Конденсатор керамический: Конденсатор керамический на 2.2 мкФ, 10 шт купить в Москве — цены, характеристики, отзывы

Содержание

Пленочные чип конденсаторы vs керамические конденсаторы

Пленочные чип конденсаторы необоснованно получили свое забвение уступив место бюджетным керамическим (MLCC) конденсаторам сери X7R, X5R, Y5R и др.

Попробуем восстановить статус-кво пленочных конденсаторов, описав их преимущества в сравнении с керамическими конденсаторами и побудить инженеров-электронщиков к более активному применению пленочных чип конденсаторов Panasonic.

Пленочные конденсаторы в чип корпусах, как и керамические (MLCC) конденсаторы, имеют многослойную структуру. Несмотря на схожую структуру пленочных конденсаторов с керамическими, пленочные конденсаторы обладают рядом преимуществ в сравнении с последними.

Рисунок 1. Структура пленочного чип конденсатора

Пленочные чип конденсаторы Panasonic изготавливаются на основе диэлектриков Полифениленсульфид (Polyphenylene sulfide (PPS)), Полиэтиленнафталат (Polyethylene naphthalate (PEN)) или Акрилового пластика (Acrylic resin).

Компания Panasonic предлагает 6 серий пленочных чип конденсаторов. В серии ECHU(X), ECHU(C) применен PPS материал, в сериях ECWU(X), ECWU(C), ECWU(V16) – PEN, и в серии ECPU(A) используется акриловый пластик.

Керамические конденсаторы в сравнении с пленочными конденсаторами имеют бОльшую удельную емкость, но в силу свойств бюджетной керамики, и наличия паразитных эффектов, таких как эффект DC-Bias (зависимость емкости от приложенного напряжения), зависимость емкости от температуры, которые нивелируют это преимущество. Принимая это во внимание, пленочные конденсаторы, обладающие меньшей удельной емкостью, но стабильной во всем диапазоне температур и рабочих напряжений, в ряде случаев могут конкурировать с MLCC.

Рисунок 2. Эффект DC-Bias (зависимость емкости от приложенного напряжения) керамического конденсатора

Рисунок 3. Зависимость емкости от температуры MLCC и пленочного конденсатора

Есть и еще один фактор, ограничивающий более широкое применение пленочных чип конденсаторов Panasonic, их рабочие напряжения не превышают 630 вольт прямого тока (VDC), в то время как керамические чип конденсаторы, представленные на рынке, имеют рабочие напряжения в единицы киловольт. Однако эффект DC-Bias и высокий коэффициент абсорбции керамических конденсаторов, в ряде случаев вызывают ограничения по их применению, особенно в высоковольтных цепях.

Рисунок 4. Диэлектрическая абсорбция пленочных и керамического конденсатора

Поэтому, применение пленочных чип конденсаторов в высоковольтных цепях полностью себя оправдывает, а их способность самовосстановления позволяет обеспечить максимальные уровни защиты высоковольтных цепей.

Рисунок 5. Тангенс угла потерь керамического и пленочного конденсатора

Отменные частотные характеристики пленочных конденсаторов обеспечиваются применением материалов, обладающих малым фактором рассеяния (Dissipation Factor) и малым тангенсом угла потерь, позволяющие сохранять основные характеристики в диапазоне частот до 10 МГц.

Рисунок 6. Зависимость импеданса пленочных конденсаторов от частоты

Стабильные частотные характеристики пленочных конденсаторов обеспечивают меньшие уровни искажения третьих гармоник, уменьшают уровни шума в широкой полосе частот и соответственно обеспечивают более высокую стабильность работы схемы.

Рисунок 7. Уровень искажения третьих гармоник керамического и пленочного конденсатора

Пленочные чип конденсаторы практически не заменимы в цепях ФАПЧ, так как имеют преимущества перед керамическими конденсаторами, в силу отсутствия пьезоэлектрического эффекта, не создают шум, они не поляризованы и как результат приводят к более быстрому времени блокировки сигнала (lockup time).

Рисунок 8. Время закрытия конденсаторов

Проблема пьезоэффекта, чувствительность к вибрациям, и механическая прочность керамических конденсаторов, может стать сильной «головной болью» разработчиков электроники. Обнаружить пьезоэффект и устранить проблему бывает не очень легко, а определить внутренне механическое повреждение керамического конденсатора, без применения специального оборудования невозможно. Причем механические повреждения керамических конденсаторов могут возникнуть как в ходе производства, транспортировки, так и в ходе пайки печатной платы и подготовки устройств к серийному выпуску.

Рисунок 9. Рентгеновский снимок дефекта керамического конденсатора

По данным исследовательского центра Eptac 30% выходящих из строя в процессе эксплуатации компонентов являются конденсаторы. При этом около 34% брака керамических конденсаторов отсеивается уже на производстве, около 25% керамических конденсаторов выходят из строя при механическом воздействии на конденсатор, 23% конденсаторов теряют свои функции в процессе пайки.

Мероприятия по дополнительному входному контролю конденсаторов и выходному контролю готовых плат или серийно выпускаемых устройств, а также сервисное обслуживание готовых устройств несут дополнительные временные и финансовые затраты, которые зачастую не учитываются при расчете стоимости комплектующих и могут составлять в разы более высокие фактические затраты.

Рисунок 10. Пьезоэффект керамических конденсаторов

Многие керамические материалы, используемые в качестве диэлектрика в бюджетных конденсаторах, включают титанат бария (BaTiOз), обладающий высокой диэлектрической проницаемостью и могут генерировать напряжение (проявлять пьезоэффект) при механических деформациях или акустических шумах. Многослойная структура пленочных чип конденсаторов Panasonic включают в себя слои алюминиевой фольги с прослойками диэлектрика из Полифениленсульфида, Полиэтиленнафталата или Акрилового пластика, исключающих пьезоэффект.

Рисунок 11. Ударные шумы (пьезоэффект) керамического конденсатора

Так, например, применение пленочных конденсаторов в аудиотрактах, является абсолютно оправданным. Пленочные конденсаторы обладают низкими гармоническими искажениями (Total Harmonic Distortion (THD)) и низкими уровнями шумов звукового диапазона, в сравнении с керамическими конденсаторами, что позволяет достигнуть высочайшего уровня звука аудиоустройств и применять пленочные конденсаторы в высококачественных устройствах класса D.

Рисунок 12. Шум керамического конденсатора в цепях переменного тока.

Рисунок 13. Уровень общих гармонических искажений конденсаторов (THD)

Уровень последовательно сопротивления (ESR) пленочных чип конденсаторов сопоставим с ESR керамических конденсаторов, что в свою очередь определяет допустимые значения тока пульсации и ограничения, связанные с тепловыделением конденсаторов. Взаимосвязанные с этим сроки жизни конденсаторов, позволяют смело утверждать о высокой надежности и длительном сроке жизни пленочных конденсаторов.

Срок жизни пленочных конденсаторов рассчитывается по формуле:

В качестве примера сделаем расчет времени жизни пленочного конденсатор используя следующие параметры:

  • Vs = 60% номинального напряжения, при температуре 65°C
  • Vo = 1.4Vs, при 85°C, время тестирования 1000 часов

В результате полученных расчетов срок жизни пленочного конденсатора при температуре 65°C, составляет более 150 000 часов. Полученные расчеты показывают, что пленочные конденсаторы Panasonic при достаточно жестких условиях эксплуатации, способны обеспечить надежную работу устройства в течение 17 лет.

Конечно, пленочные конденсаторы не могут в полной мере заменить керамические конденсаторы, в том числе и в силу разницы удельной емкости. Но во многих случаях, таких как, фильтрация пульсаций в DC/DC преобразователях, цепи сопряжения аудио трактов, ФАПЧ схемы высокочастотных трактов, схемs фильтрации и др., применение пленочных конденсаторов полностью обосновано.

Обладая высокой точностью, низкими токами утечки, высоким сопротивлением изоляции, низкой величиной абсорбции, высокой температурной стабильностью, пленочные конденсаторы могут применяются во времязадающих цепях, устройствах выборки и хранения или в системах с низким энергопотреблением.

Пленочные конденсаторы превосходят керамические конденсаторы по надежности, стабильности характеристик в широком частотном, температурном диапазоне и сохраняют свои свойства на протяжении всего срока жизни, что позволяет создавать высоконадежные устройства с гарантированно большим сроком эксплуатации, что особенно важно в ряде промышленных применений.

Краткие технические характеристики пленочных чип конденсаторов Panasonic

Серия

Емкость, uF

Напряжение, VDC

Точность, %

Тип диэлектрика

Рабочий диапазон температур, °C

Корпус

Размер, мм

ECWU(V16)

0.001…0.12

250

5

PEN

-55…+85

4833 (1913)

6041 (2416)

6050 (2420)

4.8×3.3

6.0×4.1

6.0×5.0

ECHU(X)

0.0001…0.22

16/50

2/5

PPS

-55…+125

1608 (0603)

2012 (0805)

3216 (1206)

3225 (1210)

4833 (1913)

6041 (2416)

1.6×0.8

2.0×1.2

3.2×1.6

3.2×2.5

4.8×3.3

6.0×4.1

ECHU(C)

0.01…0.22

100

2/5

PPS

-55…+105

4833 (1913)

6041 (2416)

7150 (2820)

7163 (2825)

4.8×3.3

6.0×4.1

7.1×5.0

7.1×6.3

ECWU(X)

0.001…0.01

100

5

PEN

-55…+105

3216 (1206)

3225 (1210)

3.2×1.6

3.2×2.5

ECWU(C)

0.001…1.0

100/250/630

5/10

PEN

-40…+85

4833 (1913)

6041 (2416)

6050 (2420)

7150 (2820)

7163 (2825)

7755 (3022)

9863 (3925)

4.8×3.3

6.0×4.1

6.0×5.0

7.1×5.0

7.1×6.3

7.7×5.5

9.8×6.3

ECPU(A)

0.1…1.0

16/50

20

Acrylic resin

-40…+105

2012 (0805)

3216 (1206)

3225 (1210)

2.0×1.2

3.2×1.6

3.2×2.5

Доступность:

Пленочные чип конденсаторы Panasonic серий ECHU(X), ECHU(C), ECWU(X), ECWU(C), ECWU(V16), ECPU(A) находятся в массовом производстве и доступны для заказа с короткими сроками поставок.

Ресурсы:

 

Керамические конденсаторы, теория и примеры

Определение и общие сведения о керамических конденсаторах

В настоящее время существует широкий выбор разных типов конденсаторов. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки. Некоторые из них имеют большую емкость, другие работают при высоких напряжениях, третьи имеют малый ток утечки, четвертые обладают небольшой индуктивностью. Преимущества того или иного типа конденсатора определяет их области использования.

Когда говорят о керамике в конденсаторах, то имеют в виду материалы, которые имеют структуру схожую с обожженной глиной, однако глины в таких материалах нет или ее крайне мало. В керамических конденсаторах диэлектриком в настоящее время часто является высококачественная керамика: ультрафарфор, тиконд, ультрастеатит и др. Обкладкой служит слой серебра, нанесенный на поверхность.

Керамические конденсаторы стали обычным элементом для почти любой электронной схемы. Их используют там, где необходимо работать с сигналами изменяющейся полярности, важны частотные характеристики, небольшие потери при утечке, малые размеры и невысокая стоимость.

Керамические конденсаторы делят на конденсаторы с постоянной емкостью и подстроечные.

Большую группу конденсаторов составляют керамические конденсаторы с сегнетоэлектриком в качестве диэлектрика, который имеет высокую диэлектрическую проницаемость. Дисковые сегнетоэлектрические керамические конденсаторы изготавливают в виде круглых керамических пластинок, имеющих обкладки из тонкого слоя серебра. Имеются керамические трубчатые конденсаторы, которые представляют собой трубку с тонкими стенками, поверхности которой покрывают слоем серебра.

Керамические конденсаторы используют в разделительных цепях усилителей высокой частоты. Керамические конденсаторы устойчивые к перепадам температуры применяют в контурах генераторов.

Подстроечные керамические конденсаторы служат для подстройки колебательных контуров. Такой конденсатор имеет в составе основание (статор) из керамики и керамический ротор (подвижный диск). Ротор при помощи оси прикрепляется к статору и может вращаться. Обкладки из серебра имеют форму секторов, их наносят и на статор и на ротор. Емкость такого конденсатора изменяется при вращении обкладок. Существуют керамические подстроечные конденсаторы и в виде трубки. Одна из обкладок трубчатого построечного конденсатора — это стационарный металлический стержень с винтовой нарезкой, который наносят на внутреннюю поверхность трубки. Емкость такого конденсатора изменяют за счет ввода (вывода) стержня из трубки при помощи отвертки.

Долгое время керамические конденсаторы были приборами с малой емкостью из-за проблем технологии производства.

Керамические конденсаторы могут короткое время выдерживать перегрузки по напряжению, которые во много раз превышают номинальное рабочее напряжение.

К недостаткам керамических конденсаторов относят: сильную зависимость диэлектрической проницаемости (соответственно емкости) от температуры и разности потенциалов на обкладках. В настоящее время существуют керамические конденсаторы с диэлектриком (X7R), который позволяет работать элементу в диапазоне температур от -55oС до 125oС, но такой конденсатор является довольно дорогостоящим на сегодняшний момент.

Керамические однослойные конденсаторы

Керамические однослойные конденсаторы встречаются обычно в виде дисков. Они имеют относительно большую емкость при малых размерах. Она составляет от 1пФ до 220 нФ. Максимальное рабочее напряжение обычно составляет не более 50 В . Такие конденсаторы имеют малый ток утечки и низкую индуктивность, могут работать при высокой частоте и имеют большую стабильность емкости при повышении температуры. Данные конденсаторы можно применять в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.

Керамические многослойные конденсаторы

Электрическая емкость плоского конденсатора, который содержит N слоев диэлектрика толщина каждого , соответствующая диэлектрическая проницаемость i-го слоя , равна:

   

где S – площадь активной части одного электрода. Из выражения (1) следует, что ёмкость многослойного конденсатора можно увеличивать, если уменьшать толщину слоев диэлектрика (керамических пластин), увеличивая число слоев, диэлектрическую проницаемость керамики, активную площадь. Можно создавать конденсаторы с несколькими выводами. При этом следует учесть, что уменьшение единичного слоя диэлектрика ведет к барьера напряжения для пробоя. Увеличение активной площади неизбежно ведет к росту габаритов конденсатора. Кроме того, увеличение диэлектрической проницаемости керамики ухудшает температурную стабильность и вызывает существенную зависимость емкости конденсатора от напряжения.

Многослойные керамические конденсаторы используют для поверхностного монтажа в схемах для подавления пульсаций, деления электрического сигнала на постоянную и переменную компоненты.

Для создания малых многослойных конденсаторов применяют керамику на основе и .

Примеры решения задач

Преимущества танталовых и керамических конденсаторов

Танталовые (Ta) конденсаторы и многослойные керамические конденсаторы (МКК) – два типа широко распространенных конденсаторов, которые применяются в широком ряде электронных устройств. Хотя обе эти технологии выполняют одинаковую функцию, конденсаторы очень различаются по конструкции, использованным материалам и эффективности при разных условиях. Следовательно, разработчик должен понимать их относительные преимущества друг перед другом, чтобы сделать правильный выбор.

Базовые сведения

Понимание рабочих характеристик танталовых и многослойных керамических конденсаторов, в т. ч. надежности использования и реакции на изменение температуры и напряжения, типовых параметров испытаний и того, как были усовершенствованы конденсаторы каждого из этих типов, позволяет создавать дееспособные электронные устройства.

Начнем с базовых понятий. Для расчета емкости конденсатора используется формула:

C = εR ∙ ε0 ∙ (S/d),

где C – емкость, Ф; S – площадь перекрытия двух пластин, м2; εR – относительная диэлектрическая проницаемость среды; ε0 – диэлектрическая проницаемость вакуума; d – расстояние между пластинами (или толщина диэлектрика), м.

 

Танталовые конденсаторы

Высокая емкость танталовых конденсаторов достигается за счет сочетания нескольких факторов, включая использование пятиокиси тантала (Ta2O5, εR = 27) в качестве диэлектрика, большой площади поверхности пластин и очень тонкому слою ди­электрика. Положительно заряженная пластина танталового конденсатора состоит из прессованного и спекшегося в виде гранул танталового порошка. Эти гранулы обладают хорошей пористой структурой, суммарно обеспечивая большую поверхностную площадь пластины (см. рис. 1). Коэффициент осаждения диэлектрического слоя Ta2O5 составляет 17 Å/В. Поскольку толщина диэлектрика пропорциональна приложенному напряжению, создается очень тонкий диэлектрические слой, что обеспечивает большое значение емкости.

Рис. 1. Поверхностная площадь диэлектрика анода танталового конденсатора в сравнении с его исходным размером

 

Виды танталовых конденсаторов

Для приложений с поверхностным монтажом на плату компания AVX выпускает танталовые конденсаторы двух видов с катодами на основе двуокиси марганца MnO2, благодаря чему обеспечивается функция самовосстановления (см. рис. 2). В прессованном конденсаторе, имеющем более традиционную конфигурацию, танталовый провод впрессован в обкладки, благодаря чему создается положительное соединение со схемой. Более новая и компактная конфигурация в виде микросхемы (см. рис. 2б) появилась на рынке позже. Конденсаторы с этой конфигурацией применяются в системах с высокой плотностью компонентов. В этой конфигурации, в которой используется подложка с танталовым прессованным и запеченным на ее поверхности порошком, положение отдельных анодов задается с помощью высокоточной резки.

Рис. 2.
а) формованный конденсатор;
б) танталовый конденсатор в виде микросхемы

У конденсаторов обоих рассматриваемых типов – одинаковые базовые элементы. Эти конденсаторы, предназначенные для высокоточных систем, обеспечивают максимальную надежность.

 

Керамические конденсаторы

В отличие от танталовых, у керамических конденсаторов меньше суммарная площадь пластин и значительно толще слои (см. рис. 3). Однако эти недостатки компенсируются диэлектрическими материалами с намного большей ди­электрической проницаемостью. Диоксид титана (εR ~ 86–173) и титанат бария (εR ~ 1250–10000) – два наиболее распространенных диэлектрика, используемых в МКК.

Рис. 3. Конструкция многослойного керамического конденсатора

Керамические конденсаторы Class 1 и Class 2

Керамические конденсаторы Class 1 имеют наибольшую стабильную емкость относительно приложенного напряжения, температуры и до некоторой степени – частоты. Базовыми элементами этих конденсаторов являются параэлектрики, например диоксид титана, модифицированные такими добавками как цинк, цирконий и ниобий, которые обеспечивают требуемую характеристику емкости, свойственную танталу. Удельная емкость керамических конденсаторов Class 1 – наименьшая среди других керамических конденсаторов за счет относительно низкой диэлектрической проницаемости (6–200) параэлектрика. У этих компонентов также сравнительно малая емкость.

Керамические конденсаторы Class 2, в которых применяются ферроэлектрики, например титанат бария (BaTiO), модифицируются с помощью силиката алюминия, силиката магния и оксида алюминия. У этих материалов – более высокая диэлектрическая проницаемость, чем у конденсаторов Class 1 (~ 200–14000 в зависимости от напряженности поля), и более высокая удельная емкость. Однако у конденсаторов Class 2 больше отклонения емкости от номинальных значений и хуже стабильность. Емкость этих конденсаторов имеет нелинейный характер, который зависит от рабочей температуры, приложенного напряжения и изменяется с течением времени, что может отражаться на характеристиках изделия.

Коды диэлектриков у керамических конденсаторов

 Диэлектрики керамических конденсаторов определяются трехсимвольным кодом EIA, в котором указывается стабильность емкости материала в установленном температурном диапазоне. Например, керамические конденсаторы, в которых используются ди­электрики X5R, работают в диапазоне температуры –55…85°C при допустимых вариациях емкости ±15% в указанном диапазоне и имеют небольшую нелинейность.

Конденсатор с материалом, использование которого обеспечивает устройству ту же, что и у X7R, или лучшую температурную характеристику, изменение емкости в пределах ±15% в диапазоне –55…125°C, можно считать конденсатором X7R. У X7R, как и у конденсатора с диэлектриком любого другого типа, отсутствует спецификация на коэффициент напряжения. Производитель может называть конденсаторы в соответствии с диэлектрическими кодами X7R, X5R и т. д. и их температурным коэффициентом независимо от того, насколько плох коэффициент напряжения. В таблице 1 приведены коды EIA диэлектриков для керамических конденсаторов. Например, требуется выбрать конденсатор, у которого емкость, указанная при 25°C, повышается или уменьшается не более чем на 7,5% в диапазоне температуры –30…85°C. Этому требованию соответствует конденсатор с кодом Y5F.

Таблица 1. Коды EIA диэлектриков для керамических конденсаторов – процентное изменение емкости в указанном диапазоне температур
RS198 Диапазон температуры
Х7 –55…125°С
Х6 –55…105°С
Х5 –55…85°С
Y5 –30…85°С
Z5 10…85°С
Код Изменение емкости, %
D ±3,3
E ±4,7
F ±7,5
P ±10
R ±15
S ±22
T 22, –33
U 22, –56
V 22, –82

Температурные характеристики танталовых и керамических конденсаторов

 На рисунке 4 показана типовая температурная характеристика танталового конденсатора, а также керамического конденсатора Class 2 (X7R) и керамического конденсатора Class 1 (NP0 или C0G). У танталового конденсатора емкость изменяется линейно в зависимости от температуры: с –5% при –55°C до более чем 8% при 125°C. У керамических конденсаторов Class 2 – самая нелинейная зависимость от температуры, однако ее можно сделать линейной в приложениях, работающих в узком температурном диапазоне, учтя эту характеристику при проектировании схемы.

Рис. 4. Изменение емкости диэлектрических материалов танталовых и керамических конденсаторов Class 1 и Class 2 в зависимости от температуры

Зависимость от напряжения

У танталовых конденсаторов не только линейная температурная характеристика, но и отсутствует нестабильность емкости в зависимости от приложенного напряжения. В отличие от танталовых конденсаторов, емкость керамических конденсаторов Class 2 меняется с приложенным напряжением, т. к. диэлектрическая проницаемость их материала падает с ростом напряжения (см. рис. 5). Поскольку эти изменения относительно линейные, их легко учесть при проектировании, однако в некоторых случаях из-за применения материалов с более высокой диэлектрической проницаемостью емкость может меняться более чем на 70% от исходной величины при работе вблизи номинального напряжения.

Рис. 5. Зависимость емкости керамических конденсаторов Class 2 (X5R) от приложенного напряжения

 

Износ танталовых и керамических конденсаторов

Емкость керамических конденсаторов Class 2 с течением времени уменьшается по логарифмическому закону, что обусловлено их износом (см. рис. 6). Из-за деградации поляризованных участков ферроэлектриков со временем уменьшается диэлектрическая проницаемость, в результате чего уменьшается емкость керамических конденсаторов Class 2. У танталовых конденсаторов старение не происходит – на текущий момент нет известного нам механизма износа, аналогичного тому, который наблюдается у керамических конденсаторов.

Рис. 6. Изменение со временем емкости конденсаторов Class 2 с диэлектриками X5R и X7R

Сопротивлением изоляции (IR) является сопротивление, измеренное на диэлектрике конденсатора. По мере увеличения емкости (и, следовательно, площади диэлектрического материала), IR увеличивается. Этот показатель (IR∙C, или RC) часто указывается в единицах Ом∙Ф, а чаще как МОм. Ток утечки определяется путем деления номинального напряжения на сопротивление изоляции. В таблице 2 сравниваются значения сопротивления изоляции керамических конденсаторов.

Таблица 2. Сравнение сопротивления изоляции (IR) керамических конденсаторов с утечкой постоянного тока (DCL) танталовых конденсаторов
Производитель Изделие Диэлектрик Сопротивление изоляции Эквивалент DCL/C∙V*
AVX X7R 1000 МОм∙мкФ 0,001C∙V
AVX X5R 0,002C∙V
B коммерческое (COTS) X7R 0,002C∙V
B коммерческое X7R 0,002C∙V
B коммерческое X5R 0,002C∙V
C высоконадежное X7R 0,001C∙V
C высоконадежное X5R 0,001C∙V
C коммерческое X7R 0,002C∙V
C коммерческое X5R 0,002C∙V
Тип. танталовый коммерческое Ta2O5 0,01C∙V
Высоконадежный танталовый AVX HRC5000/HRC6000 Ta2O5 0,0025C∙V

* DCL – утечка постоянного тока; C∙V – произведение номинальной емкости на номинальное напряжение.

Для керамических конденсаторов, как правило, указывается сопротивление изоляции, а для танталовых компонентов – утечка постоянного тока (DCL). Эти единицы измерения являются эквивалентными, а соответствующее преобразование осуществляется с помощью закона Ома.

Испытания на износ

В таблице 3 описаны условия проведения испытаний на износ керамических и танталовых конденсаторов разных типов, выполненные несколькими производителями, а также представлены допустимые изменения сопротивления изоляции и величины DCL/C∙V. Видно, что условия проведения этих испытаний не стандартизованы, и потому напрямую трудно сравнивать с высокой точностью параметры керамических конденсаторов разных производителей, а прямые сравнения между керамическими и танталовыми конденсаторами фактически невозможны за исключением нескольких компонентов с очень высокой номинальной емкостью.

Таблица 3. Различия между результатами испытаний на износ керамических и танталовых конденсаторов
AVX X7R 125°С, 2 ∙ ном. В, 1000 ч 0,3 ∙ исходное предельное значение 0,003C∙V
AVX X5R 85°С, 2 ∙ ном. В, 1000 ч 0,3 ∙ исходное предельное значение 0,006C∙V
B X7R 125°С, 2 ∙ ном. В, 1000 ч 0,1 ∙ исходное предельное значение 0,020C∙V
B X5R 85°С, 2 ∙ ном. В*, 1000 ч 0,1 ∙ исходное предельное значение 0,020C∙V
C X7R 125°С, 2 ∙ ном. В**, 1000 ч 100 Ом∙Ф 0,1C∙V
C X5R 85°С, 2 ∙ ном. В***, 1000 ч 100 Ом∙Ф 0,1C∙V
Тип. танталовый Ta2O5 0,01C∙V в течение 2000 ч
Высоконадежный танталовый AVX Ta2O5

0,0025C∙V в течение 1000 ч;
0,005C∙V в течение 2000 ч

* 1,5 ∙ ном. В для 0603 ≥ 1 мкФ; 0805 ≥ 4,7 мкФ; 1206 ≥ 2,2 мкФ.
** 1,5 ∙ ном. В для 0603 ≥ 1 мкФ, 10 и 16 В; 0805 ≥ 4,7 мкФ, 10 В.
*** 1,5 ∙ ном. В для 0603 ≥ 4,7 мкФ, 6,3 и 10 В; 0805 ≥ 22 мкФ, 6,3 В; 1206 ≥ 47 мкФ 6,3 В.

В таблице 4 сравниваются основные параметры танталовых и керамических конденсаторов.

Таблица 4. Сравнение параметров танталовых и керамических конденсаторов
Параметр Танталовый конденсатор Керамический конденсатор
ESR ×
Удельная эффективность ×
Диапазон температуры ×
Малая индуктивность   ×
Зависимость от смещения по постоянному току ×
Микрофонный (пьезоэлектрический) эффект ×
Фильтрация высокой частоты ×
Характеристика износа ×

Из-за того, что между большинством методов испытаний танталовых и керамических конденсаторов имеются существенные различия, прямое сравнение их характеристик трудно провести на основе данных, полученных из специальной литературы и технических описаний. Компания AVX выполнила следующее тестирование, обеспечивающее более непосредственное сравнение характеристик этих компонентов.

 

Сравнительное тестирование танталовых и керамических конденсаторов

Инженеры компании AVX отобрали образцы танталовых и керамических конденсаторов с наиболее типовыми и часто используемыми параметрами. Эти компоненты применяются в медицинской технике и высоконадежных приложениях:

  • танталовые конденсаторы TBCR106K016CRLB5000: 10 мкФ, 16 В, типоразмер 0805;
  • керамические конденсаторы MQ05YD106KGT1AN: 10 мкФ, 16 В, типоразмер 0805, диэлектрик X5R.

Благодаря тому, что план тестирования был единым для всех компонентов, параметры испытаний (значения тестовой частоты и смещения по прямому току, время выдержки после испытаний на воздействие внешних факторов и т. д.) тщательно соблюдались, фиксировались и сравнивались для конденсаторов обоих типов:

  • температурная стабильность (MILPRF‑55365) – 13 шт.;
  • термический удар (MIL-STD‑202 Method 107) – 40 шт.;
  • влагостойкость (MILSTD‑202 Method 106) – 40 шт.

Большинство результатов испытаний показало сходство между керамическими и танталовыми конденсаторами. Например, у керамических конденсаторов выше температурная стабильность эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), и утечка постоянного тока (DCL) меньше зависит от температуры, тогда как у танталовых конденсаторов от температуры меньше зависит емкость. Емкость танталовых конденсаторов увеличивается при повышенной температуре, а у керамических компонентов она уменьшается при тех же условиях. Кроме того, испытания на влагостойкость и термический удар показали устойчивую работу и тех, и других компонентов.

 

Выводы

Керамические и танталовые конденсаторы обладают теми несколькими преимуществами, которые востребованы в эффективных и высоконадежных электронных системах в разных областях применения. Поскольку конденсаторы обоих типов значительно различаются по своему составу, материалам и функциональным характеристикам, выбор той или иной технологии зависит от нужд конкретных приложений и требований. Таким образом, инженеры должны принимать в расчет возможные последствия своего выбора уже на ранних этапах проектирования.

Что делает многослойные керамические конденсаторы разными?

Добавлено 15 июля 2018 в 14:07

Сохранить или поделиться

Вы можете обнаружить, что многослойные керамические конденсаторы (MLCC, Multilayer Ceramic Capacitors) доступны в широком диапазоне корпусов, размеров и диэлектрических материалов. В зависимости от их характеристик эти конденсаторы разделены классификацией диэлектриков на классы I, II и III. Существует несколько типов диэлектриков, каждый из которых имеет различные характеристики. Данная статья представляет различия между классами MLCC конденсаторов в характеристиках смещения постоянным напряжением, старения и пьезоэлектрического шума, присущих многим керамическим конденсаторам.

Обозначения

Стандарт 198 Американского союза электроники (EIA, Electronic Industries Alliance) определяет температурный коэффициент емкости (ТКЕ, он же TCC, temperature coefficient of capacitance) керамических конденсаторов. При использовании этих определений вы увидите такие обозначения диэлектриков MLCC конденсаторов, как Y5V, X7R и C0G. Каждая буква здесь имеет значение. Вы можете использовать таблицы ниже для расшифровки этих обозначений.

ppm – милионная доля, 10-6.

Расшифровка маркировки многослойных керамических конденсаторов (MLCC) с диэлектриками класса 1
БукваЗначащее число температурного коэффициента, ppm/°CЦифраМножитель значащего числаБукваДопустимое отклонение температурного коэффициента, ±ppm/°C
C00–1G30
B0,31–10H60
L0,82–100J120
A0,93–1000K250
M1,04–10000L500
P1,55+1M1000
R2,26+10N2500
S3,37+100  
T4,78+1000  
U7,59+10000  
Расшифровка маркировки многослойных керамических конденсаторов (MLCC) с диэлектриками классов 2 и 3
БукваМинимальная температура (°C)ЦифраМаксимальная температура (°C)БукваМаксимальное изменение емкости в температурном диапазоне (%) 
Z+102+45A±1,0Класс 2
Y–304+65B±1,5
X–555+85C±2,2
  6+105D±3,3
  7+125E±4,7
  8+150F±7,5
  9+200P±10
    R±15
    S±22
    *Lот +15 до –40
    Tот +22 до –33Класс 3
    Uот +22 до –56
    Vот +22 до –82

Класс I

Иногда называемые как NP0, C0G считаются ультрастабильными. Используя таблицу для расшифровки «имени», мы можем увидеть, то ТКЕ для C0G составляет ±30 ppm/°C (±30 миллионных долей на градус Цельсия) в номинальном температурном диапазоне. Другими словами, емкость C0G будет меняться незначительно из-за изменений температуры.

Промышленные конденсаторы C0G от KEMET изготавливаются с использованием уникального состава цирконата кальция. Этот материал является параэлектрическим, что обеспечивает его стабильность при прикладывании постоянного напряжения.

Поскольку классификация не определяет используемый материал, другие производители могут использовать различные составы или разные наборы материалов.

Классы II и III

Диэлектрики классов II и III используют немного отличающуюся от класса I систему именования.

  1. Первая буква представляет собой самую низкую температуру.
  2. Вторая цифра представляет собой максимальную температуру.
  3. Третья буква указывает максимальное изменение емкости, которое будет происходить между минимальной и максимальной температурами в заданном диапазоне.

Например, давайте рассмотрим X7R в таблице классов II/III. X означает –55°C, 7 означает +125°C, а R означает изменение емкости ±15% в пределах указанного температурного диапазона.

Разница между классами II и III заключается в том, насколько емкость будет изменяться при определенной температуре. Как правило, в качестве диэлектрика классов II и III используется титанат бария. Данный материал является сегнетоэлектриком, который является источником нестабильности емкости.

Зависимость относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика от температуры

По мере увеличения класса некоторые из отрицательных характеристик диэлектрика усиливаются.

Изменения при прикладывании напряжения

Термины «смещение постоянным напряжением» или «коэффициент напряжения» относятся к потерям емкости при прикладывании напряжения. Этот эффект наблюдается в сегнетоэлектрических материалах, таких как титанат бария, используемый в большинстве конденсаторов X5R и X7R. В зависимости от состава диэлектрика эти конденсаторы могут потерять более 70% номинальной емкости при прикладывании напряжения!

Одним из способов достижения меньших размеров SMD конденсаторов при сохранении того же уровня емкости является уменьшение толщины диэлектрика. Это различие в конструкции приводит к тому, что более высокое напряжение дает бо́льшую потерю емкости.

K-SIM от KEMET позволяет моделировать напряжение на керамическом конденсаторе при прикладывании постоянного напряжения. Эта утилита также может отображать ожидаемое изменение емкости при прикладывании напряжения. Она доступна на ksim.kemet.com.

Диэлектрики класса I не реагируют на смещение по постоянному напряжению, особенно те, которые изготовлены с использованием цирконата кальция.

Старение

Старение – еще одна характеристика, проявляемая сегнетоэлектриками, или диэлектриками классов II и III. При изготовлении керамического конденсатора диэлектрик подвергается воздействию температур более 1000°C. Для устройств из титаната бария температура Кюри может находиться в диапазоне от 130°C до 150°C, в зависимости от конкретного состава.

При воздействии температуры Кюри кристаллическая структура выравнивается в тетрагональную форму. После охлаждения кристаллическая структура керамики изменяется до кубической. По мере этих изменений структуры также изменяется диэлектрическая проницаемость материала.

Со временем емкость будет продолжать снижаться. Можно перезагрузить этот цикл старения путем «перезагрузки» материала, подвергнув его температуре Кюри.

Как правило, вы можете найти скорость старения для определенного типа компонента в каталоге. Ниже приведен пример коэффициентов старения.

Показатели старения многослойных керамических конденсаторов (MLCC)
EIA кодPME – электроды из драгоценных металлов
BME – электроды из недрагоценных металлов
Типовое старение
(% / порядок часов)
Типовое время оценки
(час)
C0GPME/BME0не доступно
X7RBME2,01 000
X5RBME5,048
Изменение емкости многослойных керамических конденсаторов (MLCC) при старении

Старения может изменяться в зависимости от серии компонентов, поэтому смотрите технические описания.

Микрофонный эффект

Наконец, кристаллическая структура титаната бария придает керамике свою пьезоэлектрическую, или микрофонную, характерную особенность. Когда к диэлектрическому материалу применяются внешние напряжения, молекулы титаната начинают колебаться назад и вперед. Электрические сигналы могут механически деформировать диэлектрик. Эта деформация, или движение, создает характерный «жужжащий» шум, который слышат некоторые пользователи при использовании керамических конденсаторов в своих проектах.

Пьезоэлектрический эффект

Пьезоэлектричество, также называемое пьезоэлектрическим эффектом, представляет собой способность материала генерировать напряжение и/или электрический сигнал (шум) при воздействии внешнего механического напряжения или вибрации.

По аналогии с термином «микрофонный», многослойные керамические конденсаторы (MLCC), построенные из сегнетоэлектрических материалов, являются по своей природе пьезоэлектрическими и могут преобразовывать внешнее напряжение, подобно тому, как микрофон преобразует звук, в электрический сигнал.

Пьезоэлектрический эффект многослойных керамических конденсаторов (MLCC)

Электрострикция

Электрострикция – это поведение всех диэлектриков, в которых материал испытывает механическую деформацию, или изменение формы, под воздействием электрического поля. Керамические диэлектрики классов II и III производятся с использованием сегнетоэлектрических материалов, которые проявляют большее влияние электрострикционного движения. Вы знаете эти керамические конденсаторы как типы X7R, X5R, Z5V и Y5V.

Когда происходит механическая деформация, результатом может быть звуковое излучение, такое как слышимый гул (т.е. «пение»).

Несколько конденсаторов, установленных на плате близко друг к другу, могут усиливать звук до такой степени, что он станет заметным.

Эффект электрострикции – «поющий» конденсатор

Заключение

Емкость на этикетке, возможно, не является той емкостью, которую вы в итоге получите. Характеристики, обсуждаемые в данной статье, могут изменить величину емкости, которая будет иметь место во время работы или срока службы вашей системы.

Конечно, этот пост не является полным описанием различий между керамическими диэлектриками. Существуют и другие тонкие различия, которые необходимо учитывать при использовании керамических конденсаторов. Но эта информация должна стать хорошей отправной точкой при выборе подходящего керамического конденсатора (MLCC).

Оригинал статьи:

Теги

MLCC (многослойный керамический конденсатор)TCC / ТКЕ (температурный коэффициент емкости)Керамический конденсаторКлассы керамических конденсаторовКодовое обозначениеКонденсаторКонденсатор C0G / NP0Конденсатор X7RКонденсатор Y5VПоющий конденсаторПьезоэлектрический эффектСрок службы компонентовШумЭлектрострикция

Сохранить или поделиться

Каталог продукции — Пассивные элементы — Конденсаторы — Конденсаторы керамические выводные — Конденсаторы керамические дисковые

Каталог продукции

Обновлен: 17.07.2021 в 20:30

  • Aвтоматика, Робототехника, Микрокомпьютеры
  • Акустические компоненты
  • Блоки питания, батарейки, аккумуляторы
  • Датчики
  • Двигатели, вентиляторы
  • Измерительные приборы и модули
  • Инструмент, оборудование, оснастка
    • Аксессуары для пайки
    • Антистатические принадлежности
    • Бокорезы, ножницы, резаки
    • Дрели, фрезеры, бормашины
    • Жала для паяльников и станций
    • Инструмент для зачистки изоляции
    • Инструмент для обжима
    • Лупы, микроскопы
    • Нагреватели инфракрасные
    • Ножи, скальпели
    • Отвёртки
    • Отсосы для припоя
    • Паяльники газовые и горелки
    • Паяльники электрические
    • Паяльные станции и ванны, сварочные автоматы
    • Пинцеты, зажимы
    • Плоскогубцы, круглогубцы
    • Подставки для паяльников и штативы
    • Принадлежности для паяльников и станций
    • Прочий инструмент и оснастка
    • Сверла, фрезы, боры
    • Термоклеевые пистолеты
    • Тиски, станины
    • Штангенциркули, линейки
  • Источники света, индикаторы
  • Кабель, провод, шнуры
  • Коммутация, реле
  • Конструктивные элементы, корпуса, крепеж
  • Материалы и расходники
  • Пассивные элементы
  • Полупроводниковые приборы, микросхемы, радиолампы
  • Разъёмы, клеммы, соединители, наконечники
  • Текстолит, платы
  • Товары бытового назначения
  • Трансформаторы, сердечники, магниты
Информация обновлена 17.07.2021 в 20:30

Вид:

Сортировка:

По наличиюпо алфавитупо цене

Кол-во на странице: 244860120

Конденсаторы керамические

Расширенный поиск

Название:

Артикул:

Текст:

Выберите категорию:

Все Гальваника, химическая металлизация в домашних условиях » Блескообразующие добавки » Реактивы для гальваники и металлизации » Материалы для изготовления электродов (анодов) » Наборы реактивов для самостоятельного приготовления электролитов меднения, никелирования, цинкования » Наборы реактивов для химической металлизации металлов и пластмасс » Источники питания для экспериментов по гальванике Радиодетали (поштучно) » Транзисторы »» Полевые »» IGBT »» Биполярные » Резисторы выводные » Диоды » Микросхемы »» Драйверы »» Стандартная логика »» Операционные усилители »» Усилители мощности »» Генераторы и ШИМ-контроллеры »» Интегральные стабилизаторы напряжения »» Прочие микросхемы »» Оптроны »» Панельки для микросхем »» Приемо-передатчики »» Светодиодные драйверы »» Микроконтроллеры »» Компараторы » Конденсаторы »» Электролитические конденсаторы »» Конденсаторы керамические »» Конденсаторы многослойные керамические »» Высоковольтные и прочие конденсаторы » Стабилитроны » Тиристоры, симисторы » Светодиоды » Клеммники, клеммы, гнезда на плату » Ферритовые изделия » Термовыключатели » Выключатели, переключатели, кнопки » Динамические головки » Резисторы NTC » мосты диодные » Солнечные элементы » Кварцевые резонаторы и фильтры » Дисплеи и индикаторы » Элементы защиты (предохранители, варисторы и др.) » Индуктивности Наборы деталей » Наборы резисторов выводных » Наборы конденсаторов выводных » Наборы диодов, стабилитронов » Наборы светодиодов » Наборы транзисторов » Набор резисторов подстроечных » Наборы индуктивностей Модули встраиваемые » Вольтметры » Ампервольтметры » Термометры » Термостаты » Регулируемые стабилизаторы напряжения » Блоки питания » Частотомеры » Часы цифровые » Регуляторы мощности » Усилители мощности » Зарядные устройства » Многофункциональные тестеры радиодеталей » МР3 плееры Электронные конструкторы » Лампы энергосберегающие многосветодиодные » Усилители мощности и мультимедия » Часы электронные » Переговорные устройства » Частотомеры » Генераторы частоты » Радиопроемники и радиомикрофоны » Преобразователи DC-DC и блоки питания » Конструкторы приборов и тестеров » Стробоскопы Провод, кабель » Держатель для кабеля самоклеящийся » Кабель акустический » Кабель соединительный » Сетевые фильтры » Шнуры сетевые с вилкой Инструмент » Измерительные приборы » Сверла, цанги » Паяльники Расходные материалы » Припой и флюсы » Теплоизоляторы » Средства для изготовления печатных плат » Держатели кабельные самоклеящиеся, кабельные стяжки » Эпоксидный клей » Термоусадка, изолента » Батарейки, аккумуляторы » Термоусадочная трубка »» Смазки » Пасты ГОИ Фонари, аккумуляторы, зарядные устройства » Фонари мощные » Аккумуляторы »» тип 18650 »» тип АА »» тип ААА »» Держатели для аккумулятора и батарей » Зарядные устройства » Адаптеры питания Магниты » Ферритовые » Неодимовые

Производитель:

Все»СЭМ.М»AcmeAdidasAdvance TecnologyAgent ProvocateurAll ELECTRONICS MALLAMDANTAAntonio BanderasAppleArmand BasiBoyangBTCBurberryChangchinaContinentalCrocsCrosbyDC ShoesDefenderDellDiotec SemiconductorDisneyELDOERELECAEpcosEpistarEstonеFairchildFairchild SemiconductorHitachiHPHTCINCITYInfineon TechnologiesINTELInternational RectifierIRJiangsu ChangjiangK&KKangaROOSKE LI Trade ElectronicKE LI Trade Electronic CoKeLI ElectronicsKFZLenovoLGLINEARLogitechMaximMerrellMezaguzMichelinMicrochipMONDIGOMonster HighMulticompMy Little PonyNECNeohitNikeno trademarkNokiaNOVANXPNXP SemiconductorON SemicondactorsON SemiconductorPantechParityPower CubePremierQIMAIRenaissanceRichterRubber DuckRugearSamsungSEMICONDUCTORSemtechSharpSiemensSTST MicroelectronicsSTEFANO FERRISvenTaiwan SemiconductorTargusTexas InstrumentsTexetTHOMAS MUNZTop SecretToshibaUnisonic TechnologiesVENTVictory electronicVictory electronicsVishayVitacciДонецкЗебракитайКНРЛеонет маркинет торглвой маркинет торговой маркинет трговой маркиНПП СЭМ.МОбувь для всех ЛТДОбувьТрейдОдежда для всех ЛТДОдеждаТрейдПлескаваПроизводитель №1Производитель №2Производитель №3РоссияС хранения, но не б/уСаранский Завод Точных ПриборовсингапурТайваньТарисТВОЕТК Универсум

Новинка:

Вседанет

Спецпредложение:

Вседанет

Результатов на странице:

5203550658095

Закрыть

Найти

Фильтр товаров

Фильтр товаров

Сортировать по:

Керамические конденсаторы: выход из танталового кризиса — Компоненты и технологии

Керамические конденсаторы: современное состояние и перспективы развития

Современное развитие электронного оборудования требует от производителей компонентов создания новых элементов и усовершенствования старых. Без преувеличения можно сказать, что керамический конденсатор является одним из самых распространенных элементов в современной электронике. Например, видеокамера содержит от 300 до 500 керамических конденсаторов поверхностного монтажа. Признанным лидером по производству электронных компонентов из керамических материалов является фирма Murata.

Murata была создана в 1944 г. и стала первым производителем керамических конденсаторов на основе оксида титана (TiO2). Со дня своего основания она вела научно-исследовательские разработки в области керамических материалов и их применения, производила широкий спектр электронных компонентов, использующих уникальные свойства керамики. Например, Murata является одним из пионеров в области разработки керамических материалов на основе титанита бария (BaTiO3), имеющих очень высокий коэффициент диэлектрической проницаемости.

Керамика — материал, похожий на обожженную глину. Изготовляется в процессе спекания в специальных печах различных, очищенных на атомном уровне материалов. Путем добавления различных примесей, варьирования температурных и других характеристик процесса обжига можно изменять электрические свойства керамических материалов.

Полностью замкнутый цикл производства, включающий в себя все этапы от заготовки и отчистки исходных материалов до упаковки готовой продукции, позволяет производить тщательный контроль качества продукции на каждом этапе производства.

Сегодня Murata значительно преуспела в деле разработки и производства электронных компонентов на основе керамики: доли рынка электронных компонентов, занимаемых ею, распределились следующим образом (рис. 1):

  • керамические конденсаторы — 45 %;
  • керамические резонаторы/фильтры — 65–70 %;
  • сверхвысокочастотные фильтры — 50 %;
  • EMI-фильтры — 35 %;
  • PTC-термисторы — 20 %.

Каждый второй керамический конденсатор, используемый в электронном оборудовании, произведен фирмой Murata. Таким образом, Murata производит больше электронных компонентов на основе керамических материалов, чем все остальные производители вместе взятые.

Рис. 1. Доли мирового рынка электронных компонентов, занимаемые фирмой Murata

Основные тенденции совершенствования качественных характеристик керамических конденсаторов

Можно выделить несколько основных направлений развития многослойных керамических конденсаторов (MLCC — Мulti-layer ceramic capacitor) для поверхностного монтажа:

  • миниатюризация;
  • увеличение удельной емкости конденсаторов;
  • исключение из производственного процесса драгоценных материалов (палладий и серебро), что приводит к удешевлению конечного продукта.

Рассмотрим каждое из этих направлений по отдельности.


Миниатюризация

С течением времени спрос на конденсаторы больших размеров падает и увеличивается спрос на более миниатюрные. По прогнозу аналитиков фирмы Murata, мировой спрос на конденсаторы различных размеров с период с 1980 по 2006 гг. отражает диаграмма, приведенная на рис. 2.

Рис. 2. Изменение спроса на керамические конденсаторы поверхностного монтажа

Диаграмма говорит сама за себя. Уже сейчас многие отечественные производители успели испытать трудности с приобретением конденсаторов типоразмера 1206, заставившие их перейти на конденсаторы типоразмера 0805 и менее. Однако в ближайшее время им, очевидно, придется столкнуться с похожей проблемой, связанной с поставками конденсаторов типоразмера 0805, в настоящее время уже практически полностью вытесненных конденсаторами 0603 и 0402. Не за горами эра господства сверхминиатюрных конденсаторов типоразмера 0201 и менее. В течение ближайших 2–3 лет конденсаторы 0201 вытеснят 75 % конденсаторов 0402. Следовательно, необходимо задуматься о модернизации монтажного оборудования уже сейчас.


Увеличение удельной емкости конденсаторов

Миниатюризация не должна привести к снижению верхней границы емкости в линейке конденсаторов. Следовательно, каждый этап миниатюризации требует разработки новых материалов и технологий. Но, с другой стороны, новые материалы и технологии позволяют изготавливать керамические конденсаторы достаточно большой емкости.

Рассмотрим график роста производства конденсаторов с высокой удельной емкостью (рис. 3).

Рис. 3. Рост производства конденсаторов с высокой удельной емкостью

Тенденции увеличения удельной емкости конденсаторов можно разделить на несколько направлений. Первое из них — увеличение емкости конденсаторов общего назначения.

Данное направление потребовало разработки нового диэлектрического материала, который получил индекс X5R. Конденсаторы на основе этого диэлектрика имеют емкость до 220 мкФ при рабочем напряжении до 6,3 В. При всех достоинствах сразу бросается в глаза их сравнительно низкое рабочее напряжение. В принципе это не является серьезным фактором, ограничивающим применение этих конденсаторов, так как современные электронные изделия не требуют для своей работы напряжения выше 5 В. Однако фирма Murata выпускает и конденсаторы высокой емкости с увеличенным рабочим напряжением (10 мкФ ґ 50 В, 47 мкФ ґ 16 В и т. д.).

Вторым направлением является увеличение емкости сверхминиатюрных конденсаторов (0402 и менее). В настоящее время освоено производство конденсаторов размером 0201 емкостью до 100 нФ.

Третье направление — это увеличение емкости конденсаторов при сохранении их высокой температурной стабильности. Для этих целей специалистами фирмы Murata разработан диэлектрик SL, сочетающий в себе, с одной стороны, большое значение относительной диэлектрической проницаемости, а с другой — высокую температурную стабильность. В настоящее время освоен выпуск керамических конденсаторов с диэлектриком SL емкостью до 1 мкФ при рабочем напряжении 25 В.


Использование альтернативных материалов

Долгое время в керамических конденсаторах использовались дорогостоящие электроды Ag/Pd. Из-за достаточно большого спроса на палладий и его малой распространенности в природе мировые цены на него нестабильны, что сказывается и на ценах керамических конденсаторов. Эти причины заставили инженеров фирмы Murata приступить к поиску альтернативных материалов для обкладок конденсаторов. В результате замена была найдена, однако по ряду причин это потребовало существенного изменения всего производственного процесса. В настоящее время в более чем 90 % конденсаторов, выпускаемых фирмой Murata, содержатся никелевые электроды (рис. 4). Использование электродов этого типа позволяет устанавливать достаточно низкие и стабильные цены на керамические конденсаторы при сохранении высокого качества выпускаемой продукции.

Рис. 4. Изменение доли элементов с никелевыми электродами в продукции фирмы Murata

Замена танталовых конденсаторов

В настоящее время танталовые конденсаторы являются причиной головной боли начальников отделов комплектации крупных и мелких предприятий. Отдельные номиналы и целые ряды то исчезают с рынка, то вновь неожиданно появляются. Цены на них нестабильны, спрогнозировать ситуацию на рынке танталовых конденсаторов не берутся даже «зубры» электронного бизнеса, такие как Arrow Electronics и Avnet Electronics. Некоторые конструкторы даже ценой ухудшения параметров выпускаемого изделия стремятся избавиться от использования танталовых конденсаторов путем замены их алюминиевыми аналогами с малым током утечки — благо в последнее время приобрести алюминиевые электролитические SMD-конденсаторы не составляет проблемы. Но есть и другой выход — отказ от использования танталовых конденсаторов и замена их керамическими с высокой удельной емкостью.

Давайте разберемся, какие функции выполняет танталовый конденсатор в электронном приборе. С помощью конденсатора отфильтровывается более высокочастотная, по сравнению с самим сигналом, помеха. Танталовый конденсатор используется как фильтр в низкочастотных цепях. Классическая область его применения — выпрямители источников питания. Кроме того, танталовые конденсаторы используются для развязки по переменному току.

Из-за более низкого значения полного сопротивления и ESR фильтрующие свойства керамических конденсаторов ярко выражены по сравнению с аналогичными по емкости танталовыми конденсаторами (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость полного и эквивалентного последовательного сопротивления конденсаторов от частоты

Особенно это сказывается при работе на высоких частотах. По этой причине рекомендуется замена на керамический конденсатор емкостью в несколько раз меньшей, чем танталовый (рис. 6).

Рис. 6. Рекомендуемые замены танталовых конденсаторов при работе в схеме сглаживающего фильтра

Во-вторых, емкость керамических конденсаторов практически не изменяется в очень широком диапазоне частот (рис. 7).

Рис. 7. Зависимость емкости конденсатора от рабочей частоты

В-третьих, керамические конденсаторы выдерживают значительные перегрузочные напряжения по сравнению с танталовыми, что позволяет использовать их в тех цепях, где возможны выбросы высокого напряжения (рис. 8).

Рис. 8. Напряжение пробоя диэлектрика конденсатора

В-четвертых, температурные характеристики керамических конденсаторов значительно лучше танталовых, что позволяет использовать их в устройствах, работающих в тяжелых климатических условиях (рис. 9).

Рис. 9. Температурные характеристики конденсаторов

Рассмотрим практический пример использования керамической замены танталового конденсатора. На рис. 10 приведена упрощенная схема нерезонансного преобразователя DC/DC. Его характеристики:

  • входное напряжение — 12 В;
  • выходное напряжение — 5 В;
  • выходной ток — 4 А;
  • мощность — 20 Вт;
  • частота преобразования — 400 кГц.

Рис. 10. Упрощенная схема преобразователя DC/DC

Пульсация напряжения на выходе преобразователя при использовании керамического и танталового конденсаторов имеет следующий вид, как показано на рис. 11.Очевидно, что пульсация напряжения при установке керамического конденсатора в несколько раз меньше, чем при установке равного по емкости танталового конденсатора, что подтверждает возможность и справедливость замены танталовых конденсаторов керамическими.

Рис. 11. Пульсация напряжения на выходе преобразователя

Следует также учесть тот факт, что по своим размерам керамические конденсаторы во многих случаях меньше своих танталовых собратьев. Это позволяет несколько уменьшить размеры устройства. А возможность работы керамического конденсатора на высоких частотах дает возможность, например, увеличить частоту преобразования преобразователя DC/DC, тем самым не только уменьшая его размер, но и повышая КПД преобразования.

Не стоит забывать, что запасы тантала не бесконечны. И если сейчас вы нашли надежного поставщика танталовых конденсаторов, это не значит, что в будущем он не повысит цены на отпускаемую продукцию или не сократит ее ассортимент. Использование керамических конденсаторов избавит вас от этой проблемы надолго.

Подводя итоги, можно сделать вывод, что в обозримом будущем намечается тотальное господство электронных компонентов на основе керамических материалов. С течением времени емкость керамических конденсаторов будет расти, а размеры и рабочее напряжение — уменьшаться. Керамические конденсаторы будут постепенно вытеснять из электронных устройств алюминиевые и танталовые конденсаторы.

Более подробную информацию о продукции фирмы Murata можно получить по адресу http://www.alkon.net/murata/. Там же содержится информация о семинарах для разработчиков электронной аппаратуры, посвященных продукции фирмы.

MLCC, X7R, C0G, Y5V … »Примечания по электронике

Керамические конденсаторы используются в огромных количествах в качестве MLCC для поверхностного монтажа и выводных устройств, имеющих различные формы керамических диэлектриков: C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и т. Д.


Capacitor Tutorial:
Использование конденсатора Типы конденсаторов Электролитический конденсатор Керамический конденсатор Танталовый конденсатор Пленочные конденсаторы Серебряный слюдяной конденсатор Супер конденсатор Конденсатор SMD Технические характеристики и параметры Как купить конденсаторы — подсказки и подсказки Коды и маркировка конденсаторов Таблица преобразования


Керамический конденсатор получил свое название из-за того, что в качестве диэлектрика используются керамические материалы.

В семействе керамических конденсаторов используется множество форм керамических диэлектриков: распространенные типы включают C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U, хотя их гораздо больше.

Хотя керамический конденсатор уже много лет используется в качестве выводного устройства, это конденсаторы для поверхностного монтажа, конденсаторы для поверхностного монтажа, где его свойства позволяют достичь очень малых размеров конденсатора, сохраняя при этом высокий уровень производительности. В результате ежегодно используются бесчисленные миллиарды этих керамических конденсаторов, известных как MLCC из-за своей конструкции.

Благодаря своим свойствам, включая производительность на всех частотах, включая РЧ, доступные диапазоны емкости, емкость для заданного объема, упругость и стабильность для некоторых форм диэлектрика, это одна из самых популярных форм доступных конденсаторов. В то время как танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы используются для более высоких значений, превышающих 1 мкФ, керамический конденсатор доминирует на рынке для значений менее 1 мкФ.

Керамические конденсаторы, как выводные, так и конденсаторы для поверхностного монтажа, доступны для номиналов от нескольких пикофарад до значений чуть ниже 1 мкФ.Однако наиболее широко используются компоненты для поверхностного монтажа.

Выбор керамического конденсатора с выводами

Основные керамические конденсаторы

Керамический диэлектрик, используемый в этих конденсаторах, обеспечивает множество свойств, включая низкий коэффициент потерь и разумный уровень стабильности, но это зависит от конкретного типа используемой керамики.

Используемая керамическая технология развивалась на протяжении многих лет, и это привело к тому, что сегодня можно достичь гораздо более высоких уровней емкости и производительности, чем это было возможно ранее.

Как видно из названия, керамические конденсаторы основаны на керамических диэлектриках. Керамика, используемая в керамических конденсаторах, представляет собой смесь мелко измельченных гранул параэлектрических или сегнетоэлектрических материалов. Их смешивают с другими материалами для достижения желаемых характеристик.

Керамика спекается при высоких температурах. Образованная таким образом керамика образует электрическую и механическую основу конденсаторов.

Толщина керамических слоев в конденсаторах часто очень мала, но зависит от материала и требуемого рабочего напряжения.Например, для низковольтных конденсаторов толщина может составлять всего 5 мкм, но это часто ограничивается размером зерна керамического материала.

Есть несколько типов керамических конденсаторов, которые можно получить:

  • Дисковый керамический конденсатор: Дисковый керамический конденсатор чаще всего используется в качестве свинцового конденсатора. Как видно из названия, он имеет форму диска с двумя выводами, выходящими из нижней части корпуса.

    Весь конденсатор покрыт смолой для обеспечения физической защиты и предотвращения попадания влаги и других загрязнений.
    Внутренняя конструкция дискового керамического конденсатора Основной компонент состоит из одного диска из керамического диэлектрика. На этот диэлектрик наносятся электроды, а затем провода присоединяются к электродам. Наконец, добавляется полимерное покрытие, и выводы предварительно формуются, чтобы обеспечить любую форму, которая может потребоваться для процесса сборки. Дисковый керамический конденсатор с выводами

  • Конденсатор MLCC для поверхностного монтажа: Конденсаторы для поверхностного монтажа являются наиболее широко используемым форматом для этих компонентов в наши дни, потому что компоненты для поверхностного монтажа используются в огромных количествах для массового производства электронного оборудования.

    В керамическом конденсаторе для поверхностного монтажа используется так называемый многослойный керамический конденсатор конструкции MLCC.

    По определению, многослойный керамический конденсатор — это конденсатор для поверхностного монтажа, который состоит из ряда отдельных слоев, уложенных вместе параллельно с общим контактом, осуществляемым через контактные поверхности компонентов.
    Поперечное сечение конденсатора MLCC, показывающее его конструкцию Корпус конденсатора обычно имеет тонкое покрытие для защиты конденсатора от проникновения влаги и других загрязнений, которые могут повлиять на его характеристики.Торцевое соединение конденсатора MLCC выполнено из нескольких слоев — внутренние обеспечивают хорошее соединение с электродами внутри конденсатора, а внешние предназначены для обеспечения превосходной паяемости. Во многих случаях в выводах MLCC используется либо сплав серебра и палладия (AgPd) в соотношении 65: 35, либо погруженный в серебро для соединения с самими электродами конденсатора. Затем может быть барьерный слой из плакированного никеля, и, наконец, он покрывается слоем плакированного олова (NiSn).
    Выбор керамического конденсатора SMD

  • Проходной конденсатор: Проходные конденсаторы используются в приложениях, где требуются высокие уровни отклонения на коробках с экранами, через которые могут проходить провода.

Дисковые керамические конденсаторы с основными выводами широко используются для общей развязки и развязки, но существует гораздо больше специализированных дисковых керамических конденсаторов, в которых используются более сложные диэлектрики и которые обеспечивают высокий уровень производительности.

Аналогично версиям компонентов для поверхностного монтажа, для развязки доступны базовые конденсаторы с хорошими характеристиками, но для керамических конденсаторов для поверхностного монтажа значительно повысилась производительность, а для керамических конденсаторов для поверхностного монтажа доступны версии с высоким допуском и высокой стабильностью. .

Типы керамических диэлектриков

В керамическом конденсаторе

может использоваться целый ряд различных диэлектриков, в отличие от конденсаторов других типов, включая танталовые и электролитические конденсаторы.Эти разные диэлектрики придают конденсаторам очень разные свойства, поэтому, помимо выбора керамического конденсатора, может также потребоваться второе решение о конкретном типе диэлектрика.

Часто упоминаются обычные керамические диэлектрики конденсаторов, включая C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и многие другие, указанные в списке дистрибьюторов. Но чтобы узнать, какой тип лучше всего, требуется небольшое дополнительное исследование.

Керамический конденсатор с маркировкой, указывающей тип диэлектрика (X7R)

Керамический конденсатор класса диэлектрической проницаемости

Чтобы упростить выбор конденсаторов с требуемым диэлектриком, некоторые промышленные организации определили несколько классов применения керамических диэлектриков.

Эти классы приложений разделяют различные диэлектрики, доступные для керамических конденсаторов, на разные классы в соответствии с предполагаемым применением.

Керамические конденсаторы Керамические конденсаторы
Классы применения диэлектрика керамического конденсатора
Класс Описание Общие типы
Класс 1 Эти керамические конденсаторы обладают высоким уровнем стабильности и низким уровнем потерь, и они идеально подходят для использования в резонансных цепях. NP0, P100, N33, N75 и др.
Класс 2 класса 2 обладают высокой объемной эффективностью, то есть большой емкостью для заданного объема для сглаживания, байпаса, связи и развязки. X7R, X5R, Y5V, Z5U и т. Д.
Класс 3 класса 3 имеют более высокий объемный КПД, чем керамические конденсаторы класса 2, но их температурная стабильность не так хороша.Типичная характеристика изменения емкости в зависимости от температуры составляет от -22% до + 56% в диапазоне от 10 ° C до 55 ° C. Доступны только компоненты с выводами. Больше не стандартизирован.

Эти классы керамических конденсаторов стандартизированы международными организациями, включая IEC, Международную электротехническую комиссию и EIA, Electronic Industries Alliance.

Диэлектрический керамический конденсатор класса 1

Керамические конденсаторы

, в которых используются диэлектрики класса 1, обеспечивают высочайшие характеристики с точки зрения стабильности и потерь.Они могут предоставить точные конденсаторы с высокими допусками и стабильными напряжениями и температурными коэффициентами. Они также обладают низкими потерями и поэтому подходят для использования в генераторах, фильтрах и т.п.

Керамические диэлектрики

класса 1 обычно основаны на тонко измельченных материалах, таких как диоксид титана (TiO 2 ), с добавками цинка, циркония, ниобия, магния, тантала, кобальта и стронция, хотя многие современные составы C0G (NP0) содержат неодим, самарий и другие оксиды редкоземельных элементов.

Коды конденсаторов класса 1:

Для определения характеристик диэлектрика керамического конденсатора используется трехзначный код, характерный для керамических диэлектриков конденсатора класса 1.

  • Первый символ — это буква, которая дает значащую цифру изменения емкости при изменении температуры в ppm / ° C
  • Второй символ числовой и дает множитель
  • Третий символ представляет собой букву и дает максимальную ошибку в ppm / C

В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.


Первый символ Второй символ Третий символ
Письмо Сиг Инжир * Цифра Множитель 10 x Письмо Допуск
С 0,0 0 -1 G +/- 30
B 0.3 1 -10 H +/- 60
л 0,8 2 -100 Дж +/- 120
А 0,9 3 -1000 К +/- 250
M 1,0 4 +1 л +/- 500
п. 1.5 6 +10 M +/- 1000
R 2,2 7 +100 N +/- 2500
S 3,3 8 +1000
т 4,7
В 5.6
U 7,5

Например, одним из распространенных типов конденсаторов класса 1 является C0G, у которого дрейф 0 с погрешностью ± 30 ppm / ° C.

C0G (NP0) — наиболее популярный состав керамических материалов EIA Class 1.

Керамика

C0G (NP0) предлагает один из самых стабильных диэлектриков конденсаторов.Изменение емкости в зависимости от температуры составляет 0 ± 30 ppm / ° C, что составляет менее ± 0,3% ΔC от -55 ° C до + 125 ° C. Дрейф емкости или гистерезис для керамики C0G (NP0) незначителен и составляет менее ± 0,05% по сравнению с ± 2% для пленок.

Керамический диэлектрик C0G (NP0) обычно имеет «Q», превышающее 1000, и показывает небольшие изменения емкости или «Q» в зависимости от частоты. В дополнение к этому, диэлектрическое поглощение обычно составляет менее 0,6%, что аналогично слюде, которая известна своим очень низким поглощением.

Выбор керамического конденсатора SMD

Диэлектрический керамический конденсатор класса 2

Керамический конденсатор, диэлектрики класса 2, имеют гораздо более высокий уровень диэлектрической проницаемости, чем их аналоги класса 1. Это дает им гораздо более высокий уровень емкости для данного объема, то есть лучшую эффективность объемной емкости. Однако это происходит за счет точности и стабильности. В дополнение к этому они демонстрируют нелинейный температурный коэффициент и емкость, которая в небольшой степени зависит от приложенного напряжения.

Благодаря этим характеристикам они идеально подходят для развязки и развязки, где точное значение емкости не критично, но где пространство может быть проблемой.

Коды конденсаторов класса 2

Три кода используются для определения характеристик диэлектрика керамического конденсатора.

  • Первый символ — это буква. Это дает нижнюю рабочую температуру.
  • Вторая цифра указывает на максимальную рабочую температуру.
  • Третий символ — это буква, обозначающая изменение емкости в диапазоне температур.

В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.


Первый символ Второй символ Третий символ
Письмо Низкая температура Цифра Высокая температура Письмо Изменить
X -55C (-67F) 2 + 45C (+ 113F) D +/- 3.3%
Y -30C (-22F) 4 +65 (+ 149F) E +/- 4,7%
Z + 10C (+ 50F) 5 +85 (+ 185F) F +/- 7,5%
6 +105 (+ 221F) P +/- 10%
7 +125 (+ 257F) R +/- 15%
S +/- 22%
т + 22% / -33%
U + 22% / -56%
В + 22% / -82%

Популярные керамические диэлектрики класса 2 включают X7R, диапазон температур от -55 до + 125 ° C с ΔC / C0 ± 15%, Y5V, диапазон температур от -30 до + 85 ° C с ΔC / C0 + 22 / -82% и Z5U, который имеет диапазон температур от +10 до + 85 ° C и ΔC / C0 = + 22 / -56%.

Диэлектрический керамический конденсатор класса 3

Керамические диэлектрики конденсаторов

класса 3 обеспечивают чрезвычайно высокий уровень диэлектрической проницаемости, причем значения диэлектрической проницаемости в 50 000 раз превышают значения диэлектрической проницаемости некоторых керамических материалов класса 2.

С другой стороны, эти конденсаторные диэлектрики намного хуже с точки зрения точности и стабильности, а также с точки зрения старения с течением времени, емкости, зависящей от напряжения, нелинейной температурной характеристики и высоких потерь.

Еще одним недостатком этих конденсаторов является невозможность их изготовления в многослойном формате, что исключает варианты для поверхностного монтажа.

Эти конденсаторы были вытеснены другими технологиями, в результате чего они больше не стандартизированы IEC или EIA.

Керамический конденсатор класса 4 диэлектрический

Это были так называемые конденсаторы барьерного слоя. Хотя в них использовались диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью, они были заменены другими типами и не были стандартизированы в течение некоторого времени.

Для керамических конденсаторов можно использовать самые разные диэлектрики. Их производительность тщательно адаптирована для обеспечения соответствия требуемым уровням производительности.При выборе керамического конденсатора для конкретного применения обратитесь к приведенным выше таблицам, чтобы получить необходимую информацию.

Обзор керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы

широко используются в производстве современной электроники. Хотя керамические конденсаторы первоначально появились как свинцовые электронные компоненты, по мере того, как технология поверхностного монтажа стала массовым производством, они вскоре появились как конденсаторы для поверхностного монтажа. Сегодня многослойные керамические конденсаторы производятся в огромных количествах и дополняют характеристики других конденсаторов, таких как электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы, которые, как правило, используются для более высоких значений, превышающих 1 мкФ.

В таблице ниже приведены некоторые основные характеристики керамических конденсаторов.

Обзор керамического конденсатора
Параметр Детали
Типичные диапазоны емкости от 10 пФ до 0,1 мкФ (100 нФ)
Номинальное напряжение Примерно от 2 В и выше — некоторые специализированные могут иметь напряжение от 1 кВ и более.
Преимущества
  • Дешево в производстве
  • Хорошие высокочастотные характеристики
  • Хорошая стабильность в зависимости от фактического керамического диэлектрика
  • Доступен в корпусах с выводами и SMD (MLCC)
Недостатки
  • Невозможно достичь высоких уровней емкости поляризованных типов

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Конструкция керамического конденсатора, типы, преимущества и недостатки

Керамические конденсаторы — это неполяризованные конденсаторы с фиксированной величиной. В схемах, где требуется конденсатор небольшого размера, пригодны керамические конденсаторы. Они изначально были разработаны на немецком языке как замена слюды. До 1920-х годов из-за изоляционных свойств слюды использовались в качестве диэлектрического материала в конденсаторах. Позже, из-за дефицита слюды, в качестве диэлектрика, образующего керамический конденсатор, использовали параэлектрический оксид титана.

Первый керамический конденсатор имел форму диска, и теперь он доступен в различных формах и размерах. Когда керамический конденсатор накладывается несколько раз, он становится MLCC. В зависимости от формы и размеров они используются в качестве проходных конденсаторов, глушителей электромагнитных помех и даже в качестве силовых конденсаторов в передатчиках.

Что такое керамический конденсатор?

Конденсаторы, в которых КЕРАМИЧЕСКИЙ материал, такой как параэлектрический оксид титана или сегнетоэлектрик, используется в качестве изоляционного материала или диэлектрика, известны как керамические конденсаторы.

Конструкция:

Керамический конденсатор изготавливается из тонко измельченного порошка диэлектрического материала, который представляет собой параэлектрический материал, такой как диоксид титана, или сегнетоэлектрический материал, такой как титанат бария. В эти материалы будут добавлены добавки, такие как магний, тантал, цинк, цирконий (предпочтительно для параэлектрического материала) и оксид алюминия, силикат магния, силикат алюминия (предпочтительный для сегнетоэлектрического материала). Электроды металлизированы поверх керамического слоя.Точки подключения подключаются к электродам. Добавленные добавки определяют диэлектрическую проницаемость конденсатора. Конденсатор, изготовленный из параэлектрического материала и его добавок, будет иметь низкую диэлектрическую проницаемость , линейное поведение при изменении температуры и стабильность по сравнению с конденсатором из сегнетоэлектрического материала , который имеет высокий диапазон диэлектрической проницаемости. В зависимости от типа используемого материала керамический конденсатор классифицируется как Class1, Class2, Class3 . Конденсаторы класса 2, в которых используется сегнетоэлектрический материал, в настоящее время более предпочтительны по сравнению с конденсаторами класса 1, в которых используется параэлектрический материал.Class3 использует полупроводниковый материал, который в настоящее время практически не используется.

Типы керамических конденсаторов

Наиболее распространенными типами этих керамических конденсаторов являются

  1. Керамический дисковый конденсатор

Они имеют форму дисков. Их можно изготовить, нанеся серебряное покрытие на боковые стороны дисков. Если это покрытие считается электродом, а диск изготовлен из керамики, считается, что это диэлектрик.

Керамический дисковый конденсатор

  1. Многослойный керамический конденсатор (MLCC)

В этой конструкции «Многослойный керамический материал» действует как диэлектрик. Электроды для этого устанавливаются между слоями. Эти слои и электроды расположены в контакте с выводами. Размер и количество слоев определяют емкость этого конденсатора.

Керамический конденсатор (MLCC)

Символ керамического конденсатора и полярность

Как правило, как и другие типы конденсаторов, называемые танталовыми шариками, которые не имеют полярности, даже эти конденсаторы не имеют полярности.Это делает его гибким при размещении в цепи с любой стороны.

Символ керамического конденсатора

Код керамического конденсатора

Код керамического конденсатора остается неизменным для различных типов.

  • Конденсаторы этого типа состоят из трех цифр, за которыми следует один алфавит.
  • Первые две цифры представляют собой значение емкости.
  • Третье число на нем представляет собой множитель для начальных значений.
  • Общее значение этой емкости этих конденсаторов можно представить в пикофарадах.
  • В некоторых конденсаторах присутствует алфавит. Это для представления толерантности.

Основано на системе кодирования «EIA».

Значения:

Тот же метод кодирования «EIA» применяется для различных номиналов керамических конденсаторов. Например, давайте рассмотрим напечатанный на нем конденсатор со значением 104.4 = 10 * 10000 = 100000 пикофарад.

Если в этом случае нет последнего числа, первые два числа представляют собой общее значение емкости без какого-либо множителя в нем.

Коды конденсатора на основе EIA

Преимущества и недостатки керамического конденсатора

Керамический конденсатор имеет следующие преимущества:

  1. Этот конденсатор имеет компактную физическую структуру.
  2. Из-за неполяризованной природы он хорошо подходит для подачи сигналов переменного тока.
  3. Эти конденсаторы лучше подходят для подавления помех сигнала, например подавления радиочастот, подавления электромагнитных помех.
  4. Стоимость этого конденсатора невысока и при этом выдерживает напряжение до 100В.

Недостатки использования этих конденсаторов следующие:

  1. Эти конденсаторы имеют значение емкости менее одной микрофарады.
  2. Иногда эти компоненты ответственны за создание микрофонного эффекта в схемах.
  3. Не переносит высоких напряжений. Потому что присутствующий в нем диэлектрик может легко пострадать от него. Это приводит к поломке.
Применения:

Существуют различные применения для этих типов конденсаторов. Некоторые из них перечислены ниже:

  1. В передающих станциях в резонансных цепях эти конденсаторы используются из-за их «приложений большой мощности».
  2. Даже эти конденсаторы предпочтительнее в качестве конденсаторов общего назначения.Причина в том, что это неполяризованный конденсатор.
  3. Для поддержания минимального значения радиочастотного шума они размещаются поперек щеточных двигателей постоянного тока.
  4. В преобразователях DC-DC эти конденсаторы являются предпочтительными.
  5. Типы керамических конденсаторов SMD в основном используются в печатных платах.

Керамические конденсаторы бывают разных типов. Прежде всего, наиболее заметным является вариант MLCC. Согласно вышеприведенному обсуждению, в нем четко указаны основные этапы участия в его строительстве.Он очень популярен из-за своей неполяризованной природы. Следовательно, эти конденсаторы могут быть подключены с любой стороны из-за своей природы. А вы пробовали какой-нибудь другой конденсатор неполяризованного типа?

Керамика конденсатора — обзор

КЕРАМИКА И MICAS

Названия, используемые для типов конденсаторов, являются названиями диэлектрических материалов, потому что характеристики конденсатора так тесно связаны с типом материала, который используется для его диэлектрик.Керамика покрывает любой из материалов, состоящих в основном из оксидов металлов, сплавленных при очень высоких температурах; типичное сырье — оксид алюминия (оксид алюминия) и оксид титана. Слюда — это натуральный материал, который распадается на пластины, которые могут быть очень тонкими; его основная форма — минерал мусковит или рубиновая слюда. Когда этот материал разделен на пластины, пластины часто имеют серебристый вид (из-за воздушной пленки между оставшимися пластинами), поэтому их называют серебристо-слюдой . Это вызвало значительную путаницу, потому что покрытие листов слюды серебром создает композит, называемый посеребренной слюдой .

Из-за естественной формы сырья слюда используется для изготовления конденсаторов пластинчатой ​​формы, круглой или прямоугольной. Керамике можно придать любую подходящую форму, включая пластины и трубки, так что диапазон форм конденсаторов больше для керамики, чем для слюды. Какой бы из этих двух типов изолятора не использовался, способ формирования конденсатора заключается в нанесении металлического слоя на каждую сторону диэлектрика.Это проще всего, когда материал имеет форму пластины, а осаждение металла может быть выполнено химическими методами (традиционный метод, который особенно легко осаждать серебро), а также испарением или распылением. Металлический слой необходимо держать в стороне от краев или протирать с краев, чтобы избежать коротких замыканий или потенциальных точек искрения. Затем соединительные провода можно припаять к металлическому слою, а весь конденсатор покрыть изолятором, который может быть из пластика или другого керамического материала.

Трубчатая керамика формируется так же, как и пластины, но процесс металлизации значительно сложнее, и для нанесения покрытия внутри трубки можно использовать только химический метод. Присоединение к этому покрытию также является более сложным, но небольшой объем трубчатого типа иногда может быть преимуществом, так что этот тип конденсатора используется в течение многих десятилетий, хотя теперь он исчез из многих каталогов, потому что он может быть изготовлен только в наименьшие размеры емкости, для которых существует множество других вариантов.Пластинчатая форма конденсатора имеет значительное преимущество, заключающееся в том, что металлизированные пластины можно складывать вместе для увеличения емкости (рис. 4.4), при очень небольшом увеличении объема.

Слюдяные конденсаторы могут быть выполнены в виде однопластинчатых или уложенных друг на друга пластин. В прошлом конденсаторы с слюдяными пластинами изготавливались из фольги, проложенной между слюдяными пластинами, или с пластинами, скрепленными вместе с помощью металлических люверсов. Эти старые формы теперь устарели, и единственный оставшийся тип — это посеребренная слюдяная конструкция, которая имеет слои серебра, нанесенные на слюду, независимо от того, использует ли конденсатор одну пластину или несколько пластин.Конденсатор из посеребренной слюды обладает наилучшим сочетанием электрических, термических и механических свойств, которое можно найти у конденсатора низкой стоимости.

Натуральная слюда имеет значение относительной диэлектрической проницаемости около 5,4, и это значение сохраняется до очень высоких рабочих частот, особенно до 1 ГГц. Коэффициент рассеяния очень низок на частотах от 1 кГц и выше, порядка 0,0003, хотя при 50 Гц коэффициент рассеяния составляет около 0,005 из-за присутствия ионов в материале (что вызывает рубиновый цвет природного минерала).Диэлектрическая прочность удивительно высока, порядка 150–180 кВ / мм, и это связано с пластинчатой ​​формой материала. Структура слюды состоит из плоских молекул силиката алюминия-калия, которые соединяются вместе в листы, которые в конечном итоге имеют толщину в одну молекулу. Через эти листы нет естественного пути проводимости, потому что расстояние между листами намного больше, чем расстояние между молекулами вдоль листа, так что любая проводимость должна быть вдоль листа, а не от листа к листу.Даже самые тонкие кусочки слюды, которые мы можем разрезать, состоят из множества листов, так что изоляция и электрическая прочность не имеют себе равных среди любого материала, в котором молекулы расположены в трехмерной структуре.

Объемное сопротивление натуральной слюды составляет 5 × 10 15 Ом · м, что не является самым высоким значением, но является средним значением, не учитывающим огромные различия, вызванные разными направлениями измерения. Значение удельного сопротивления, измеренное в направлении листа слюды, будет намного меньше, чем значение, измеренное между листами, и указанное значение является средним.Слюда является примером анизотропного материала, физические свойства которого будут варьироваться в зависимости от направления измерения длины. Все кристаллические материалы анизотропны, и материалы, образующие плоские листы, такие как слюда, очень заметно. Это свойство не ограничивается минералами и кристаллами — дерево является примером очень известного анизотропного материала, прочность которого зависит от направления волокон.

Температурный коэффициент посеребренного слюдяного конденсатора положительный и находится в диапазоне +50 ± 50 ppm / ° C, что не так низко, как у типичной керамики.Чем больше емкость, тем меньше температурный коэффициент. Производимые посеребренные слюды доступны в диапазоне от 2,2 пФ до 100 пФ (10 нФ), а обычная инкапсуляция — это воск, покрытый керамическим цементом. Нормальный рабочий диапазон температур составляет от –40 ° C до + 80 ° C (в некоторых случаях до + 150 ° C и более), с коэффициентом мощности 0,002 и сопротивлением изоляции около 10 10 Ом. Рабочее напряжение обычно составляет максимум 350 В, и это значение включает импульсный режим.

Посеребренные слюды сейчас дороги в Великобритании по сравнению с конденсаторами других типов (в США это не так), но их комбинация параметров не имеет себе равных ни у одного другого типа, поэтому приложения, требующие максимально возможной стабильности, должны указывать эти конденсаторы.Типичные применения — это настроенные схемы и фильтры, для которых важна стабильность частоты. Из-за своей физической формы слюды имеют очень низкую самоиндукцию, поэтому их резонансная частота очень высока, а низкие потери (очень низкое эквивалентное последовательное сопротивление) делают эффективное значение добротности (отношение реактивного сопротивления к сопротивлению) очень большим. высокая.

Все конденсаторы имеют значение собственной индуктивности, которое низкое для значений низкой емкости, но довольно высокое для некоторых типов намотанной фольги.В результате для каждого значения емкости конденсатора будет резонансная частота, когда собственная индуктивность находится в последовательном резонансе с емкостью. На этой частоте конденсатор имеет минимальный импеданс, а выше этой частоты импеданс будет в большей степени индуктивным. Коэффициент добротности конденсатора также будет минимальным на резонансной частоте. Физическая форма посеребренных слюдяных конденсаторов делает их самоиндуктивность очень низкой, особенно когда конденсаторы сделаны в форме, пригодной для поверхностного монтажа (см. Главу 8).Керамические конденсаторы большой емкости и типы фольги (кроме типов с расширенной фольгой) имеют сравнительно низкие значения собственного резонанса.

Керамические конденсаторы, напротив, очень часто используются в ситуациях, когда потери не имеют большого значения. В отличие от слюды, керамика, которая используется для конденсаторов, изготавливается искусственно, хотя и из натуральных материалов. Традиционные материалы, такие как силикат магния и оксид алюминия, были дополнены другими материалами, такими как титанат бария и диоксид титана, и производители склонны использовать смеси, состав и обработка которых не раскрываются.Большинство производителей теперь указывают буквы / цифры стандартных спецификаций, а не точные материалы.

Из этих стандартов, старый установленный N750T96 имеет номер 750, потому что это его температурный коэффициент при преобразовании в конденсатор, а N означает, что коэффициент отрицательный. Также доступен соответствующий материал N150, но наиболее стабильные конденсаторы изготавливаются из материалов COG (ранее известных как NPO) с нулевым температурным коэффициентом и низкой пропиткой.Все эти типы имеют низкие характеристики потерь и заменили посеребренную слюду для критических применений.

Керамические конденсаторы емкостью 120 пФ и ниже практически не изменяются, относящиеся к типу COG (NPO).

Многие другие типы керамики, особенно с высоким содержанием титана, имеют очень высокие значения диэлектрической проницаемости, в некоторых примерах доходящие до 6000. К сожалению, многие из этих керамических материалов также являются сильно анизотропными, что очень нежелательно — значение относительной диэлектрической проницаемости изменяется при изменении приложенного электрического поля, так что значение емкости изменяется по напряжению.Такие материалы, как титанат бария, на самом деле являются пьезоэлектрическими, а это означает, что размеры всего кристалла будут изменяться при изменении напряжения на материале. Некоторые материалы обладают высокой относительной диэлектрической проницаемостью, которая сочетается с разумной стабильностью, и одна из спецификаций таких конденсаторов — X7R / 2C1. Для менее требовательных приложений, где допускается изменение значения емкости в зависимости от приложенного напряжения или температуры, можно использовать спецификацию Z5U / 2F4.

Для некоторых типов керамических конденсаторов коэффициент рассеяния может быть значительным, порядка 0.15% (0,0015) для типа C0G / NP0, возрастает до 3% (0,03) для типа Z5U, так что эквивалентное последовательное сопротивление этих типов сравнительно велико. Тип C0G / NP0 с номинальным нулевым температурным коэффициентом может иметь значения ± 30 ppm / ° C, что является приемлемо низким значением. Другие типы имеют гораздо более высокие температурные коэффициенты, которые могут изменяться, так что значение температурного коэффициента само будет изменяться при изменении температуры. Для этих конденсаторов обычно заменяют температурный коэффициент на процент максимального изменения.Например, если для керамического конденсатора вместо температурного коэффициента указаны цифры + 56%, –35%, это означает, что максимальное изменение, которое можно ожидать при крайних значениях температурного диапазона, будет составлять эти проценты. Номинальный диапазон температур для материала X7R составляет от –55 ° C до + 125 ° C, а для Z5U — от –10 ° C до + 85 ° C. Типичные максимальные изменения в этих диапазонах температур составляют от + 15% до –25% для X7R и от + 56% до –20% для Z5U.

Поэтому области применения керамических конденсаторов должны соответствовать типу используемого диэлектрика.Конденсаторы, в основном в диапазоне 10–100 пФ, в которых используется диэлектрик NPO, подходят для общих (обычно низковольтных) целей, включая схемы настройки генератора, схемы синхронизации и фильтры, характеристики которых не требуют использования посеребренных слюд. Более стабильный из материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, X7R, указан для значений примерно до 0,1 мкФ, и эти конденсаторы используются в приложениях байпаса и развязки, менее требовательных схемах фильтрации, синхронизации и для приложений связи, в которых температурная стабильность ниже. важный.Диэлектрик Z5U имеет самый высокий диапазон значений относительной диэлектрической проницаемости и используется для получения очень высоких значений емкости в диапазоне от 0,22 мкФ до 1 мкФ. Эти конденсаторы используются в основном для развязки и байпаса, хотя их также можно использовать для связи в цепях, постоянная времени которых не обязательно должна быть стабильной. Сопротивление изоляции меньшего значения емкости составляет порядка 10 11 Ом, но для больших значений используется формула 10 9 / C Ом, с C в микрофарадах, чтобы указать сопротивление.

Из всех керамических конденсаторов только типы C0G / NP0 подходят для схем выборки и хранения. Эта керамика доступна в размерах до 0,01 мкФ.

Дисковая керамика с высокой относительной диэлектрической проницаемостью изготавливается специально для развязки аналоговых и цифровых схем. Большинство цифровых схем генерируют очень резкие импульсы при включении и выключении устройств, и эти импульсы могут распространяться по линиям электропитания постоянного тока или линиям шины, если их не подавить.В большинстве примеров необходимо разместить развязывающий конденсатор на каждой ИС, подключенный между положительной линией питания и землей, но в некоторых схемах, использующих низкие тактовые частоты, это может быть уменьшено до одного конденсатора на каждые пять ИС. Стабильность значения не важна в таком приложении, где важными особенностями являются высокая емкость в небольшом объеме и низкая индуктивность.

Современная дисковая керамика хорошо подходит для этой цели с диапазоном емкости от 1 нФ до 100 нФ (0,1 мкФ). Они могут быть низковольтными, подходящими для цифровых схем, и высоковольтными, которые используются в телевизионных и радиолокационных схемах.Допустимое отклонение значения велико, в диапазоне от + 80% до –200%, и изменение в зависимости от температуры указывается редко. Типичное сопротивление изоляции 10 10 Ом. Более специализированная форма для цифрового использования — это низкопрофильный тип DIL, который имеет форму и размер ИС, но плоский, с четырьмя контактами, расположенными так, что два контакта будут соответствовать положительным и отрицательным положениям питания типичных ИС и две другие булавки — пустышки. Эти конденсаторы DIL можно установить в монтажное положение ИС под ИС, чтобы минимизировать индуктивность выводов, и, при необходимости, их можно установить поверх существующих ИС, если существующая развязка неадекватна.Диапазон выводов — для 14-, 16-, 20-, 24-, 28- и 40-выводных ИС.

Обратите внимание, что старый тип дисковой керамики имел сравнительно высокую самоиндукцию, что делало их непригодными для развязки в критических приложениях. Более современные многослойные диски намного превосходят их.

Конденсаторы с керамической пластиной также используются в качестве проходных (проходных) конденсаторов, используемых для фильтрации нижних частот, когда кабель питания проходит через металлическую панель. Значения варьируются от 100 пФ до 10 нФ, и комбинация последовательной индуктивности и параллельной емкости может быть указана в децибелах затухания для высокочастотных сигналов, предполагая, что стандартное полное сопротивление линии составляет 50 Ом.Проходные типы не эффективны для синусоидальных сигналов менее 10 МГц, но очень полезны для фильтрации цифровых цепей линий питания, особенно сейчас, когда в компьютерных схемах используются высокие тактовые частоты 800 МГц и выше. Значения затухания варьируются от 1 дБ для 10 МГц / 100 пФ до 63 дБ для 1 ГГц / 10 нФ.

Также существует линейка конденсаторов с низкой диэлектрической проницаемостью и отрицательными температурными коэффициентами, предназначенных для температурной компенсации. Принцип заключается в том, что, комбинируя основной конденсатор с положительным температурным коэффициентом в настроенной цепи с меньшим значением с отрицательным температурным коэффициентом, можно полностью устранить влияние температуры в разумном диапазоне частот.Поскольку основной конденсатор может быть слюдяного типа с очень низким положительным значением температурного коэффициента, необходимо параллельно подключить только небольшой конденсатор с отрицательным температурным коэффициентом; в качестве альтернативы можно использовать большое значение емкости, подключенное последовательно. Используются диэлектрики от N150 до N750, и даже можно использовать тип C0G / NP0, поскольку его температурный коэффициент может находиться в диапазоне от +30 до 30 ppm / ° C. Обычно используемые значения находятся в диапазоне от 2,2 пФ до 220 пФ, но доступны и гораздо большие размеры, вплоть до 0.01 мкФ. Некоторые производители используют цветовую маркировку конденсаторов, чтобы указать применимый температурный коэффициент.

Керамический конденсатор

Керамические конденсаторы — наиболее широко используемые конденсаторы. в электронных схемах. Эти конденсаторы в основном используется там, где требуется небольшой физический размер и большой накопитель заряда обязательный. Мы знаем, что конденсатор используется для хранения электрического заряжать.Техника, используемая для хранения электрического заряда, такая же, как и в все конденсаторы, кроме материала, из которого изготовлен конденсатор это отличается.

Строительство керамического конденсатора

В керамическом конденсаторе керамический материал используются для создания диэлектрика и проводящих металлов. построить электроды. Диэлектрик изолирующий материал помещен между электродами конденсатора.

В качестве диэлектрика выбран керамический материал. из-за его большой способности допускать электростатическое притяжение и отталкивание. Кроме того, керамические материалы являются плохими проводниками электричество. Следовательно, они не пропускают электрический ток. обвинения через них. С другой стороны, электроды керамические конденсаторы являются хорошими проводниками электричества. Следовательно, они легко пропускают через себя электрический ток.

Другой формы керамического конденсатора

Керамические конденсаторы

доступны в следующие формы или формы:

  • Керамический дисковый конденсатор
  • Керамический трубчатый конденсатор
  • Многослойный керамический конденсатор (MLCC)

Керамика дисковый конденсатор

Конденсаторы дисковые керамические производства покрытие серебром с обеих сторон керамического диска.Керамический диск действует как диэлектрик и покрыт серебром с обеих сторон диск действует как электроды. Для малой емкости один керамический диск с серебряным покрытием используется, в то время как для высоких используются несколько слоев емкости.

Медные провода присоединяются к керамический диск методом пайки. Защитное покрытие наносится на керамический дисковый конденсатор, чтобы защитить его от нагревать.

Площадь керамического диска или диэлектрика и расстояние между серебряными электродами также определяет емкость керамического дискового конденсатора. Главный недостаток Одним из преимуществ керамического дискового конденсатора является его высокое изменение емкости при небольшом изменении температуры.

Керамика трубчатый конденсатор

Как следует из названия, керамический трубчатый Конденсатор представляет собой полый цилиндрический керамический материал.Внутренний и внешние поверхности из полого цилиндрического керамического материала покрыты серебряной тушью. Полый цилиндрический керамический материал действует как диэлектрик, и серебряные чернила, нанесенные на внутренняя и внешняя поверхности действуют как электроды.

Многослойный керамический конденсатор (MLCC)

Многослойный керамический конденсатор (MLCC) изготовлен из нескольких слоев керамического материала и проводящего электроды размещены один над другим.Токопроводящие электроды помещаются между каждым слоем керамического материала. В MLCC несколько слоев керамического материала действуют как диэлектрик.

Многослойная керамика и электроды контактируют через контактные поверхности. Таким образом, несколько слои керамического материала и электроды построены. Некоторый MLCC содержат сотни керамических слоев и электродов, каждый слой толщиной всего несколько микрометров.

Емкость каждого слоя в MLCC равна одно и тоже. Полная емкость MLCC получается умножением емкость одного слоя по общему количеству слоев.

Например, если каждый слой имеет емкость 2 пФ, а общее количество слоев в MLCC равно 50. Полная емкость равен 100 пФ.

Общая емкость MLCC = 2 пФ × 50 = 100 пФ

Емкость MLCC увеличивается за счет уменьшения пространство между керамическими диэлектрическими слоями.

Приложения керамических конденсаторов

Различные области применения керамики конденсаторы включают:

  • Коррекция тона
  • Автоматическая регулировка объема фильтрации
  • Антенная муфта
  • Резонансный контур
  • Регулятор громкости RF bypass
  • ПРА

Преимущества керамического конденсатора

  • Высокая стабильность
  • Низкие потери
  • Высокая емкость
  • Маленький размер


Взгляд на ценные керамические конденсаторы

За последние десять лет или около того керамические конденсаторы значительно увеличили объемную эффективность.Раньше 1 мкФ был самым большим, что вы могли получить, а теперь, при низком напряжении, вы можете получить 470 мкФ в небольшом SMT-корпусе. Кроме того, пакетные конденсаторы для импульсных источников питания допускают высокие значения при более высоких номинальных напряжениях — до 500 В. Керамика имеет некоторые серьезные преимущества перед танталовыми и алюминиевыми типами, с более низким ESR и утечкой, а также более длительным сроком службы. У них есть ограничения по номинальному напряжению — о чем мы поговорим позже.

Наборные керамические конденсаторы от AVX

AVX производит пакетированные керамические конденсаторы номиналом от 50 до 500 В и емкостью до 400 мкФ в X7R и 1300 мкФ в Z5U.Также доступен стабильный коэффициент COG. Для высоты 0,240 дюйма вы можете получить 10 мкФ ± 10 процентов при номинальном значении температуры 50 В, X7R, что составляет 0,40 дюйма в квадрате. Его номер по каталогу SM045C106KAN240, и он может использоваться с несколькими конфигурациями SMT или сквозных выводов. При той же высоте вы можете получить 160 мкФ, если не возражаете против ширины 1,35 дюйма и длины 2,05 дюйма. Они недешевы, элемент на 10 мкФ стоит около 10 долларов за штуку. Они также доступны в военном стиле MIL-PRF-49470, а стиль SMX доступен для высокотемпературных применений до 200 ° C.

AVX дает хорошее представление об ESR конденсаторов MLCC (многослойный керамический чип) со следующей диаграммой:

Типичное значение ESR (мОм)

Алюминий Твердый алюминий с низким ESR, электролитический твердый тантал, электролитический MLCC MLCC 100 мкФ / 50 В 100 мкФ / 10 В 100 мкФ / 16 В 100 мкФ / 50 В 4.7 мкФ / 50

СОЭ при 10 кГц 300 72 29 3 6

СОЭ при 100 кГц 280 62 20 2,5 15

СОЭ при 1 МГц 265 56 17 7 7,5

СОЭ при 10 МГц 560 91 22 20 14

AVX также предлагает линейку устройств TurboCap, состоящих из многоуровневых конденсаторов SMPS, таких как ST203C227MAJ10 220 мкФ, 25 В, ± 20 процентов, X7R.Эта уложенная друг на друга керамическая деталь имеет длину 1,025 дюйма, ширину 0,22 дюйма и высоту 0,30 дюйма. ESR на 100 кГц составляет ~ 1 мОм и стоит 22 доллара США / 25+.

Рис. 1: AVX предлагает серию уложенных керамических конденсаторов ST203 TurboCap.

Возможно, стоит обратить внимание на устройства MLCC с выводами, такие как серия SkyCap / SR с радиальными выводами от AVX. 10 мкФ, 50 В, X7R с шагом выводов 0,20 дюйма (SR655C106KAR) есть в наличии и стоит около 1,82 доллара за шт. / 500.

Рис. 2: Выводные конденсаторы AVX SkyCap, рассчитанные на 10 мкФ при 50 В.

Очень высокая емкость Taiyo Yuden

Taiyo Yuden, один из лидеров в производстве дорогостоящих MLC, предлагает устройство емкостью 470 мкФ, 4 В в корпусе SMT 0,177 x 0,126 x 0,098 (1812), который не штабелируется. Он имеет температурный коэффициент X5R с допуском 20 процентов. ESR на 1 МГц составляет 4 мОм. AMK432BJ477 обойдется вам в 4,00 долл. США / 500 шт.

Samsung предлагает 220 мкФ, 6,3 В X5R, 20-процентный SMT керамический CL32A227MQVNNNE в корпусе 1210 примерно по 0,71 доллара США за 500 долларов.

Следите за коэффициентом напряжения

Помните, что номинал X5R охватывает от -55 ° до 85 ° C с отклонением емкости на ± 15% от температуры, но другое дело — приложенное напряжение.Для компонента Taiyo Yuden 4 В наблюдается падение на 5 процентов при 1 В, падение на 40 процентов при 3 В и потери на 55 процентов при 4 В. Коэффициент напряжения имеет тенденцию меняться в зависимости от размера корпуса и становится лучше с корпусами большего размера. Для коэффициентов X7R или X5R вы должны, как правило, рассчитать падение емкости на 30 процентов при 40 процентах максимального приложенного напряжения.

Вы можете получить диэлектрический конденсатор NPO, который не будет иметь значительного влияния температуры или напряжения, но вы ограничены максимальным значением только 0.47 мкФ при 50 В в корпусе 2220 (0,220 x 0,197 дюйма). Это значение доступно в компании Kemet (среди прочих) как C2220C474J5GACTU и обойдется вам в 2,11 долларов США за 1000 шт.

Рис. 3: Конденсаторы семейства Taiyo Yuden SMT достигают 470 мкФ.

Алюминиевые электролитические конденсаторы очень стабильны при подаче напряжения и фактически повышаются на несколько процентов при приложении номинального напряжения. Но они большие, имеют высокое ESR и имеют некоторые проблемы с долговременной надежностью.

100 мкФ SMT-детали общие

Довольно много поставщиков производят устройства MLC SMT X5R на 100 мкФ с номинальным напряжением 16 В — и мы видели, где более высокое номинальное напряжение важно при использовании диэлектриков X5R или X7S, так что это может быть лучшим местом на данный момент.Taiyo Yuden EMK325ABJ107MM-T поставляется в упаковке 1210 с коэффициентом X5R и стоит всего 0,78 доллара США за шт. / 500. Сложенный конденсатор CKG57nX5R1C107 типоразмера 2220 от TDK составляет ± 20 процентов и стоит около 2,15 долларов США за каждую 1000. CC1210MKX5R7BB107 ± 20 процентов в пакете 1210 от Yageo стоит всего 0,62 доллара США / 500, а C1210C107M4PACTU X5R 20 процентов от Kemet поставляется в пакете 1210 примерно за 0,84 доллара США / 1000.

Узнать больше об AVXKemet ElectronicsSamsung Electro-MechanicsTaiyo YudenTDK-EPCYageo USA

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Танталовый конденсатор против керамического

Дефицит многослойных керамических конденсаторов (MLCC) начался в 2018 году и, по прогнозам, сохранится в этом году.Конденсаторы, особенно MLCC, являются жизненно важной частью почти всех распространенных электронных устройств, и в результате рынок конденсаторов становится все более прибыльным. Ожидалось, что только рынок MLCC вырастет с 5 миллиардов долларов в 2018 году до более 7 миллиардов долларов к 2023 году.

Этот постоянный дефицит заставил многих производителей и клиентов рассмотреть альтернативы, популярной заменой которых являются танталовые конденсаторы. Во многих приложениях вместо MLCC можно использовать танталовые конденсаторы, но это часто требует более высоких затрат.Однако со всеми сбоями в цепочке поставок и последствиями, вызванными текущей пандемией COVID-19, сроки поставки тантала увеличились, и опасения по поводу возможной нехватки тантала становятся все более актуальными. По мере того, как становится все труднее приобретать запасы, а использование альтернатив увеличивается, важно знать, как разные конденсаторы сравниваются и контрастируют. В этом посте мы сравниваем танталовый конденсатор и керамический, различия между ними и их преимущества.

Танталовые и керамические конденсаторы:

Танталовые конденсаторы — это подтип электролитических конденсаторов, в которых в качестве анода используется металлический тантал.Танталовые конденсаторы обладают превосходными частотными характеристиками и долговременной стабильностью. Они известны своим практически неограниченным сроком хранения, высокой плотностью емкости и надежностью. Танталовые конденсаторы доступны как с мокрым (фольга), так и с сухим (твердый) электролитическим типом, из которых наиболее распространены сухие.

Хотя танталовые конденсаторы обычно требуют внешнего отказоустойчивого устройства, чтобы избежать проблем, вызванных их режимом отказа, они используются в самых разных схемах. Некоторые приложения включают ПК, ноутбуки, медицинские устройства, усилители звука, автомобильные схемы, сотовые телефоны и другие устройства поверхностного монтажа (SMD).Танталы также являются популярной заменой алюминиевых электролитов, используемых в военных целях, поскольку они не высыхают и не изменяют емкость с течением времени.

В керамических конденсаторах

используется один из основных типов конденсаторов, в которых в качестве диэлектрика используется керамический материал. Известный изолятор, керамика, была одним из первых материалов, использованных при производстве конденсаторов. Эти конденсаторы имеют небольшой размер, меньшее максимальное номинальное напряжение и меньшие значения емкости. Двумя наиболее распространенными типами являются MLCC и керамические дисковые конденсаторы.

Керамические конденсаторы

используются во многих различных приложениях и чаще всего используются в личных электронных устройствах. Одни только MLCC являются наиболее производимыми конденсаторами, которые используются примерно в 1 млрд электронных устройств в год. Некоторые варианты использования включают печатные платы, индукционные печи, преобразователи постоянного тока в постоянный и силовые выключатели. Керамические конденсаторы часто используются в качестве конденсаторов общего назначения, потому что они не поляризованы и бывают самых разных емкостей, номинальных напряжений и размеров.

В производстве конденсаторов некоторые ключевые игроки включают:

  • Абракон
  • AVX
  • Johanson Dielectrics
  • Мурата
  • Vishay
  • Кемет
  • Панасоник
  • TE Связь

Танталовые конденсаторы против керамических:

Хотя и танталовые, и керамические конденсаторы схожи по своим функциям, они сильно различаются по технологии изготовления, материалам и характеристикам.

С точки зрения характеристик конденсаторов танталовые и керамические конденсаторы различаются по нескольким ключевым параметрам:

  • Возраст:

    Когда дело доходит до конденсаторов, логарифмическое уменьшение емкости с течением времени называется старением.Керамические конденсаторы стареют, а тантал — нет. Танталовые конденсаторы даже не имеют известного механизма износа.
  • Поляризация:

    Танталовые конденсаторы обычно поляризованы. Это означает, что их можно подключать к источнику постоянного тока только при соблюдении правильной полярности клемм. С другой стороны, керамические конденсаторы неполяризованы и могут безопасно подключаться к источнику переменного тока. Благодаря отсутствию поляризации керамические конденсаторы имеют лучшую частотную характеристику.
  • Температурный отклик:

    При изменении температуры танталовые конденсаторы обычно показывают линейное изменение емкости, в то время как керамические конденсаторы обычно имеют нелинейный отклик.Тем не менее, керамические конденсаторы могут иметь линейный тренд, сужая диапазоны рабочих температур и учитывая температурный отклик на этапе проектирования.
  • Отклик по напряжению:

    Если посмотреть на изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения, танталовые конденсаторы демонстрируют стабильную стабильность, тогда как керамические конденсаторы — нет. В ответ на более высокие приложенные напряжения диэлектрическая проницаемость диэлектрика в керамическом конденсаторе сокращается и вызывает изменения емкости.Хотя изменения емкости керамических конденсаторов обычно линейны и могут быть легко учтены, некоторые диэлектрики с более высокой диэлектрической проницаемостью могут терять около 70% своей начальной емкости при работе при номинальном напряжении.

Танталовый конденсатор против керамических параметров:

Параметр конденсатора:

Танталовые конденсаторы:

Конденсаторы керамические:

Эффективность старения

Зависимость смещения постоянного тока

Стабильность эквивалентного последовательного сопротивления (ESR)

Фильтрация высоких частот

Низкая индуктивность

Отклик на микрофонный (пьезоэлектрический) эффект

Умеренный диапазон и реакция

Объемный КПД

(Ссылка)

Конденсаторы источника:

В связи с тем, что нехватка MLCC вызывает повышенный спрос на тантал и недавние сбои в глобальной цепочке поставок, нехватка танталовых конденсаторов становится все более вероятной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *