貼片電容

貼片電容

常用元件
貼片電容(單片陶瓷電容器)全稱為:多層(積層,疊層)片式陶瓷電容器,是目前用量比較大的常用元件,也稱為片容。英文全稱:Multi-layerceramiccapacitors。英文縮寫:MLCC。就AVX公司生産的貼片電容來講有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的規格,不同的規格有不同的用途。貼片電容的尺寸表示法有兩種,一種是英寸為單位來表示,一種是以毫米為單位來表示。下面我們僅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V來介紹一下它們的性能和應用以及采購中應注意的訂貨事項以引起大家的注意。不同的公司對于上述不同性能的電容器可能有不同的命名方法,這裡引用的是AVX公司的命名方法。
    中文名:貼片電容 外文名:Multiplayer Ceramic Chip Capacitors 所屬品牌: 産品類型: 英文名:Multi-layerceramiccapacitors 全稱:多層片式陶瓷電容器 分類:NPO、X7R、Z5U

内容簡介

NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要區别是它們的填充介質不同。在相同的體積下由于填充介質不同所組成的電容器的容量就不同,随之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同。所以在使用電容器時應根據電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器。

相關尺寸

貼片電容的尺寸表示法有兩種,一種是英寸為單位來表示,一種是以毫米為單位來表示,貼片電容的系列型号有0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2010、2225、2512,是英寸表示法,04表示長度是0.04英寸02表示寬度0.02英寸,其他類同型号尺寸(mm)

封裝介紹

貼片電容:可分為無極性和有極性兩類,無極性電容下述兩類封裝最為常見,即0805、0603;而有極性電容也就是我們平時所稱的電解電容,一般我們平時用的最多的為鋁電解電容,由于其電解質為鋁,所以其溫度穩定性以及精度都不是很高,而貼片元件由于其緊貼電路版,所以要求溫度穩定性要高,所以貼片電容以钽電容為多,根據其耐壓不同,貼片電容又可分為A、B、C、D四個系列,

分類介紹

貼片電容的分類

NPO電容器

NPO是一種最常用的具有溫度補償特性的單片陶瓷電容器。它的填充介質是由铷、钐和一些其它稀有氧化物組成的。

NPO電容器是電容量和介質損耗最穩定的電容器之一。在溫度從-55℃到125℃時容量變化為0±30ppm/℃,電容量随頻率的變化小于±0.3ΔC。NPO電容的漂移或滞後小于±0.05%,相對大于±2%的薄膜電容來說是可以忽略不計的。其典型的容量相對使用壽命的變化小于±0.1%。NPO電容器随封裝形式不同其電容量和介質損耗随頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。

X7R電容器

X7R電容器被稱為溫度穩定型的陶瓷電容器。當溫度在-55℃到125℃時其容量變化為15%,需要注意的是此時電容器容量變化是非線性的。

X7R電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下是不同的,它也随時間的變化而變化,大約每10年變化1%ΔC,表現為10年變化了約5%。

X7R電容器主要應用于要求不高的工業應用,而且當電壓變化時其容量變化是可以接受的條件下。它的主要特點是在相同的體積下電容量可以做的比較大。

Z5U電容器

Z5U電容器稱為”通用”陶瓷單片電容器。這裡首先需要考慮的是使用溫度範圍,對于Z5U電容器主要的是它的小尺寸和低成本。對于上述三種陶瓷單片電容起來說在相同的體積下Z5U電容器有最大的電容量。但它的電容量受環境和工作條件影響較大,它的老化率最大可達每10年下降5%。

盡管它的容量不穩定,由于它具有小體積、等效串聯電感(ESL)和等效串聯電阻(ESR)低、良好的頻率響應,使其具有廣泛的應用範圍。尤其是在退耦電路的應用中。

Y5V電容器

Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,在-30℃到85℃範圍内其容量變化可達22%到-82%。

Y5V的高介電常數允許在較小的物理尺寸下制造出高達4.7μF電容器。

電容選型

主要MLCC主要生産廠家:日本京瓷、村田、丸和、TDK;韓國三星;台灣達方、平尚電子科技、禾伸堂、國巨、華新科;大陸有名的則是宇陽、風華高科、三環。

容選形時需要考慮的因素很多,以下探讨了MLCC的電容選形要素。

1.MLCC選型:僅僅滿足參數還遠遠不夠

購買商品的一般決策邏輯是:能不能用,好不好用,耐不耐用,價格。其實這個邏輯也可以套用到MLCC的選型過程中:首先MLCC參數要滿足電路要求,其次就是參數與介質是否能讓系統工作在最佳狀态;再次,來料MLCC是否存在不良品,可靠性如何;最後,價格是否有優勢,供應商配合是否及時。許多設計工程師不重視無源元件,以為僅靠理論計算出參數就行,其實,MLCC的選型是個複雜的過程,并不是簡單的滿足參數就可以的。

選型要素

-參數:電容值、容差、耐壓、使用溫度、尺寸

-材質

-直流偏置效應

-失效

-價格與供貨

不同介質性能決定了MLCC不同的應用

-C0G電容器具有高溫度補償特性,适合作旁路電容和耦合電容

-X7R電容器是溫度穩定型陶瓷電容器,适合要求不高的工業應用

-Z5U電容器特點是小尺寸和低成本,尤其适合應用于去耦電路

-Y5V電容器溫度特性最差,但容量大,可取代低容鋁電解電容

MLCC常用的有C0G(NP0)、X7R、Z5U、Y5V等不同的介質規格,不同的規格有不同的特點和用途。C0G、X7R、Z5U和Y5V的主要區别是它們的填充介質不同。在相同的體積下由于填充介質不同所組成的電容器的容量就不同,随之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同,所以在使用電容器時應根據電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器。

相關作用

電路中的作用

在直流電路中,電容器是相當于斷路的。電容器是一種能夠儲藏電荷的元件,也是最常用的電子元件之一。

這得從電容器的結構上說起。最簡單的電容器是由兩端的極闆和中間的絕緣電介質(包括空氣)構成的。通電後,極闆帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質,所以整個電容器是不導電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質都是相對絕緣的,當物質兩端的電壓加大到一定程度後,物質是都可以導電的,我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿後,就不是絕緣體了。不過在中學階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當做絕緣體看。

但是,在交流電路中,因為電流的方向是随時間成一定的函數關系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,這個時候,在極闆間形成變化的電場,而這個電場也是随時間變化的函數。實際上,電流是通過場的形式在電容器間通過的。

在中學階段,有句話,就叫通交流,阻直流,說的就是電容的這個性質。

電容的作用:

1)旁路

旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進行放電。為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導緻的地電位擡高和噪聲。地電位是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。

2)去耦

去耦,又稱解耦。從電路來說,總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路要把電容充電、放電,才能完成信号的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較大,這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特别是芯片管腳上的電感,會産生反彈),這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作,這就是所謂的“耦合”。

去耦電容就是起到一個“電池”的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合幹擾。

将旁路電容和去耦電容結合起來将更容易理解。旁路電容實際也是去耦合的,隻是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關噪聲提高一條低阻抗洩防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF等;而去耦合電容的容量一般較大,可能是10μF或者更大,依據電路中分布參數、以及驅動電流的變化大小來确定。旁路是把輸入信号中的幹擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信号的幹擾作為濾除對象,防止幹擾信号返回電源。這應該是他們的本質區别。

3)濾波

從理論上(即假設電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1μF的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高後反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯了一個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低,通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網友形象地将濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會突變,由此可知,信号頻率越高則衰減越大,可很形象的說電容像個水塘,不會因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩沖了電壓。濾波就是充電,放電的過程。

4)儲能

儲能型電容器通過整流器收集電荷,并将存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40~450VDC、電容值在220~150000μF之間的鋁電解電容器(如EPCOS公司的B43504或B43505)是較為常用的。根據不同的電源要求,器件有時會采用串聯、并聯或其組合的形式,對于功率級超過10KW的電源,通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

内部結構

它的外表是陶瓷做的,但不止隻有一種,它還分玻璃電容、油紙電容、電解電容等。

通常所說的陶瓷貼片電容是指MLCC,即多層陶瓷片式電容(Multilayer Ceramic Capacitors)。

常規貼片電容按材料分為COG(NPO),X7R,Y5V,其引腳封裝有0201,0402,0603.0805.1206,1210,1812,1825,2225.

多層陶瓷電容(MLCC)是由平行的陶瓷材料和電極材料層疊而成。

貼片電容漏電情況

1、貼片電容外表髒污引起的外表絕緣下降,這類漏電電流不大,一般是微安級别,熱風吹一吹絕緣值會上升。n2、内部裂紋,有焊接引起的裂紋和MLCC制造不良自帶裂紋。這類裂紋引起的漏電電流會不斷升高,嚴峻時會引起部分爆破起火。n3、貼片電容容量比較大的經常會因為外部應力或熱沖擊使其呈現裂痕,導緻漏電流大。貼片電容漏電電流大和擊穿性質是相同的,漏電嚴重時就等同于擊穿。軸向電容所以兩種故障對電容電路的影響也是相似的。貼片電容擊穿後對直流構成開路,形成直流電路作業不正常。換句話說,當電容擊穿時通過丈量電路中有關測試點的直流電壓巨細,能夠發現電容是否擊穿或漏電。電容擊穿後隻對該電容部分電路産生影響。

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