Multicapas de cerámica condensadores: una visión general de los mecanismos de falla, perspectivas y desafíos
Autores: Laadjal, Khaled; Cardoso, Antonio J. Marques
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Multicapas de cerámica condensadores: una visión general de los mecanismos de falla, perspectivas y desafíos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Población en crecimiento
Fuentes de energía
Condensadores
Dieléctrico
MLCCs
Densidad de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Junto con el crecimiento de la población y las mejoras sociales y tecnológicas, el uso de energía y recursos naturales ha aumentado en las últimas décadas. La sostenibilidad de utilizar carbón, petróleo y gas natural como fuentes principales de energía enfrenta, sin embargo, obstáculos sustanciales. Las celdas de combustible, baterías y supercondensadores tienen las densidades de energía más altas, pero debido a su alta densidad de potencia y velocidad de carga y descarga rápidas, los condensadores dieléctricos regulares se están volviendo más populares para aplicaciones de potencia pulsada. Una alta resistencia a la rotura eléctrica y una polarización máxima alta pero baja residual (cero en el caso de dieléctricos lineales) son necesarias para una alta densidad de energía en condensadores dieléctricos. El alto rendimiento, la multifuncionalidad y la alta integración de dispositivos electrónicos son posibles en gran parte gracias a los condensadores cerámicos multicapa (MLCC). Debido a su bajo costo, tamaño compacto, amplio rango de capacitancia, baja ESL y ESR, y excelente respuesta en frecuencia, los MLCC desempeñan un papel significativo en los dispositivos electrónicos contemporáneos. Desde el punto de vista de las teorías subyacentes del almacenamiento de energía en dieléctricos, este artículo enfatiza los problemas significativos y los avances recientes en la construcción de MLCC extremadamente eficientes en volumen. Tras un examen exhaustivo del estado del arte, se resaltan parámetros importantes que se pueden utilizar para mejorar las cualidades de almacenamiento de energía, como el control de la estructura local, el ensamblaje de fases, el grosor de la capa dieléctrica, la microestructura, la conductividad, diferentes modos de falla y el rendimiento específico durante el mecanismo de falla. El resumen de algunas conclusiones sobre la necesidad inminente de materiales innovadores y métodos de diagnóstico en aplicaciones de condensadores de alta densidad de energía/potencia aparece al final del artículo.
Descripción
Junto con el crecimiento de la población y las mejoras sociales y tecnológicas, el uso de energía y recursos naturales ha aumentado en las últimas décadas. La sostenibilidad de utilizar carbón, petróleo y gas natural como fuentes principales de energía enfrenta, sin embargo, obstáculos sustanciales. Las celdas de combustible, baterías y supercondensadores tienen las densidades de energía más altas, pero debido a su alta densidad de potencia y velocidad de carga y descarga rápidas, los condensadores dieléctricos regulares se están volviendo más populares para aplicaciones de potencia pulsada. Una alta resistencia a la rotura eléctrica y una polarización máxima alta pero baja residual (cero en el caso de dieléctricos lineales) son necesarias para una alta densidad de energía en condensadores dieléctricos. El alto rendimiento, la multifuncionalidad y la alta integración de dispositivos electrónicos son posibles en gran parte gracias a los condensadores cerámicos multicapa (MLCC). Debido a su bajo costo, tamaño compacto, amplio rango de capacitancia, baja ESL y ESR, y excelente respuesta en frecuencia, los MLCC desempeñan un papel significativo en los dispositivos electrónicos contemporáneos. Desde el punto de vista de las teorías subyacentes del almacenamiento de energía en dieléctricos, este artículo enfatiza los problemas significativos y los avances recientes en la construcción de MLCC extremadamente eficientes en volumen. Tras un examen exhaustivo del estado del arte, se resaltan parámetros importantes que se pueden utilizar para mejorar las cualidades de almacenamiento de energía, como el control de la estructura local, el ensamblaje de fases, el grosor de la capa dieléctrica, la microestructura, la conductividad, diferentes modos de falla y el rendimiento específico durante el mecanismo de falla. El resumen de algunas conclusiones sobre la necesidad inminente de materiales innovadores y métodos de diagnóstico en aplicaciones de condensadores de alta densidad de energía/potencia aparece al final del artículo.