Ръководство за керамични типове кондензатори

Типът керамика, използвана в тези електронни компоненти, предлага няколко предимства, включително ниска загуба на енергия и разумна степен на стабилност.Тези ползи обаче могат да варират в зависимост от избрания керамичен материал.Керамичните кондензатори са кръстени на керамичните материали, от които са направени.Тези материали се състоят от фино смляни параелектрически или феро-електрически частици, смесени с други вещества, за да се получат правилните свойства.Тази статия разглежда по-отблизо керамичните кондензатори, обсъждайки различни видове като дискови керамични кондензатори, многослойни керамични кондензатори (MLCCs) и кондензатори за хранене, всяка от които е предназначена за специфични електронни приложения.Той също така обяснява как керамичните диелектрици се класифицират в групи като клас 1 и клас 2, като посочват техните уникални характеристики, температурни реакции и поведение на капацитет.Статията говори за това как технологията на кондензаторите се развива, подобрявайки производителността, за да отговори на нуждите на високочестотните и точните електронни схеми.

Каталог

Фигура 1: Керамични кондензатори

Дисков керамичен кондензатор

Керамичният кондензатор на диска лесно се разпознава по кръглата си форма и силното изграждане.Основната част на този кондензатор е керамичен диск и действа като изолационен материал за работа.Производителността на кондензатора зависи много от това как се прилагат електродите към този диск.Тези електроди са внимателно поставени на повърхността, за да се осигури добра проводимост.

След като електродите са на мястото си, проводниците са прикрепени.Тези проводници са добри за установяване на електрически връзки, като се гарантира, че кондензаторът може да бъде интегриран ефективно в схема.Характеристика на дисковия керамичен кондензатор е покритието с смола, което го покрива напълно.Това покритие играе множество роли: тя предпазва компонента от физически щети, предпазва от фактори на околната среда като влага и поддържа електрически производителност чрез предотвратяване на замърсяване.

Поради силния си дизайн, дисковите керамични кондензатори са много надеждни и дълготрайни, което ги прави популярен избор в различни индустрии като потребителска електроника, автомобилни системи и индустриално оборудване.

Фигура 2: Структура на кондензатора на дисковите керамични кондензатори

Фигура 3: Дисков керамичен кондензатор

MLCC кондензатор

Многослойният керамичен кондензатор (MLCC) е основен компонент в съвременната електроника, особено в повърхностно монтираната технология (SMT).Този кондензатор се състои от няколко слоя керамичен диелектричен материал, подредени, за да се увеличи максимално капацитет в компактна форма.Слоевата структура е внимателно проектирана с метални електроди, поставени между слоевете.Тези електроди създават паралелни връзки, подобрявайки ефективността на кондензатора.

Фигура 4: Структура на кондензатора на MLCC

MLCC са добре подходящи за приложения, при които са необходими висок капацитет и минимално физическо пространство.В конфигурациите на повърхностното монтиране, крайните терминации на MLCC са проектирани с точност, за да се осигури силно механично прикрепване и отлична електрическа свързаност на печатни платки (PCBs).Тези терминации са направени от комбинация от метали, като сребро и паладий, и след това се покриват с никел и калай.Това покритие подобрява спомемостта и предпазва от окисляване.

Напредъкът в MLCC технологията, включително използването на диелектрици с висок К и изискани техники за наслояване, значително подобри тяхната работа.В резултат на това MLCC вече се изискват в електронни вериги с висока плътност, използвани в много съвременни устройства.

Фигура 5: MLCC кондензатор

FeedThrough кондензатор

Кондензаторите за хранене са важни за напредналата електроника, тъй като те помагат за блокиране на смущения в ситуации, при които кабелите или проводниците преминават през екранирани зони.Тези кондензатори са проектирани да поддържат целостта на сигнала чрез филтриране на радиочестота (RF) и електромагнитни смущения (EMI).

Развитието на керамичните кондензатори значително повлия на еволюцията на кондензаторите за хранене.Съвременните дизайни за хранене включват усъвършенствани диелектрични материали, което им позволява да работят ефективно при RF и микровълнови честоти.Тези кондензатори също са проектирани да понасят колебанията на напрежението и да поддържат стабилни характеристики при различни термични условия.

Фигура 6: кондензаторна структура на кондензатора

Иновациите в материалите и техниките за производство не само подобриха ефективността на кондензаторите за хранене, но и ги поддържаха рентабилни за масовото производство.В резултат на това тези кондензатори все повече се използват в телекомуникационните, аерокосмическото и отбранителната индустрия.Продължаващото подобряване на кондензаторите на FeedThrough подчертава как се нуждаят в напредъка на електронните технологии.

Фигура 7: кондензатор за хранене

Керамични диелектрически видове

Керамични кондензатори Използвайте различни видове материали за изолация и всеки тип е обозначен с кодове като C0G, NP0, X7R, Y5V и Z5U.Тези кодове не са случайни, те показват как материалът реагира на промените в температурата и напрежението.За да помогнат на хората да изберат правилните кондензатори, индустриалните групи създадоха различни категории за керамични диелектрици.Тези категории организират видовете диелектрици, използвани в керамичните кондензатори, според това как те са предназначени да се използват.

За да помогнат на хората да изберат правилните кондензатори, индустриалните групи създадоха различни категории за керамични диелектрици.Тези категории организират видовете диелектрици, използвани в керамичните кондензатори, според това как те са предназначени да се използват.

КЕРС 1 КЕРАМИЧНА КОПАЦИТОРНА ДИЕЛЕКТРИЧНА

Керамичните кондензатори от клас 1 са известни с изключителните си показатели, поради използването на диелектрици от клас 1.Тези диелектрици предлагат забележителна стабилност и минимални загуби, добри в прецизни приложения като осцилатори и филтри.Надеждността на тези кондензатори идва от способността им да поддържат ефективността в широк спектър от условия на околната среда.

Изключителното изпълнение на диелектриците от клас 1 произтича от техния специфичен състав.Те са съставени от фино смлян титанов диоксид (TiO2), след това смесени с различни добавки за подобряване на електрическите свойства.Добавките включват цинк, цирконий, ниобий, магнезий, тантал, кобалт и стронций.Всеки от тези елементи играе роля за подобряване на стабилността и ефективността на кондензатора.През последните години използването на редки земни оксиди като неодимий и самарий става по -често в диелектриците C0G (NP0).Тези материали са ценени за способността си да поддържат стабилност и да сведат до минимум загубата на сигнал за запазване на целостта на електрическите сигнали във високо прецизни вериги.

Фигура 8: Керамичен кондензатор от клас 1

Кодове на кондензатор от клас 1

Характеристиките на производителността на керамичните кондензатори от клас 1 са ясно обозначени със стандартизиран три знака код.Този код осигурява бърза и надеждна препратка към поведението на кондензатора в отговор на температурните вариации.

Първият символ в кода е буква, която показва колко ще се промени капацитетът с температура, измерена в части на милион на градус по Целзий (ppm/° C).

Вторият герой е число, което действа като мултипликатор, като дава повече подробности за това как капацитетът се измества с температурата.

Третият герой е друга буква, която определя максимално допустимата грешка в вариацията на капацитета на градус по Целзий.

За да се разберат напълно тези кодове, често се използва подробна таблица, разбиваща всяка спецификация.

Първи герой		Втори герой		Трети герой
Писмо	Sig Figs	Цифра	Умножител 10x	Писмо	Толерантност
C	0	0	-1	G	+/- 30
Б	0.3	1	-10	З	+/- 60
L	0.8	2	-100	J	+/- 120
A	0.9	3	-1000	K	+/- 250
M	1	4	1	L	+/- 500
P	1.5	6	10	M	+/- 1000
R	2.2	7	100	N	+/- 2500
S	3.3	8	1000	-	-
T	4.7	-	-	-	-
V	5.6	-	-	-	-
U	7.5	-	-	-	-

Клас 1 типове кондензатори

NP0 (отрицателно-положително-нула) или C0G

Типът C0G е силно стабилен и едва се променя с температурата.Той има марж на грешка от едва ± 30ppm/° C, което го прави много надежден материал в категорията на Ceramic Ceramic Ceramy Clasy Class.Материалът C0G (NP0) поддържа капацитета си почти постоянен в широк температурен диапазон с по -малко от ± 0,3% изменение между -55 ° C и +125 ° C.Промяната на капацитета му или хистерезис е минимална под ± 0,05%, което е много по -добре от до ± 2% промяна, наблюдавана в някои филмови кондензатори.Кондензаторите C0G (NP0) също имат висок фактор "Q", често над 1000, което показва отлична ефективност с минимална загуба.Този висок "Q" остава стабилен за различни честоти.C0G (NP0) има много ниска диелектрична абсорбция, по -малка от 0,6%, подобно на MICA, известна с ниска абсорбция.

Фигура 9: NP0 (отрицателно-положително-нула) или C0G

N33

Кондензаторът N33 има температурен коефициент +33 ppm/° C, означава, че капацитетът му бавно се увеличава, тъй като температурата се повишава по стабилен и предсказуем начин.Това прави N33 добър избор за ситуации, при които някои промени в капацитета с температурата са добре, но все пак се нуждаете от обща стабилност.N33 се намира в веригите за компенсиране на температурата.Тук променящият се капацитет помага да се балансират промените, свързани с температурата в други части на веригата, като поддържа цялата система да работи добре.Капацитетът на N33 обикновено варира от няколко пикофаради до около 1 микрофарада, което е нормално за кондензатори от клас 1.Това, което прави N33 специален, е предвидимата му реакция на температурните промени.Дори леката си зависимост от температурата, N33 запазва ниската загуба на енергия и високата стабилност и го прави надежден вариант за високочестотни и прецизни електронни вериги.

P100, N150, N750, S2R

Температурни етикети като P100, N150, N750 и S2R ни казват как се променя работата на кондензатора с температурата.Тези етикети имат две части: буква и номер.

Писмото показва дали способността на кондензатора да държи заряд (капацитет) ще се увеличи, намалява или се колебае с температура:

"P" означава, че капацитетът се увеличава с увеличаване на температурата.

"N" означава, че капацитетът намалява с увеличаването на температурата.

"S" означава, че капацитетът може да се увеличи или намали, в зависимост от промяната на температурата.

Номерът ни казва колко се променя капацитетът на градус по Целзий.Например, кондензатор P100 ще увеличи капацитета си със 100 части на милион (ppm) за всяка степен на повишаване на температурата на Целзий.Тези кондензатори са избрани за ситуации, при които някои промени в капацитета поради температурата са добре.Те са полезни за по -малко задачи, като филтриране или време, при които незначителните промени няма да причинят проблеми и дори могат да спестят разходи.За разлика от тях, кондензаторите на NP0/C0G се използват за задачи, при които се изисква стабилност, тъй като те не се променят с температура.

Керамичен кондензатор от клас 2

Керамичните кондензатори от клас 2 са направени от фероелектрически материали като бариев титанат (BATIO3).Тези материали дават на кондензаторите висока диелектрична константа, която е много по -висока от тази, която откривате в керамиката от клас 1.Тази по -висока диелектрична константа означава кондензатори от клас 2 могат да съхраняват повече електрически заряд в по -малък обем, което ги прави идеални за приложения, които се нуждаят от висок капацитет в компактни пространства, като филтри за захранване и системи за съхранение на енергия.

Въпреки това, високата пропускливост на материалите от клас 2 също въвежда някои предизвикателства.Капацитетът на тези кондензатори може да варира в зависимост от температурата, напрежението и стареенето.Например, капацитетът им не е последователен при различни температури и може да се промени с приложеното напрежение.Диелектриците от клас 2 са допълнително разделени въз основа на това колко стабилни са с температурните промени.„Стабилната средна Керамика“ има диелектрични константи между 600 и 4000 и поддържат капацитета си с температурно изменение до ± 15%.От друга страна, „High K“ керамиката има диелектрични константи между 4000 и 18 000, но са по -чувствителни към температурни промени, които ограничават използването им в среди, където температурата не се колебае много.

Кодове на кондензатор клас 2

В керамичните кондензатори от клас 2 се използва код с три знака, за да се опише как се държи материалът.

Първият герой е буква, която показва най -ниската температура, на която може да работи кондензаторът.

Средният герой е число, което казва най -високата температура, с която може да се справи.

Последният герой, друга буква, показва колко се променя капацитетът в диапазона на температурата.Значенията на тези кодове са обяснени в таблицата, която идва с нея.

Първи герой		Втори герой		Трети герой
Писмо	Ниска температура	Цифра	Висока температура	Писмо	Промяна
X	-55c (-67f)	2	+45c (+113f)	Г	+/- 3.3%
Y	-30c (-22f)	4	+65 (+149f)	E	+/- 4,7%
Z	+10c (+50f)	5	+85 (+185f)	Е	+/- 7,5%
-	-	6	+105 (+221f)	P	+/- 10%
-	-	7	+125 (+257f)	R	+/- 15%
-	-	-	-	S	+/- 22%
-	-	-	-	T	-0.66666667
-	-	-	-	U	-0.39285714
-	-	-	-	V	-0.26829268

Клас 2 типове кондензатори

X7R кондензатори Работете доста в широк температурен диапазон, от -55 ° C до +125 ° C.В този диапазон техният капацитет се променя само с около ± 15%, въпреки че може да намалее с течение на времето поради стареенето.Тези кондензатори са полезни в захранващите устройства, отделяне и байпасни вериги, където се изискват постоянни показатели за равномерни температури.Въпреки че може да не са най -добрите за приложения, нуждаещи се от точен капацитет, те са надеждни за обща електронна употреба в среди с различни, но не и екстремни температури.

X5R кондензатори са подобни на X7R кондензатори, но работят в малко по -тесен температурен диапазон, от -55 ° C до +85 ° C.Това означава, че те са по-малко идеални за среди с висока температура.Въпреки това, те все още се използват в потребителската електроника като мобилни устройства и лаптопи, където температурните промени са умерени.X5R кондензаторите поддържат капацитета си стабилен в рамките на ± 15% в температурния си диапазон, което ги прави добри за задачи като изглаждане и отделяне в ежедневни настройки на закрито.

Y5V кондензатори Работете в рамките на ограничен температурен диапазон от -30 ° C до +85 ° C и капацитетът им може да варира значително, от +22% до -82%.Поради тази голяма вариация те са най -добри за приложения, при които не се изисква точен капацитет.Тези кондензатори се намират в по -малко взискателни области на търговската електроника.Те често се използват в играчки и общи потребителски продукти, където условията на околната среда се контролират.

Z5U кондензатори Работете в тесен температурен диапазон от +10 ° C до +85 ° C, като промените в капацитета варират от +22% до -56%.Те се използват в потребителската електроника, където цената е по -важна от точната стабилност.Докато кондензаторите на Z5U не са толкова надеждни при екологичния стрес, те работят добре при стабилни, предвидими условия.Обикновено се използват в аудио и видео оборудване или от нисък клас потребителски джаджи.

Фигура 10: Z5U кондензатори

Керамичен кондензатор от клас 3

Керамичните кондензатори от клас 3 се открояват за своята изключително висока пропускливост, понякога достигат стойности 50 000 пъти по -големи от някои керамика от клас 2.Това им позволява да постигнат много високи нива на капацитет, което ги прави подходящи за специализирани приложения, които изискват значителен капацитет, като системи за пренос на енергия и експерименти с високоенергийна физика.

Кондензаторите от клас 3 имат недостатъци.Те не са много точни или стабилни с нелинейни температурни характеристики и високи загуби, които могат да се влошат с течение на времето.Тези кондензатори не могат да се използват в многослойно производство, което ги изключва от създаването на формати на Surface Mount Technology (SMT).Тъй като съвременните електронни устройства все повече разчитат на SMT за миниатюризация и подобрена производителност, използването на керамика от клас 3 намалява.Тази тенденция се отразява и във факта, че основните организационни органи като IEC и EIA вече не стандартизират тези кондензатори, насочвайки към преминаване към по -надеждни и стабилни технологии.

Клас 3 типове кондензатори

Код	Температура Обхват	Капацитет Промяна	Приложения
Z5p	+10 ° C до +85 ° C	+22%, -56%	Използва се в потребителската електроника и веригите за захранване.
Z5U	+10 ° C до +85 ° C	+22%, -82%	Идеален за схеми и филтри за синхронизиране.
Y5p	-30 ° C до +85 ° C	+22%, -56%	Подходящ за употреба с общо предназначение, особено за блокиране на постоянен ток.
Y5U	-30 ° C до +85 ° C	+22%, -82%	Използва се при приложения за свързване и байпас.
Y5V	-30 ° C до +85 ° C	+22%, -82%	Използва се за приложения за съхранение и изглаждане на енергия.

КЕРСА 4 КЕРАМИЧНА КОПАЦИТОРНА ДИЕЛЕКТРИКА

Керамичните кондензатори от клас 4, известни някога като кондензатори на бариерния слой, използват диелектрици с висока пропускливост, подобни на тези в кондензатори от клас 3.Въпреки че тези материали предлагат висок капацитет, напредъкът в технологията на кондензаторите доведе до постепенното им прекратяване.

Отдалечаването от диелектриците от клас 4 е знак за това как електронните компоненти продължават да се развиват.По -новите технологии на кондензатора сега се фокусират не само върху приспособяването в рамките на специфични физически размери, но и върху изпълнението на оперативните изисквания на съвременните електронни схеми.Тази промяна подчертава непрекъснатите иновации в електронните материали с нови и по -ефективни диелектрици, които се създават, за да отговарят на развиващите се стандарти и изискванията на производителността на индустрията.

Предимства на керамичните кондензатори

• Керамичните кондензатори са евтини за производство, което ги прави достъпен избор за много електронни устройства, от ежедневни джаджи до индустриални машини.

• Керамичните кондензатори се представят много добре в високочестотни ситуации.Те имат ниска паразитна индуктивност и съпротива, което ги прави чудесни за бързи, високоскоростни вериги.

• Керамичните кондензатори имат ниска ESR, повишават ефективността на веригата чрез намаляване на загубата на енергия.Това е полезно в регулацията на напрежението и веригите за захранване.

• Керамичните кондензатори са неполяризирани, което означава, че могат да се използват в променливи вериги или където посоката на напрежението може да се промени, за разлика от електролитичните кондензатори.

• Керамичните кондензатори се предлагат в различни стилове на опаковане, включително форми на олово и повърхностно монтиране (SMD) като MLCC, което ги прави лесни за използване в различни електронни дизайни.

• Керамичните кондензатори са надеждни и издръжливи и се представят много при различни условия на околната среда.За разлика от електролитичните кондензатори, те са устойчиви на изтичане и изсушаване.

Недостатъци на керамичните кондензатори

• Керамичните кондензатори не осигуряват висок капацитет като електролитични кондензатори.Това ограничава използването им в области, нуждаещи се от голям капацитет, като захранващи филтри или аудио схеми.

• Капацитетът на керамичните кондензатори може да се промени с температура.Например, кондензаторите на Y5V могат да имат големи вариации, потенциално да се отразят на ефективността на веригата, ако не са правилно управлявани.

• Керамичните кондензатори могат да изпитат промени в капацитета с различни нива на напрежение, известни като ефект на пристрастие към DC, които могат да намалят тяхната ефективност при различни условия.

• Керамичните кондензатори могат да бъдат чупливи.Многослойните керамични кондензатори (MLCC) са склонни към напукване поради физически стрес, като огъване на платката или груба работа.

Заключение

Дискусията около керамичните кондензатори подчертава тяхната роля за намаляване на електромагнитните смущения, подобряване на качеството на сигнала и поддържане на веригите стабилни.С напредването на технологиите е важно да се подобри материалите и методите на производство на керамичните кондензатори да отговорят на нарастващите нужди на съвременната електроника.Тази статия не само обяснява техническите детайли и видовете керамични кондензатори, но също така подчертава тяхното значение за превръщането на електронните устройства по-ефективни и надеждни в днешния световен свят на технологиите.

Често задавани въпроси [FAQ]

1. Как идентифицирате керамичен кондензатор?

За да идентифицирате керамичен кондензатор, потърсете малък, дисков или слой компонент.За разлика от електролитичните кондензатори, керамичните кондензатори нямат маркировки за полярност.Те могат да имат кодове или номера, които показват капацитет, оценка на напрежението или толерантност.Тези маркировки често са в стандартен формат, като EIA.Можете да използвате мултицет набор за измерване на капацитета, за да потвърдите дали това е керамичен кондензатор.Ако нямате мултицет, можете също да проверите външния му вид и да сравните кодовете с кондензаторна диаграма или лист с данни, за да проверите.

2. По -добър ли е x7R от y5v?

Решението между кондензаторите X7R и Y5V зависи от това, за което се нуждаете.X7R кондензаторите са по-добри, ако се нуждаете от стабилна характеристика в широк температурен диапазон (-55 ° C до +125 ° C) само с малки промени в капацитета (± 15%).От друга страна, кондензаторите на Y5V имат много по-голяма промяна в капацитета с температура ( +22/-82%) и работят в по-малък температурен диапазон (-30 ° C до +85 ° C).И така, X7R е по -добрият избор за по -строги условия, при които стабилността има значение.

3. По -добър ли е x8R от x7R?

X8R не е често срещано обозначение в стандартните класификации на кондензатора.Ако се позовава на кондензатор, който работи в по -широк температурен диапазон от X7R, би било по -добре в приложения, където се очакват екстремни температури.Въпреки това, тъй като X8R не е стандартен, X7R остава по -надеждният и предпочитан избор поради своите известни и стабилни характеристики.

4. Мога ли да заменя керамичен кондензатор с по -висок UF?

Да, можете да замените керамичен кондензатор с един от по -високия капацитет (µF), стига оценката на напрежението и други оперативни параметри да съответстват на изискванията на веригата.Това често се прави за постигане на по -добра производителност или приспособяване на наличието на компоненти.Уверете се обаче, че физическите размери и характеристиките на честотата отговарят на приложението, тъй като те могат да повлияят на веригата.

5. Мога ли да заменя керамичния кондензатор с филмов кондензатор?

Да, замяната на керамичен кондензатор с филмов кондензатор е възможно.Филмовите кондензатори предлагат по -добър толеранс, по -ниски загуби и повече стабилност във времето и температурата в сравнение с керамичните кондензатори.Уверете се, че оценките на напрежението и капацитета са съвместими.Филмовите кондензатори често са по -големи, така че помислете за физическото пространство във вашия дизайн.

6. Мога ли да използвам 440V кондензатор вместо 370V?

Да, използването на кондензатор с по -висока оценка на напрежението (440V) вместо по -ниска (370V) обикновено е безопасно.По -високата оценка на напрежението означава, че кондензаторът може да се справи с по -високи потенциални разлики без риск от повреда.Винаги се уверете, че капацитетът и други спецификации отговарят на изискванията на веригата.

7. Мога ли да заменя 250V кондензатор с 450V?

Да, безопасно е да смените 250V кондензатор с 450V кондензатор.По -високата оценка на напрежението осигурява по -голям марж на безопасност, тъй като кондензаторът може да издържи на по -високи напрежения.Както при други замествания, проверете дали капацитетът, физическият размер и други спецификации съответстват на нуждите на вашето приложение, за да поддържате функционалността и безопасността на вашето електронно устройство.