Warum ändert sich der Kondensatorwert, wenn der Kondensator mit Gleichstrom vorgespannt ist?

Murata hat eine ziemlich interessante Erklärung in seinem FAQ- Bereich darüber, was vor sich geht. Ich werde hier die relevantesten Teile zum späteren Nachschlagen zitieren.

Die Eigenschaft der Kapazitätsänderung gemäß der angelegten Spannung wird "DC-(Gleichstrom-)Vorspannungscharakteristik" genannt.

Der Mechanismus der DC-Bias-Charakteristik

Bei monolithischen Keramikkondensatoren vom Kondensatortyp mit hoher Dielektrizitätskonstante wird derzeit hauptsächlich BaTiO 3 (Bariumtitanat) als Hauptkomponente für ein hohes Dielektrikum verwendet.
Wie unten gezeigt, hat BaTiO3 eine Perowskit-förmige Kristallstruktur und wird oberhalb der Curie-Temperatur zu einer kubischen Form mit Ba2+-Ionen an den Ecken, O2--Ionen zur Flächenmitte und Ti4+-Ionen in einer raumzentrierten Position.

Bei der Curie-Temperatur (ca. 125°C) oder mehr hat es eine kubische Kristallstruktur, und unterhalb der Curie-Temperatur und innerhalb eines Umgebungstemperaturbereichs dehnt sich eine Achse (Achse C) und die andere Achse schrumpft und verwandelt sich in einen tetragonalen Kristall Struktur.

In diesem Fall tritt die Polarisation als Ergebnis der Einheitsverschiebung des axial gestreckten Ti4+-Ionenkristalls auf. Diese Polarisierung tritt auf, ohne dass ein externes elektrisches Feld oder Druck angelegt wird, und ist als „spontane Polarisierung“ bekannt. Wie oben erläutert, wird eine Eigenschaft, die eine spontane Polarisation und die Eigenschaft hat, die Orientierung der spontanen Polarisation durch ein externes elektrisches Feld zu ändern, um sie umzukehren, als "Ferroelektrizität" bezeichnet.

Die Umkehrung der spontanen Polarisation pro Volumeneinheit entspricht der relativen Permittivität. Die relative Dielektrizitätskonstante wird als Kapazität beobachtet.
Ohne Gleichspannung kann spontane Polarisation frei erfolgen. Wenn jedoch eine Gleichspannung von außen angelegt wird, ist die spontane Polarisation an die Richtung des elektrischen Felds im Dielektrikum gebunden, und eine unabhängige Umkehrung der spontanen Polarisation wird verhindert. Als Ergebnis wird die Kapazität kleiner als vor dem Anlegen der Vorspannung.