sind stark geladen, und die Dichte dieser Stoffe ist hoch. Es ist also je Volumeneinheit sehr, sehr viel Ladung da, die bewegt werden kann. Dazu kommt die Besonderheit im kristallinen Aufbau der Ferro- elektrika, dass sie gewissermaßen aus zwei ineinander gewachsenen Gittern bestehen, nämlich einem, das überwiegend positive Ionen enthält, und einem, das überwiegend negative Ionen enthält. Diese ineinandergewachsenen Gitter sind gegeneinander in gewissem Maße verschieblich. Wenn also jetzt ein äußeres elektrisches Feld einwirkt, reagiert das Ferroelektrikum mit einer starken Polarisation -- das äußere Feld wird fast perfekt kompensiert, somit ist die Dielektrizitätskonstante SEHR groß (10'000...100'000). Andererseits ist die Polarisationsfähigkeit auch schneller erschöpft als bei anderen Stoffen -- irgendwann ist die Beweglichkeit der Teilgitter gegeneinander mal an einer natürlichen Grenze angelangt. Das ist dann der Moment, bei dem -- analog zu den ferromagnetischen Substanzen -- die Sättigung eintritt. Ab diesem Punkt funktioniert die fast perfekte Kompensation der äußeren Felder durch die Polarisation schlechter und schlechter, denn es stehen nicht mehr genügen viele genügend leicht bewegliche Ladungsträger zur Verfügung, und es ist mehr und mehr Feldstärke notwendig, um eine bestimmte Ladungstrennung zu erreichen -- heißt: die Kapazität sinkt. HTH
René F. schrieb: > Von Aluminium-Elektrolytkondensatoren hält er nichts. Frag' ihn mal, was denn eigentlich das Dielektrikum in Alu-Elkos ist. (Tipp: Es ist das Al2O3). Frag' ihn dann auch, was das für ein Werkstoff ist. (Tipp: Al2O3 ist ein KERAMISCHER Werkstoff.) Beim Alu-Elko ist nicht das DIELEKTRIKUM flüssig, sondern die eine ELEKTRODE. :) Ein guter Elko ist sicher zuverlässiger als ein schlechter KerKo.
Egon D. schrieb: >> Jemand schrieb: >>> Und bei der "Erklärung" von Marek verwirrt mich das >>> die Kapazität sinkt - müsste sie nicht bei seiner >>> Beschreibung "einfach" bei einen Maximalen Wert >>> bleiben wenn alle Weißschen Bezirke ausgerichtet sind? > > Ja, das ist grundsätzlich richtig. Irrtum vom Amt. Korrektur: Nein -- wenn alle Weißschen Bezirke ausgerichtet sind, sinkt die (differenzielle) DK des Materials auf 1.0 ab. Der Kondensator wirkt dann bei weiter zunehmender Spannung einfach wie ein Plattenkondensator im Vakuum -- aber die viele Energie, die bei NIEDRIGEN Spannungen gespeichert wurde, geht ja nicht verloren, die IST ja immer noch gespeichert. Die Kapazität wird ein reiner Rechenwert, der die insgesamt gespeicherte Energie in Relation zur anliegenden Spannung setzt -- aber das sagt nicht viel über die tatsächlichen physikalischen Verhältnisse. Man darf hier strenggenommen nicht mehr von "DER" Kapazität sprechen, weil sich im "Großsignal", also für den kompletten Verlauf von 0V bis zur aktuellen Spannung völlig andere Verhältnisse ergeben als im "Kleinsignal", d.h. für eine kleine überlagerte Wechselspannung von z.B. 1mV.
Egon D. schrieb: > Zweite Erkenntnis -- jetzt kommen wir zu den Ferroelektrika: > Ferroelektrika sind i.d.R. kristalline Substanzen, deren > Kristallgitter aus Ionen bestehen. Ionen sind stark geladen, > und die Dichte dieser Stoffe ist hoch. Es ist also je > Volumeneinheit sehr, sehr viel Ladung da, die bewegt werden > kann. > Dazu kommt die Besonderheit im kristallinen Aufbau der Ferro- > elektrika, dass sie gewissermaßen aus zwei ineinander > gewachsenen Gittern bestehen, nämlich einem, das überwiegend > positive Ionen enthält, und einem, das überwiegend negative > Ionen enthält. Diese ineinandergewachsenen Gitter sind > gegeneinander in gewissem Maße verschieblich. > > Wenn also jetzt ein äußeres elektrisches Feld einwirkt, > reagiert das Ferroelektrikum mit einer starken > Polarisation -- das äußere Feld wird fast perfekt > kompensiert, somit ist die Dielektrizitätskonstante SEHR > groß (10'000...100'000). > Andererseits ist die Polarisationsfähigkeit auch schneller > erschöpft als bei anderen Stoffen -- irgendwann ist die > Beweglichkeit der Teilgitter gegeneinander mal an einer > natürlichen Grenze angelangt. Das ist dann der Moment, bei > dem -- analog zu den ferromagnetischen Substanzen -- die > Sättigung eintritt. Das stimmt i.W. Einer der ersten Stoffe, die man als Dielektrikum für solche Kondensatoren verwendet hat, -und immer noch verwendet-, ist das Bariumtitanat. https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumtitanat Das erste Bild in dem Artikel zeigt die räumliche Anordnung der Barium-, Titan- und Sauerstoffionen in dem Kristall. Das ist die so genannte Elementarzelle, die sich regelmäßig in allen drei Raumrichtungen wiederholt und so den Kristall aufbaut. Links unten in dieser Elementarzelle ist grau ein Oktaeder eingezeichnet, dessen Ecken aus 6 zweifach negativ geladenen Sauerstoffionen O2- bestehen, und der teilweise schon zu den benachbarten Elementarzellen gehört. Dieser Oktaeder ist so gross, dass er in der Mitte Platz hat für das vierfach positiv geladene Titan-Kation Ti4+, und er ist sogar so gross, dass sich das Ti4+ in seinem Käfig aus Sauerstoffionen sogar noch etwas frei bewegen kann. Diese Beweglichkeit führt dazu, dass sich das Ti4+ nicht in der Mitte des Oktaeders aufhält, sondern lieber die Nähe der entgegengesetzt geladenen O2-Ionen aufsucht. Durch diese Asymmetrie entsteht ein elektrischer Dipol, der sich durch das Anlegen eines elektrischen Feldes ausrichten lässt. Viele der Ti4+ Ionen hüpfen dabei vorzugsweise in Richtung der negativen Elektrode. Auf dieser Polarisierbarkeit beruht die hohe Energiespeicherfähigkeit dieses Dielektrikums. Auch die übrigen Eigenschaften, wie die hohen dielektrischen Verluste und die grosse Spannungs- und Temperaturabhängigkeit lassen sich so erklären. Zum einen ist es klar, dass die Polarisierung nicht mehr steigen kann, wenn alle Ti4+ auf die negative Elektrode hin ausgerichtet sind. Dass diese Sättigung nicht schlagartig eintritt, sondern allmählich mit steigender Spannung, liegt daran, dass die Wärmebewegung als Gegenspieler auftritt und dafür sorgt, dass immer wieder Ti4+ aus den Vorzugspositionen herausgelöst werden und sich dann an anderen Stellen im Oktaeder festsetzen. Wenn man den Kondensator entladen will, nachdem man durch das Anlegen eines Feldes dafür gesorgt hat, dass sich viele Ti4+ in einer bestimmten Position befinden, muss dafür die ursprüngliche Unordnung wieder hergestellt werden. Da die Ti4+ Ionen aber gerne in der erreichten Position verharren, -sie kleben dort quasi etwas fest-, muß man sie dort entweder mit einem Feld in Gegenrichtung herauslösen, -das bedeutet Hystereseverluste-, oder aber man wartet, bis die Wärmebewegung die Ti4+ Ionen wieder durcheinander gewirbelt hat, = Verluste durch den ESR. Auch der Verlauf der Dielektrizitätszahl in Abhängigkeit von der Temperatur, die gewöhnlich bei etwa Zimmertemperatur ein Maximum hat und zu hohen und niedrigen Temperaturen hin sinkt, beruht auf der Beweglichkeit der Ti4+ in ihrem oktaedrischen Gefängnis. Bei niedriger Temperatur sind nicht viele Ionen unterwegs, die von (schwachen) E-Feldern in stabile Positionen befördert werden könnten, und bei hohen Temperaturen werden viele Ti4+ Ionen durch die starke Wärmebewegung aus der nicht sehr starken Bindung an ein O2-Ion herausgeschüttelt, sodass in der Summe keine starke Polarisation zustande kommt.
Jemand schrieb: > verhinderter Dorfpolizist (Pensionierte Ausführung eines Polizisten der > auch zu seinen Dienstzeiten nie verstanden hat wer ihn eigentlich > bezahlt und wenn er dienen soll?!) ? Dieser Vergleich erscheint mir wirklich dumm in unangebracht.
Egon D. schrieb: > Die Sache ist komplizierter. > Der Schlüssel ist m.E. die Polarisation. Danke Egon. Das hast du sehr schön erklärt. Ich glaube ich habe es verstanden.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.