PTI816S测试机与LCR电桥测试Y5V电容容值差异问题分析
PTI816S测试机与LCR电桥测试Y5V电容容值差异问题分析
客户现像：PTI816S测试机与电桥测试 680nf电容结果存在差异，PTI816S测试为445nf，电桥测试598nf。
(ICT测试图示)
(电桥测试图示)
原因可能性分析：
-
PTI816S测试不准，测试存在误测。
-
电桥测试不准，测试存在误测。
-
由于此电容自身特性原因，加上ICT与电桥测试方法不一样和激励电源不一样导致测试误差。
分析过程：
1， PTI816S使用出机自检盒（里面是一些标准件电阻，电容，电感，三极管，二极管等等）对机器进行检测。
(自检盒)
使用自检盒检测测试电容截图如下，电容测试稳定，无异常。证明机器测试结果符合出机标准无异常。
2，联系产线工程师确认电桥校验OK,用电桥量测自检盒上部分电容结果如下，对比PTI816S测试结果差异不大。
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电容名称 |
C4 |
C5 |
C6 |
C7 |
C8 |
C9 |
C10 |
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|
标准值 |
1nf |
4.7nf |
10nf |
56nf |
100nf |
470nf |
1uf |
|
|
测量值 |
1.017nf |
4.87nf |
10.1nf |
56.4nf |
102.3nf |
477.2nf |
988.8nf |
|
3，对测试不过的料查询BOM（电容如下图）发现均为同一种料（电容上下限为-20% --- +80% 稳定级别Y5V），待测板上其他电容测试稳定，随取10颗电容分别在PTI816S ICT机台和电桥上进行量测。
PTI816S ICT 量测数据
TongHui电桥量测数据
anbai电桥量测数据
由以上数据看出两款电桥测量差异较大，分析差异原因为两款电桥测试时使用的频率，电平，源内阻参数不一，随即将anbai电桥参数调整与TongHui电桥相同测试参数较小。随即调整anbai电桥的频率，电平，源内阻对电容进行量测得到数据如下：
由上述数据得出电桥的提供的频率，源内阻不同都会影响此种类型料的量测数值。继而切换电平发现随着电平不一样测得值有不一样。
使用相同的情况对自检盒上的标准件进行检测时量测的结果基本无差异。数据如下：
对比测试方法：
PTI816S测试方式：
电桥电容测试方式
结论：
1，电容的材质原因，受温度变化影响较大，
2，电容材质原因，对量测的频率，电压，内阻对其容值都有影响，
3，电桥与PTI816S ICT机器的量测原理有差异
4，正常的电容都不受此影响，ICT与电桥的差异度很小，
5，当测试条件，如温度，频率，电压，源内阻一样条件的话，测试值ICT在线测试机与LCR电桥差异很小。
附件：
电容材质规格书如下：
Y5V材料电容特性
Y5V电容器瓷属于低频高介电容器瓷，即Ⅱ类瓷，是强介铁电陶瓷，具有自发极化特性的非线性陶瓷材料，其主要成分为钛酸钡（BaTiO3）；其特点是介电系数特别高，介电系数随温度呈非线性变化，介电常数随施加的外电场有非线性变化的关系；
Y5V：温度特性Y代表-25℃；“5”代表+85℃；温度系数V代表-80%~+30%；
在交变电压作用下，电容器并不是以单纯的电容器的形式出现，它除了具有电容量以外，还存在一定的电感和电阻，在频率较低时，它们的影响可以不予考虑，但随着工作频率的提高，电感和电阻的影响不能忽视，严重时可能导致电容器失去作用。因此，我们一般通过四个主要参数来衡量片式电容的一般电性能：电容量、损耗角正切、绝缘电阻、耐电压。下面主要针对电容量的变化进行研究：
1、电容量与温度的关系：
温度是影响电容器电容量的一个重要因素，电容量与温度之间的这种关系特性称为电容器的温度特性，一般说来，对于Ⅱ类瓷电容器，其影响相对较大，故我们采用“%”来表示它的容量变化率。
下面以Y材料0402F/104规格产品为例来说明Y5V材料的温度特性：
|
温度 |
-25℃ |
+5℃ |
+20℃ |
室温 |
+40℃ |
+85℃ |
|
容量（nf） |
73.91 |
106.25 |
104.59 |
99.84 |
82.62 |
31.58 |
|
变化率（%） |
-29.33 |
1.59 |
0 |
0 |
-21.01 |
-69.81 |
2、电容量与交流电压的关系：
对于Ⅱ类瓷电容器，其容量基本是随所加电压的升高而加速递升的，在生产测试中，一般采用0.5±0.2V 和1.0±0.2V作为电容量与损耗正切角的测试电压，电压较低，因此对于同一容量采用不同的介质厚度设计，*终表现出来的容量值不会有太大差异，但是，随着工作电路中交流电压的不同，这种差异较为明显。
下面以Y材料0805F/105规格产品为例来说明Y5V材料交流特性：
|
测试电压 |
0.1V |
0.2V |
0.3V |
0.4V |
0.5V |
0.6V |
0.7V |
0.8V |
0.9V |
1.0V |
|
容量（uf） |
0.92 |
1.009 |
1.08 |
1.13 |
1.18 |
1.21 |
1.24 |
1.26 |
1.277 |
1.287 |
|
变化率（%） |
0 |
9.67 |
17.39 |
22.83 |
28.26 |
31.52 |
34.78 |
36.96 |
38.8 |
39.89 |
3、电容量与直流电压的关系：
在电路的实际应用中，电容器两端可能要施加一个直流电压，电容器在这种情况下的特性叫做直流偏压特性；相对X7R材料来说，Y5V材料偏压特性较差，可以通过增加介质厚度的方法取得较好的直流偏压特性。
下面我们以Y材料0805F/224规格14um介质厚度设计的产品为例来说明Y5V产品的直流偏压特性：
|
测试偏压 |
0V |
5V |
10V |
15V |
20V |
25V |
30V |
35V |
40V |
|
容量（nf） |
245 |
149 |
77 |
49 |
35 |
27 |
22 |
19 |
16 |
|
变化率（%） |
0 |
-39.18 |
-68.57 |
-80 |
-85.71 |
-88.98 |
-91.02 |
-92.24 |
-930 |
另外，Y5V材料电容量与工作频率也存在一定的关系，作为Ⅱ类瓷电容器，相对容值变化较小的Ⅰ类瓷电容器而言，随着工作频率的增加，容值下降较为明显。
