Типы диэлектриков керамических конденсаторов: Различия между диэлектриками керамических конденсаторов — A_D Electronics

Содержание

краткое руководство по типам керамических конденсаторов

Добавлено 13 июля 2018 в 22:39

Сохранить или поделиться

В данной небольшой технической статье делается попытка рассеять туман, который окружает трехсимвольные криптограммы, используемые для описания керамических конденсаторов.

Радиоинженер 1: «Конечно, я бы никогда не использовал конденсатор Y5V в таком приложении.»

Радиоинженер 2: «Я тоже. Это было бы глупо!»

Инженер-механик: «Почему?»

Тишина.

Если вы считаете, что рискуете оказаться в разговоре, подобном вышеизложенному, эта статья, надеюсь, вам поможет. Почти каждый, кто проектировал печатную плату, знаком с трехсимвольными кодами, которые сопровождают описания конденсаторов, и я думаю, что большинство инженеров имеют общее представление о том, какие типы следует использовать, или, по крайней мере, какие типы должны не использоваться в заданной схеме.

Что на самом деле означают эти коды? Почему примечания к приложениям почти всегда рекомендуют X7R или X5R? Почему всё еще существует Y5V? Если вы ищете в онлайн-магазине керамический конденсатор 0,1 мкФ размером 0805, то почему поиск выдаст 400 результатов для X7R и ноль для C0G (он же NP0)?

Код

Для маркировки конденсаторов с диэлектриками классов 2 и 3 используется трехсимвольный код в формате буква-цифра-буква. C0G находится в классе диэлектриков 1, поэтому сюда не входит (подробнее об этом позже). X5R и X7R находятся в классе 2, а Y5V – в классе 3.

  • Первый символ указывает самую низкую температуру, при которой может работать конденсатор. Буква X (как в X7R и X5R) соответствует –55°C.
  • Второй символ указывает максимальную температуру. Теоретический диапазон составляет от 45°C до 200°C; 5 (как в X5R) соответствует 85°C, а 7 (как в X7R) соответствует 125°C.
  • Третий символ указывает максимальное значение изменения емкости в температурном диапазоне компонента. Маркировка конденсаторов ––R (как в X5R и X7R) соответствует изменению ±15%. Емкость компонентов с кодом, заканчивающимся на V, может уменьшиться фактически на 82%! Это, вероятно, объясняет, почему конденсаторы Y5V не так популярны.

На следующем рисунке вы получите хорошее визуальное представление о том, как неустойчивые Y5V и Z5U сравниваются с X5R и X7R.

Зависимость относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика от температуры

Данная диаграмма также помогает нам ответить на вопрос «почему всё еще существует Y5V?». Поскольку он подходит для устройств, которые всегда работают при комнатной температуре или вблизи нее.

Конденсаторы класса 1

Как вы могли заметить на диаграмме, C0G чрезвычайно устойчив (обратите внимание, что C0G и NP0 в маркировке имеют знак нуля, а не заглавную «O»). C0G использует диэлектрик класса 1 и является суперзвездой в мире конденсаторов: на емкость не оказывают существенного влияния ни температура, ни приложенное напряжение, ни старение.

Однако у него есть один недостаток, который стал особенно актуальным в эту эпоху непреклонной миниатюризации: он неэффективен по размерам. Например, если вы будете искать конденсатор C0G на 0,1 мкФ, то самым маленьким будет размер 1206. И напротив, вы можете найти конденсатор X7R на 0,1 мкФ в корпусе 0306 и с номинальным напряжением (10 В), достаточно высоким для схем 3,3 В или даже 5 В.

Корпус 0306. В этом крошечном форм-факторе могут изготавливаться конденсаторы X7R.

Шумные конденсаторы

Если вы разрабатываете аудиоустройства или просто предпочитаете тихие печатные платы, то у вас есть еще одна причина выбора C0G по сравнению с X7R или X5R: конденсаторы класса 2 демонстрируют пьезоэлектрическое поведение, которое может заставить их функционировать и как микрофон (который преобразует звук в электрический шум), и как зуммер (который преобразует сигналы переменного тока в звуковой шум). У конденсаторов класса 1 такой проблемы нет.

«Поющий кондесатор»

Я уверен, что вы можете найти гораздо больше информации о типах конденсаторов и диэлектриков от таких производителей как Kemet, AVX и TDK. Если хотите увидеть полную таблицу трехсимвольных кодов, то смотрите следующую статью.

Оригинал статьи:

Теги

Керамический конденсаторКлассы керамических конденсаторовКодовое обозначениеКонденсаторКонденсатор C0G / NP0Конденсатор X5RКонденсатор X7R
Конденсатор Y5VМаркировкаОтносительная диэлектрическая проницаемостьПоющий конденсаторПьезоэлектрический эффектШум

Сохранить или поделиться

Пассивные компоненты компании YAGEO

18 декабря 2009

Датой возникновения бренда Yageo считается 1997 год. Однако компания начала свою деятельность еще в 1994 году с производства прецизионных резисторов для компьютерной техники. В этом же году фирма объединилась с ASJ (производителем резисторов из Сингапура). В 1996 году в состав компании вливается немецкий производитель резисторов Vitrohm. В 1996-97 годах произошло объединение с компаниями Teapo (производитель электролитических конденсаторов) и Chilisin (производитель индуктивных компонентов). После этих слияний и появилось название торговой марки Yageo. В 1999 году к Yageo присоединяется американский дистрибьютор пассивных компонентов Steller. В 2000 году в состав компании вошли два подразделения пассивных компонентов из Philips Electronics NV —

Phycomp и Ferroxcube.

Сейчас Yageo выпускает около 60% всех пассивных компонентов, производимых на Тайване. По объему выпуска многослойных керамических чип-конденсаторов (MLCC) Yageo занимает третье место в мире. Компания производит около трети всех производимых в мире резисторов и не останавливается на достигнутом. Потребителями продукции Yageo являются известные мировые производители электроники, среди которых Siemens, Motorola, Samsung, LG, Hewlett Packard (HP), DELL, Acer, Apple, Cisco Systems, Sony Ericsson и многие другие.

Керамические чип-конденсаторы Yageo

Трудно найти современное электронное устройство без керамических чип-конденсаторов. Они используются в схемах, где необходимы хорошие частотные характеристики, небольшие размеры, малые потери, низкие токи утечки и долговременная стабильность параметров. Развитие технологий позволило реализовать керамические чип-конденсаторы с емкостью 100 мкФ и более, что позволяет заменить ими электролитические или танталовые конденсаторы, уменьшить размеры компонентов, улучшить стабильность параметров и увеличить срок службы прибора. Тип диэлектрика чип-конденсатора характеризует точность и стабильность его параметров.

Наиболее распространенные типы диэлектриков — NP0, X7R, X5R, Y5V. Зависимости, иллюстрирующие изменение емкости от температуры для трех типов диэлектрика NP0, X7R и Y5V приведены на рисунке 1.

 

Рис. 1. Зависимость емкости чип-конденсаторов от температуры для разных диэлектриков

Из графиков на рисунке 1 хорошо видно, что наилучшей стабильностью параметров обладают чип-конденсаторы с диэлектриком NР0 (емкость практически не изменяется в диапазоне температур от -55 до 125°С). Максимальные изменения емкости характерны для конденсаторов с диэлектриком Y5V. В диапазоне температур от -40 до 85°С изменение емкости достигает 80%. Такие конденсаторы могут иметь высокие значения емкости, но низкую стабильность параметров. Диэлектрик X7R обеспечивает промежуточную стабильность емкости между NР0 и X7R (изменение емкости в диапазоне температур от -55 до 125°С составляет около 10%). Все конденсаторы с рассмотренными наиболее популярными типами диэлектриков получили широкое распространение.

Они отличаются ценой и габаритными размерами для одинаковых значений емкости и номинального напряжения. Основные параметры наиболее распространенных серий чип-конденсаторов Yageo сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Основные параметры чип-конденсаторов YAGEO 

Наименование Свойства Диапазон емкостей Диапазон напряжений, В Размеры*
NP0 Общего применения 0,22 пФ…33 нФ 16…25 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210
Общего применения 0,22 пФ…390 пФ 50 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1812
Среднего напряжения 10 пФ…22 нФ 100…630 0603, 0805, 1206, 1210, 1808, 1812
Высоковольтные 10 пФ…2,7 нФ 1000, 2000, 3000, 4000 1206, 1210, 1808, 1812
Микроволновые (microwave) 0,47 пФ…120 пФ 50 0603, 0805, 1206
Высокочастотные 0,22 пФ…10 пФ 50 0402, 0603
X7R Общего применения и с высокой емкостью 100 пФ…22 мкФ 6,3…50 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1812
Среднего напряжения 100 пФ…470 нФ 100…630 0603, 0805, 1206, 1210, 1808, 1812
Высоковольтные 100 пФ…33 нФ 1000…3000 1206, 1210, 1808, 1812
С низкой индуктивностью 10 нФ…220 нФ 10…50 0306, 0508, 0612
X5R Общего применения и с высокой емкостью 10 нФ…100 мкФ 6,3…50 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1812
Y5V Общего применения и с высокой емкостью 10 нФ…47 мкФ 6,3…50 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210
* – расшифровку размеров смотрите в таблице 2.

Из таблицы 1 видно, что конденсаторы с диэлектриком NР0 (C0G) имеют максимальное значение емкости 33 нФ. Емкость конденсаторов с диэлектриком X7R и Y5V достигает 22 и 47 мкФ соответственно. Серия с диэлектриком X5R содержит в своем составе номинал емкости 100 мкФ. Конденсаторы с диэлектриком NP0 применяются в прецизионных схемах, так как в рабочем диапазоне емкость практически не зависит от температуры. Диэлектрик X7R обладает предсказуемыми температурными, частотными и временными параметрами. Диэлектрик Y5V (Z5V) обладает высокой диэлектрической постоянной, но имеет низкую стабильность параметров в рабочем диапазоне температур, поэтому такие конденсаторы используются в схемах общего применения (чаще всего в качестве фильтрующих или разделительных конденсаторов).

Названия разных типов диэлектриков определяются стандартами. Например, стандарты EIA 198-1;-2;-3 подразделяют названия диэлектриков по температурным характеристикам на два класса. Чип-конденсаторы, относящиеся к первому классу, обладают более высокими параметрами точности, измеряемой в ppm (одна миллионная часть). Стабильность параметров конденсаторов второго класса измеряется в процентах от номинального значения емкости. Это поясняет рисунок 2 с расшифровкой типов диэлектриков чип-конденсаторов.

 

Рис. 2. Расшифровка типов диэлектриков чип-конденсаторов

Из рисунка 2 становится понятным, откуда появились наименования распространенных диэлектриков, приведенные в таблице 1:

X7R — диапазон рабочих температур -55…125°С, допустимое отклонение емкости 15% при 25°С;

X5R — диапазон рабочих температур -55…85°С, допустимое отклонение емкости 15% при 25°С;

Y5V — диапазон рабочих температур -30…85°С, допустимое отклонение емкости +22/-82% при 25°С.

Компания Yageo кроме обычных чип-конденсаторов выпускает конденсаторы с низким эквивалентным сопротивлением (Low ESR). Конденсаторы с низким ESR выпускаются в чип-корпусах с «обратными» размерами 0306, 0508, 0612. Это поясняет таблица 2, где приведены соответствия между дюймовыми и метрическими размерами для стандартных и Low ESR чип-конденсаторов.

Таблица 2. Метрические и дюймовые размеры чип-конденсаторов YAGEO 

Размеры корпуса Размеры, мм
дюймовые метрические L1 W L2; L3 (min) L2; L3 (max) L4 (min)
Чип-конденсаторы серий со стандартными размерами
0201 0603M 0,6 0,3 0,1 0,2 0,2
0402 1005M 1,0 0,5 0,2 0,3 0,4
0603 1608M 1,6 0,8 0,2 0,6 0,4
0805 2012M 2,0 1,25 0,25 0,75 0,55
1206 3216M 3,2 1,6 0,25 0,75 1,4
1210 3225M 3,2 2,5 0,25 0,75 1,4
1808 4520M 4,5 2,0 0,25 0,75 2,2
1812 4532M 4,5 3,2 0,25 0,75 2,2
Чип-конденсаторы Low ESR (с низким эквивалентным последовательным сопротивлением)
0306 0816М 0,8 1,6 0,1 0,3 0,2
0508 1220М 1,25 2,0 0,13 0,46 0,38
0612 1632М 1,6 3,2 0,13 0,46 0,5

Обратите внимание, что конденсаторы Low ESR имеют другое расположение выводов. Именно такая конструкция позволяет уменьшить эквивалентное последовательное сопротивление.

Для схем, в которых конденсаторы работают на высоких частотах необходимо учитывать частотную зависимость изменения емкости и ESR. На рисунке 3 приведены для сравнения типовые частотные зависимости емкости и ESR для керамических (MLCC) и танталовых чип-конденсаторов при разных температурах. У керамических конденсаторов емкость практически не изменяется. У танталовых конденсаторов уменьшение емкости начинается уже при частотах около 100 кГц. Еще более контрастное сравнение наблюдается у зависимостей ESR для танталовых и аналогичных по емкости керамических конденсаторов (см. графики в правой части рисунка 3). На высоких частотах эквивалентное последовательное сопротивление керамических конденсаторов в десятки раз меньше, что дает им неоспоримое преимущество по сравнению с танталовыми конденсаторами.

 

Рис. 3. Зависимости изменения емкости и ESR для керамических и танталовых конденсаторов

В некоторых схемах керамические чип-конденсаторы могут с успехом заменить танталовые и электролитические. Однако значительно лучшие частотные свойства и допустимость значительно больших пульсаций керамических конденсаторов делают замену с полным совпадением номиналов емкости и рабочего напряжения неоправданной. Например, для одинакового подавления пульсаций с частотой 1 МГц танталовым конденсатором 10 мкФ и керамическим конденсатором, емкость керамического можно уменьшить в 5…10 раз и использовать номиналы 1,0…2,2 мкФ. При этом экономится место на печатной плате и увеличивается ресурс работы схемы. Низкий уровень ESR позволяет, несмотря на существенно меньшие размеры, значительно сильнее нагружать керамические конденсаторы, несмотря на их существенно меньшие размеры, что исключает перегрев при более высоких напряжениях перегрузки. Это особенно важно для сглаживающих конденсаторов в импульсных источниках питания, так как при запуске и выключении могут появляться импульсы со значительным превышением номинальных значений. Высокие значения емкости чип-конденсаторов достигаются для диэлектриков X5R и Y5V, которые не отличаются очень высокой стабильностью параметров, но для сглаживающих и разделительных конденсаторов это не критично.

Система обозначений керамических чип-конденсаторов YAGEO приведена на рисунке 4.

 

Рис. 4. Система обозначений керамических чип-конденсаторов YAGEO

Керамические чип-резисторы YAGEO

Сейчас трудно найти электронную схему без резисторов для поверхностного монтажа. Компания Yageo выпускает широкую номенклатуру керамических чип-резисторов для самых различных применений. Резисторы выпускаются в распространенных типоразмерах корпусов и удовлетворяют жестким требованиям современной электронной аппаратуры. Основные параметры некоторых наиболее популярных серий чип-резисторов Yageo сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Основные параметры некоторых серий чип-резисторов Yageo 

Серия Наименование Размер Pмакс, Вт. Vмакс, В. Диапазон
t°, °С
Диапазон R Точность, % ТКС**
RC RC0100xR-07xxxxL 1005 1/32 15 -55…125 10 Ом…1 MОм ±5 ±250 ppm/°C (10 Ом…1 MОм)
RC0201xR-07xxxxL 0201 1/20 25 10 Ом…10 MОм ±1; ±5 -100/+350 ppm/°C (1 Ом…10 Ом)   ±200 ppm/°C (10 Ом…10 MОм)
RC0402xR-07xxxxL 0402 1/16 50 -55…155 1 Ом…22 MОм ±0,5; ±1; ±5 ±200 ppm/°C (1 Ом…10 Ом)   ±200 ppm/°C (10 MОм…22 MОм)   ±100 ppm/°C (10 Ом…10 MОм)
RC0603xR-07xxxxL 0603 1/10 1 Ом…22 MОм
RC0805xR-07xxxxL 0805 1/8 150 1 Ом…22 MОм
RC1206xR-07xxxxL 1206 1/4 200 1 Ом…22 MОм
RC1210xR-07xxxxL 1210 1/2 1 Ом…22 MОм
RC1218xK-07xxxxL 1218 1 1 Ом…1 MОм
RC2010xK-07xxxxL 2010 3/4 1 Ом…22 MОм
RC2512xK-07xxxxL 2512 1 1 Ом…22 MОм
RC0805xR-7WxxxxL* 0805 1/4 150 1 Ом…100 Ом ±1; ±5 ±200 ppm/°C
RC1206xR-7WxxxxL* 1206 1/2 200 1 Ом…100 Ом
RC2512xK-7WxxxxL* 2512 2 1 Ом…150 Ом
RT RT0402xRx07xxxxL 0402 1/16 50 -55…125 10 Ом…121 Ом ±0,05; ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1 ±10; ±15; ±25;
±50 ppm/°C
RT0603xRx07xxxxL 0603 1/10 75 5,1 Ом…681 кОм
RT0805xRx07xxxxL 0805 1/8 150 5,1 Ом…1,5 МОм
RT1206xRx07xxxxL 1206 1/8 200 5,1 Ом…1,5 МОм
RT1210xRx07xxxxL 1210 1/4 5,1 Ом…1 МОм
RT2010xKx07xxxxL 2010 1/2 10 Ом…1 МОм
RT2512xKx07xxxxL 2512 3/4 10 Ом…1 МОм
RV RV0805JR-07xxxxL 0805 1/8 400 -55…155 100 кОм…10 МОм ±1; ±5 ±200 ppm/°C (100 кОм…10 MОм)
RV1206JR-07xxxxL 1206 1/4 500 100 кОм…27 МОм ±5 ±200 ppm/°C (100 кОм…27 MОм)
RV1206FR-07xxxxL 100 кОм…10 МОм ±1
RV2512JK-07xxxxL 2512 1 4,7 МОм…16 МОм ±5 ±200 ppm/°C (4,7 MОм…16 MОм)
*RC0805xR-7WxxxxL – красным цветом выделены новые серии чип-резисторов. **ТКС – температурный коэффициент сопротивления для диапазона, указанного в скобках.

Чип-резисторы Yageo предназначены для работы в диапазонах температур -55°С…125°С или -55°С…155°С и выпускаются в корпусах с размерами от 1005 с максимальной мощностью 1/32 Вт до размера 2512 с мощностью до 2 Вт. Серия RC предназначена для широкого применения. Серия RT отличается высокой точностью номиналов и повышенной стабильностью параметров. Допустимые напряжения для серий RC и RT в корпусах с размерами от 1206 составляет 200 В. Серия RV характеризуется наличием высокоомных резисторов до 27 МOм и высокими значениями допустимых напряжений до 500 В (резисторы в корпусе 0805 допускают максимальное напряжение до 400 В). Размеры стандартных корпусов серии чип-резисторов RC приведены в таблице 4.

Таблица 4. Размеры тонкопленочных чип-резисторов серии 

Тип L, мм W, мм Н, мм I1, мм I2, мм
RC0100 0,4 0,2 0,13 0,1 0,1
RC0201 0,6 0,3 0,23 0,1 0,15
RC0402 1,0 0,5 0,32 0,2 0,25
RC0603 1,6 0,8 0,45 0,25 0,25
RC0805 2,0 1,25 0,5 0,35 0,35
RC1206 3,1 1,6 0,55 0,45 0,4
RC1210 3,1 2,6 0,5 0,45 0,5
RC1218 3,1 4,6 0,55 0,45 0,4
RC2010 5,0 2,5 0,55 0,55 0,5
RC2512 6,35 3,1 0,55 0,6 0,5

Система обозначений чип-резисторов Yageo приведена на рисунке 5.

 

Рис. 5. Система обозначений чип-резисторов YAGEO

 Конечно, далеко не любая комбинация букв и цифр в системе обозначений резисторов и конденсаторов сформирует правильное наименование (partnumber). Корректность наименования можно проверить на сайте производителя http://www.yageo.com/.

Электролитические конденсаторы Yageo

Компания Yageo выпускает электролитические конденсаторы с радиальными выводами, с жесткими выводами Snap-In для механической фиксации на печатной плате, а также электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа. Серии и основные параметры этих конденсаторов показаны на рисунке 6.

 

Рис. 6. Электролитические конденсаторы Yageo

Конденсаторы с радиальными выводами подразделяются на серии общего применения, с миниатюрными размерами, с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) и специализированные конденсаторы (с низким током утечки, неполярные и с большим сроком службы до 10 тысяч часов при температуре 105°С). При выборе электролитических конденсаторов нужно учитывать, что их емкость и ESR сильно зависят от окружающей температуры. На рисунке 7 показаны типовые частотные зависимости импеданса (Z) для температур -40, 20 и 85°С. Импеданс для всего рабочего диапазона температур может отличаться в десятки раз, поэтому при расчете схемы нужно ориентироваться на параметры электролитических конденсаторов при минимальном значении рабочей температуры.

Рис. 7. Типовые частотные зависимости импеданса электролитического конденсатора для разных температур

Окончание гарантированного срока эксплуатации электролитического конденсатора не означает его катастрофический отказ, а только снижение емкости ниже допустимого значения, указанного в технической документации (обычно допустимое отклонение составляет 20%). Снижением рабочей температуры корпуса электролитического конденсатора можно существенно увеличить его время жизни. Срок службы возрастает в два раза при снижении температуры корпуса на каждые 10°С, но это правило действует только до температуры около 40°С. Ниже этого значения увеличение срока службы не приводит к существенным результатам.

Из всего этого следует, что для увеличения срока службы необходимо выбирать конденсаторы с высокой максимально допустимой рабочей температурой (105°С и более). Если рабочая температура корпуса будет не более 85°С, то ожидаемое время жизни конденсатора будет в четыре раза больше. Например, если взять электролитический конденсатор с гарантированным временем эксплуатации 1000 часов при 105°С и использовать его при рабочей температуре не более 85°С и учесть, что снижение температуры на каждые 10°С увеличивает срок жизни вдвое, то по теории получим четырехкратный рост времени эксплуатации до 4000 часов. Следует учитывать, что это правило эмпирическое, поэтому относиться к таким расчетам следует с большим вниманием, так как время жизни зависит еще и от величины тока пульсаций.

Чип-индуктивности Yageo

Yageo выпускает достаточно широкую номенклатуру чип-индуктивностей. В таблице 5 приведены параметры лишь малой части чип-индуктивностей этой компании (только наиболее популярных).

Таблица 5. Чип-индуктивности для поверхностного монтажа Yageo

Серия Z (импеданс), Ом Номинальный ток, А Тестовые частоты, МГц DCR*, Ом Размеры
YSB 6…2700 0,05…0,6 30…100 0,05…2 1005, 1608, 2012, 3216, 3225, 4516, 4532
YPB 10…1500 0,8…6 50…100 0,01…0,25
YNB 6…2700 0,05…0,8 100 0,05…1,0 1005, 1608, 2012, 3216
*DCR – Direct Current Resistance – сопротивление дросселя при постоянном токе.

 

Старые наименования приведенных в таблице серий не имеют первой буквы Y (первая буква названия фирмы Yageo). В новых наименованиях эта буква присутствует, чем подчеркивается принадлежность серии компании Yageo. Максимальный ток чип-индуктивностей Yageo достигает 6 А. Для более высоких значений тока выпускаются индуктивности для поверхностного монтажа в SMT-корпусах.

Чип-варисторы Yageo

Для защиты схем от электростатического разряда компания Yageo выпускает чип-варисторы в корпусах 0402, 0603, 0805 и 1206. Варистор — это полупроводниковый резистор с резко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Сопротивление варистора зависит от приложенного к нему напряжения. Варистор включается параллельно защищаемой нагрузке или входу прибора. При возникновении импульсной помехи варистор резко уменьшает свое сопротивление из-за нелинейности своей характеристики и шунтирует нагрузку. Энергия помехи рассеивается на варисторе, что обеспечивает «срезание» импульсов опасного напряжения и протекание тока помехи через металлический корпус прибора и защитное заземление. Это проиллюстрировано на рисунке 8.

Рис. 8. Защита входа прибора от электростатического разряда с помощью варистора

Система кодирования чип-варисторов Yageo показана на рисунке 9.

Рис. 9. Система обозначений чип-варисторов Yageo

Сайт catalog.compel.ru — эффективный инструмент для поиска электронных компонентов

Для быстрого поиска электронных компонентов по заданным параметрам лучше всего воспользоваться сайтом catalog.compel.ru. На сайте представлено большинство электронных компонентов, поставляемых компанией КОМПЭЛ. Для параметрического поиска сначала нужно выбрать тип компонента. Например, для керамических чип-конденсаторов необходим следующий путь поиска: Пассивные компоненты ® Конденсаторы ® Керамические. В этом случае на сайте появится окно (рисунок 10) с возможностью задания нужных параметров.

Рис. 10. Окно для поиска керамических конденсаторов с возможностью задания конкретных параметров

Рекомендуется использовать программу для просмотра сайтов (браузер) «Google Chrome». Работа в этом браузере ускоряет поиск в несколько раз. Для поиска чип-конденсатора емкостью 0,01 мкФ с диэлектриком X7R нужно задать конкретный номинал конденсатора 0,01 мкФ, выбрать тип диэлектрика X7R. Если выбрать конкретный бренд Yageo, то получим результаты, показанные на рисунке 11.

Рис. 11. Результаты поиска керамического чип-конденсатора 0,01 мкФ с диэлектриком X7R

Нажатие на наименование подходящей по параметрам позиции открывает новое окно, где будет показано наличие на складе и цены компонента в зависимости от количества. Большинство керамических конденсаторов заведено в базу данных как CERCAP… Вместо многоточия указывается номинал емкости, допустимое рабочее напряжение, размеры корпуса, тип диэлектрика. Первая буква в типе диэлектрика кодирует точность номинала конденсатора. Например, буква «К» соответствует точности ±10%.

Аналогичным образом можно найти резисторы и индуктивные компоненты. Большинство чип-резисторов внесено в базу данных как RES… Вместо многоточия указывается размер корпуса, номинал резистора и его точность. При нажатии на конкретную позиции резистора можно посмотреть наименование от производителя (Partnumber) на новой открывшейся Интернет-странице.

Вопросы по продукции и поиску можно задать, написав письмо по адресу [email protected].

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

•••

Наши информационные каналы

Многослойные, керамические: MLCC-конденсаторы Samsung

22 декабря 2017

Компания Samsung выпускает широкий спектр пассивных компонентов, в том числе – многослойные керамические конденсаторы (MLCC). Производятся конденсаторы общего, промышленного и автомобильного назначения, а также – с минимальным уровнем акустических шумов. Возможны десять конструктивных исполнений, включая конденсаторные сборки.

Корейская компания Samsung Electro-Mechanic (далее – Samsung или SEMCO) была основана в 1973 году и за более чем 40-летнюю историю превратилась в одного из лидеров в области производства пассивных компонентов. SEMCO выпускает широкую линейку многослойных керамических конденсаторов MLCC (MultiLayer Chip Capacitors), чип-индуктивностей, танталовых конденсаторов и фильтров (рисунок 1).

Рис. 1. Номенклатура пассивных компонентов Samsung Electro-Mechanic

MLCC-конденсаторы производства компании Samsung можно разделить на три большие группы:

  • конденсаторы общего назначения,
  • промышленные;
  • автомобильные.

При этом потребителям доступны многослойные керамические чип-конденсаторы в различных конструктивных исполнениях:

  • Standard & High Capacitors – стандартные и высокопрофильные конденсаторы;
  • Low Profile Capacitors – низкопрофильные конденсаторы;
  • Super Small Size Capacitors – малогабаритные конденсаторы;
  • High-Q Capacitors – высокодобротные конденсаторы;
  • Medium-High Voltage Capacitors – средне- и высоковольтные конденсаторы;
  • Soft-term Capacitors – конденсаторы с мягкими выводами;
  • Low Acoustic Noise Capacitors – конденсаторы с минимальным уровнем акустических шумов;
  • High Effective Capacitance Capacitors – конденсаторы c минимальным смещением DC-bias;
  • Low ESL Capacitors – низкоиндуктивные конденсаторы;
  • Array Type Capacitors – конденсаторные сборки.

MLCC: конструкция, материалы, особенности

Простейший конденсатор представляет собой трехслойную конструкцию, состоящую из двух электродов и диэлектрика между ними (рисунок 2).

Рис. 2. Простейший конденсатор

Также известно, что емкость такой системы будет прямо пропорциональна площади обкладок и диэлектрической проницаемости диэлектрика и обратно пропорциональна расстоянию между электродами (1):

$$C=\frac{\varepsilon_{0}\times \varepsilon_{r}\times S}{d}\qquad{\mathrm{(1)}}$$

В MLCC-конденсаторах, как видно из названия (Multilayer Chip Capacitors), используется многослойная структура, состоящая из чередующихся слоев керамического диэлектрика и металлических пленочных электродов (рисунок 3). На краях металлические электроды объединяются с помощью торцевых никелевых выводов, которые покрываются оловом. Такая конструкция эквивалентна множеству параллельно соединенных элементарных конденсаторов. Это позволяет значительно увеличить площадь, а значит – и повысить емкость.

Рис. 3. Конструкция многослойного керамического конденсатора

Итоговая емкость MLCC будет равна сумме емкостей элементарных конденсаторов (2):

$$C=\frac{\varepsilon_{0}\times \varepsilon_{r}\times S\times (N-1)}{d}\qquad{\mathrm{(2)}}$$

где N – число слоев конденсатора.

Характеристики MLCC-конденсаторов во многом определяются типом используемого диэлектрика. По типу диэлектрика MLCC делят на два класса (таблица 1).

Таблица 1. Характеристики различных типов диэлектриков

Класс Диэлектрик Диэлектрическая проницаемость Рабочая температура, ℃ Температурная погрешность
Класс 1 C0G/NP0 6…400 -55…125 0 ±30 ppm/℃
Класс 2 X5R 1,000…20,000 -55…85 ±15%
X6S -55…105 ±22
X7R -55…125 ±15%
Y5V -30…85 -82…22%

Класс 1 – конденсаторы с высокостабильным параэлектрическим диэлектриком, имеющим линейную температурную зависимость. Примером таких конденсаторов являются NP0 (C0G). Они применяются во времязадающих цепях и фильтрах, где основными требованиями являются малые потери и высокая стабильность емкости.

Класс 2 – конденсаторы с ферромагнитным диэлектриком с более высоким уровнем потерь и нелинейной зависимостью εr. Примерами таких конденсаторов являются X7R/X5R/Y5V/X6S MLCC. Они чаще всего используются как разделительные и блокировочные конденсаторы.

В качестве диэлектрика в конденсаторах второго типа используется BaTiO3 [5]. Данный материал имеет доменную структуру и выраженные ферромагнитные свойства. Эти особенности BaTiO3 как раз и приводят к двум негативным последствиям: нелинейной зависимости диэлектрической проницаемости от температуры и от приложенного напряжения (эффект DC-bias).

Основные характеристики MLCC-конденсаторов

Для описания свойств MLCC-конденсаторов используется множество различных характеристик и параметров. Рассмотрим основные и наиболее важные из них.

Номинальная емкость, пФ/нФ/мкФ – это основной параметр для конденсаторов. Для NP0-конденсаторов емкость лежит в диапазоне от десятых долей пФ до десятков нФ. Для конденсаторов второго типа, например, X5R, емкость достигает сотен мкФ.

Как видно из формулы (2), величина емкости конденсатора обратно пропорциональна толщине диэлектрика. Однако толщина диэлектрика также определяет и рабочее напряжение. По этой причине конденсаторы с меньшим значением емкости, как правило, имеют большее значение рабочего напряжения и напряжения пробоя.

Рабочее напряжение, В, характеризует постоянное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору без потери его эксплуатационных свойств во всем диапазоне рабочих температур.

Не стоит путать рабочее напряжение и напряжение пробоя. MLCC-конденсаторы при определенных условиях способны выдерживать напряжения, значительно превышающие рабочие значения.

Величина напряжения пробоя зависит от множества факторов: типа диэлектрика, частоты сигнала, вида сигналов (постоянных, переменных, импульсных) и так далее. Например, на низких частотах уровень пробивного напряжения оказывается на порядок выше, чем рабочее напряжение, и практически не зависит от частоты сигнала. Пробой в данной области характеризуется пробоем диэлектрика. На высоких частотах пробой имеет электротермический характер, а значит, зависит от уровня потерь и типа диэлектрика.

Начальная точность, %, характеризует максимальное отклонение емкости от номинального значения.

Температурный коэффициент емкости TKC, 10-6/°С. К сожалению, в MLCC величина εr зависит от температуры при любом типе диэлектрика (таблица 1, рисунок 4). Для конденсаторов  класса 1 εr зависит от температуры линейно (NP0/C0G). Для конденсаторов класса 2 – нелинейно (рисунок 4). Как видно из формулы (2), это приводит к изменению емкости конденсатора. TKC характеризует изменение емкости при росте температуры на 1/°С.

Рис. 4. Температурная зависимость емкости MLCC от температуры

Помимо зависимости емкости конденсаторов от температуры, есть и другие особенности MLCC, о которых необходимо помнить.

Эффект смещения при постоянном напряжении (DC-bias) характеризует зависимость величины емкости от приложенного постоянного напряжения. Как было сказано выше, конденсаторы 2-го класса используют в качестве диэлектрика BaTiO3, который является ферромагнетиком и имеет доменную структуру. Внутри домена все электрические диполи полярного диэлектрика сориентированы одинаково. Но направления поляризации соседних доменов могут отличаться. При приложении внешнего напряжения происходит ориентация доменов по приложенному полю. В результате диэлектрическая проницаемость изменяется. Однако зависимость является нелинейной (рисунок 5).

Рис. 5. Зависимость емкости от приложенного постоянного напряжения

Для конденсаторов 1-го класса эффект смещения при постоянном токе отсутствует.

Эффект смещения при переменном напряжении (AC-bias). Как и в случае с DC-bias, данный эффект наблюдается только у конденсаторов класса 2 и представляет собой зависимость величины емкости от приложенного переменного напряжения (рисунок 6).

Рис. 6. Зависимость емкости от приложенного переменного напряжения

Старение. Емкость конденсаторов 2-го класса может изменяться в течение срока службы (рисунок 7). По этой причине использование таких конденсаторов для времязадающих цепей ограничено. Интересно, что если «постаревший» диэлектрик разогреть выше температуры Кюри, а затем охладить до комнатной температуры, его диэлектрическая проницаемость восстановится. Емкость конденсаторов 1-го класса практически не изменяется в течение времени.

Рис. 7. Изменение емкости конденсаторов с течением времени

К сожалению, MLCC-конденсаторы не являются идеальными компонентами и имеют целый ряд паразитных параметров.

Эквивалентная схема, паразитные компоненты и частотные параметры конденсаторов

Эквивалентная схема конденсатора, помимо полезной емкости С, содержит несколько паразитных компонентов (рисунок 8).

Рис. 8. Эквивалентная схема конденсатора

Параллельное сопротивление (Rp) характеризует сопротивление поверхности конденсатора и сопротивление самого диэлектрика. Rp также определяет поляризационные потери в переменных электрических полях и явление саморазряда конденсатора. Значение Rp для керамических конденсаторов велико на низких частотах, но с ростом частоты снижается.

Последовательное сопротивление (Rs) характеризует сопротивление контактов и выводов компонента. До нескольких десятков МГц величина последовательного сопротивления уменьшается (рисунок 9). На высоких частотах начинает проявляться скин-эффект, и величина сопротивления возрастает.

Рис. 9. Частотная зависимость импеданса керамического конденсатора

Последовательная индуктивность (L) определяется индуктивностью внутренних и внешних выводов конденсатора. Вклад последовательной индуктивности в общий импеданс конденсатора растет с ростом частоты. Выше резонансной частоты конденсатор, по сути, начинает вести себя как индуктивность (рисунок 9).

Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ. Потери в конденсаторе характеризуют с помощью tgδ, который определяет отношение между активной и реактивной составляющей импеданса конденсатора. Зависимость tgδ имеет резонансную частоту.

Из-за потерь мощности при работе с переменным напряжением возникает разогрев конденсатора, что может привести к его тепловому разрушению.

Для минимизации паразитных параметров и улучшения характеристик конденсаторов используют различные конструктивные решения. Часть из них будет рассмотрена при обзоре MLCC-конденсаторов производства компании Samsung.

Конденсаторы общего применения от Samsung

Samsung предлагает несколько семейств конденсаторов общего назначения. Дадим краткую характеристику каждому из них.

Standard & High Capacitors – стандартные и высокопрофильные конденсаторы общего назначения. Самая многочисленная группа конденсаторов (таблица 2):

  • типоразмеры: 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1808, 2220;
  • виды диэлектрика: C0G, X5R, X7R, X6S;
  • широкий диапазон номиналов: 0,2 пФ… 220 мкФ;
  • диапазон рабочих напряжений: 2,5…50 В;
  • высота корпуса: 0,55…3,2 мм.

Таблица 2. Характеристики стандартных и высокопрофильных конденсаторов общего назначения

Параметр C0G X5R X6S X7R
Типоразмеры 0402, 0603, 0805, 1206, 1210 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1812, 2220 0402, 0603, 0805, 1206, 1210 0402, 0603, 0805, 1206, 1210
Рабочее напряжение, В 10…50 4…50 2,5…25 6,3…50
Емкость 0,2 пФ…10 нФ 1 нФ…220 мкФ 100 нФ…47 мкФ 150 пФ…47 мкФ

В данной группе объединены конденсаторы, которые можно считать «рабочими лошадками» коммерческих приложений. Они применяются в бытовой технике, мобильных телефонах, компьютерной технике и так далее.

Low Profile Capacitors – низкопрофильные конденсаторы общего назначения, отличающиеся минимальной высотой корпуса. Конденсаторы этой группы имеют следующие характеристики:

  • типоразмеры: 0402, 0603, 0805, 1206, 1210;
  • виды диэлектрика: X5R, X6S;
  • широкий диапазон номиналов: 220 нФ…47 мкФ;
  • диапазон рабочих напряжений: 2,5…25 В;
  • высота корпуса: 0,11…2,2 мм.

Низкопрофильные конденсаторы Samsung выпускаются только с диэлектриками X5R и X6S (таблица 3). Стоит также отметить, что рабочее напряжение для низкопрофильных конденсаторов не превышает 25 В.

Таблица 3. Характеристики низкопрофильных конденсаторов общего назначения

Параметр X5R X6S
Типоразмеры 0402, 0603, 0805, 1206, 1210 0402, 0805, 1206
Рабочее напряжение, В 4…50 2,5…25
Емкость 220 нФ…47 мкФ 1 мк…22 мкФ

Конденсаторы из этой группы разработаны специально для низкопрофильных приложений: смартфонов, планшетов, умных часов, гибридных микросхем (SIP) и других устройств, в которых есть жесткие ограничения на высоту компонентов.

Super Small Size Capacitors – малогабаритные конденсаторы общего назначения, главной отличительной чертой которых, как следует из названия, являются компактные размеры, а также – малое последовательное сопротивление. В данную группу входят конденсаторы со следующими характеристиками (таблица 4):

  • типоразмеры: 01005, 0201;
  • виды диэлектрика: C0G, X5R, X7R, X6S;
  • широкий диапазон номиналов: 0,2 пФ…2,2 мкФ;
  • диапазон рабочих напряжений: 2,5…50 В;
  • высота корпуса: 0,22…0,39 мм.

Таблица 4. Характеристики малогабаритных конденсаторов общего назначения

Параметр C0G X5R X6S X7R
Типоразмеры 01005, 0201 01005, 0201 01005, 0201 01005, 0201
Рабочее напряжение, В 6,3…50 4…25 2,5…6,3 6,3…50
Емкость 0,2…100 пФ 220 пФ…2,2 мкФ 2,2 нФ…1 мкФ 100 пФ…10 нФ

Малогабаритные конденсаторы были разработаны в первую очередь для ВЧ-приложений, а также для приложений, в которых необходимо обеспечивать высокую емкость при сохранении минимальных габаритов: радиопередатчиков, планшетов, смартфонов, жестких дисков и прочего.

High-Q Capacitors – конденсаторы общего назначения, отличающиеся повышенным значением добротности и минимальным последовательным сопротивлением на высоких частотах. Эти качества позволяют добиваться минимальных потерь. Конденсаторы этой группы являются идеальным выбором для ВЧ-приложений: GPS, Bluetooth, радиопередатчиков субгигагерцевого диапазона и так далее.

Конденсаторы High-Q выпускаются только с диэлектриком C0G (таблица 5).

Таблица 5. Характеристики высокодобротных конденсаторов общего назначения

Параметр C0G
Типоразмеры 01005, 0201
Рабочее напряжение, В 16…50
Емкость, пФ 0,2…33

Medium-High Voltage Capacitors – семейство средне- и высоковольтных конденсаторов общего назначения, которые отличаются рейтингом напряжения 100…3000 В. Данные конденсаторы предназначены для импульсных источников питания, снабберных цепей, балластных схем, входных фильтров и так далее.

Для получения высокого рейтинга напряжения необходимо в первую очередь устранить возможность пробоя. Для этого следует увеличить толщину диэлектрика и расстояние между внутренними электродами (рисунок 10).

Рис. 10. Конструкция высоковольтных конденсаторов

Высоковольтные конденсаторы имеют следующие характеристики (таблица 6):

  • типоразмеры: 01005, 0201;
  • виды диэлектрика: C0G;
  • широкий диапазон номиналов: 0,2…33 пФ;
  • диапазон рабочих напряжений: 16…50 В;
  • Высота корпуса: 0,55…2,7 мм.

Таблица 6. Характеристики средне- и высоковольтных конденсаторов общего назначения

Параметр C0G X7R
Типоразмеры 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1808, 1812, 2220 0603, 0805, 1206, 1210, 1808, 1812, 2220
Рабочее напряжение, В 100…3000 100…2000
Емкость 1,8 пФ…22 нФ 100 пФ…820 нФ

Soft-term Capacitors – конденсаторы с мягкими выводами, необходимые в случаях, когда требуется высокая устойчивость к механическим воздействиям, возникающим при изгибе платы в процессе эксплуатации.

Требования и методы испытаний устойчивости конденсаторов к изгибам подложки описаны в трех основных документах:

  • IEC 60384-1:2001 Fixed capacitors for use in electronic equipment Part 1: Generic Specification section. Данный стандарт устанавливает требования к конденсаторам и ссылается на методы проведения испытания по стандарту IEC 60068-2-21;
  • IEC 60068-2-21, в котором описана методика испытаний на изгиб, в частности, п. 8 Test Ue: robustness of terminations for SMD in the mounted state;
  • AEC-Q200-005, Board Flex / Terminal Bond Strength Test – автомобильный стандарт, который требует, чтобы все конденсаторыдля автомобильных приложений, кроме конденсаторов класса 1, выдерживали тестовый изгиб 2 мм, а конденсаторы класса 1 – выдерживали изгиб 3 мм.

Как показывает практика, даже незначительные изгибы могут привести к появлению трещин и выходу компонентов из строя. На рисунке 11 показан пример результатов испытаний на деформацию. В данном случае уже при изгибе 2 мм стандартные конденсаторы начали выходить из строя. Практически 100% образцов были разрушены при изгибе 5 мм. Для улучшения устойчивости к механическим воздействиям были разработаны конденсаторы с мягкими выводами.

Рис. 11.Тестирование конденсаторов на устойчивость к механическим воздействиям

В структуре конденсаторов с мягкими выводами между внутренними и внешними электродами помещен слой эластичного проводящего компаунда (рисунок 12), который демпфирует деформации и значительно повышает живучесть компонентов (рисунок 11). Компания Samsung выпускает конденсаторы с гибкими выводами, позволяющими выдерживать изгибы 2, 3 и 5 мм – промышленные конденсаторы Z4J и автомобильные конденсаторы XPJ.

Рис. 12. Структура Soft-term-конденсаторов с мягкими выводами

Конденсаторы общего назначения с мягкими выводами имеют следующие характеристики (таблица 7):

  • типоразмеры: 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210;
  • виды диэлектрика: X5R, X7R;
  • широкий диапазон номиналов: 1нф…10 мкФ;
  • диапазон рабочих напряжений: 6,3…350 В;
  • высота корпуса: 0,33…2,7 мм.

Таблица 7. Характеристики конденсаторов с мягкими выводами

Параметр X5R X7R
Типоразмеры 0201, 0402, 0603, 1206 0805, 1206, 1210
Рабочее напряжение, В 6,3…25 25…350
Емкость 100 нФ…22 мкФ 1 нФ…10 мкФ

В настоящее время конденсаторы с мягкими выводами применяются в сотовых телефонах, планшетах, жестких дисках, ноутбуках и так далее.

Low Acoustic Noise Capacitors – конденсаторы общего назначения с минимальным уровнем акустических шумов. Как было сказано выше, конденсаторы 2-го класса используют в качестве диэлектрика BaTiO3, который является ферромагнетиком и имеет доменную структуру. При приложении внешнего напряжения происходит ориентация доменов по приложенному полю. Вращение доменов приводит к механическим колебаниям. Частота этих механических колебаний соответствует скорости заряда-разряда конденсатора. В случае больших частот они не будут слышны человеческим ухом. Однако вибрации, передаваясь на печатную плату, могут вызвать резонанс в слышимом диапазоне.

Чтобы избавиться от неприятного звука, компания Samsung предлагает конденсаторы серий T-HMC и LP T-HMC с увеличенной толщиной подложки, которая не позволяет колебаниям передаваться на плату (рисунок 13).

Рис. 13. Структура конденсаторов с минимальным уровнем акустических шумов

Данная группа конденсаторов характеризуется следующими свойствами (таблица 8):

  • типоразмеры: 0402, 0603, 0805;
  • виды диэлектрика: X5R;
  • широкий диапазон номиналов: 2,2…47 мкФ;
  • диапазон рабочих напряжений: 6,3…25 В;
  • высота корпуса: 0,65…1,25 мм.

Таблица 8. Характеристики конденсаторов с минимальным уровнем акустических шумов

Параметр X5R (T-HMC) X5R (LP T-HMC)
Типоразмеры 0402, 0603, 0805 0402, 0603
Рабочее напряжение, В 6,3…25 6,3…10
Емкость, мкФ 2,2…47 10…22

High Effective Capacitance Capacitors – конденсаторы общего назначения с минимальным эффектом смещения при постоянном напряжении и минимальном старении. По сравнению со стандартными конденсаторами величина изменения емкости для них оказывается на 20% меньше (рисунок 14).

Рис. 14. Сравнение конденсаторов по смещению емкости при постоянном напряжении

Конденсаторы этой группы имеют следующие характеристики (таблица 9):

  • типоразмеры: 0402, 0603, 0805, 1206, 1210;
  • виды диэлектрика: X5R, X6S, X7R;
  • широкий диапазон номиналов: 680 нФ…22 мкФ;
  • диапазон рабочих напряжений: 4…50 В;
  • высота корпуса: 0,9…2,7 мм.

Таблица 9. Характеристики конденсаторов с минимальным эффектом DC-bias

Параметр X5R X6S X7R
Типоразмеры 0402, 0603, 0805, 1206 0402, 0603, 1206 0805, 1206, 1210
Рабочее напряжение, В 4…25 6,3…25 10…50
Емкость, мкФ 0,68…22 мкФ 4,7…22 1…10

Low ESL Capacitors – низкоиндуктивные конденсаторы общего назначения. Как было показано выше, паразитная индуктивность приводит к тому, что на высоких частотах конденсатор теряет емкостные свойства и начинает вести себя как индуктивность. Таким образом, минимизация индуктивной составляющей – это одна из основных задач при создании конденсаторов.

Компания Samsung предлагает несколько вариантов низкоиндуктивных конденсаторов (рисунок 15):

Рис. 15. Конструкция низкоиндуктивных конденсаторов общего назначения

  • конденсаторы с обратной геометрией, в которых ширина выводов оказывается больше длины конденсатора. В таких компонентах индуктивность выводов меньше, чем у стандартных MLCC;
  • конденсаторы 3T-CAP, в которых вместо одного контура используются сразу два встречных контура протекания тока;
  • конденсаторы VLC, которые имеют укороченный путь протекания тока.

Низкоиндуктивные конденсаторы общего назначения производства компании Samsung имеют рабочее напряжение до 25 В (таблица 10). Они используются в высокочастотных схемах, в графических процессорах, применяются с высокоскоростными микроконтроллерами и процессорами.

Таблица 10. Характеристики низкоиндуктивных конденсаторов общего назначения

Параметр LICC 3T VLC
Диэлектрик X5R, X7T, X7S, X6S X5R X5R
Типоразмеры 0204, 0304, 0306 0402, 0503 0805
Рабочее напряжение, В 2,5…25 4 4
Емкость, мкФ 0,1…4,3 4,3/22 47

Конденсаторные сборки Samsung общего применения

Конденсаторные сборки дают сразу несколько преимуществ по сравнению с использованием дискретных конденсаторов. Во-первых, они позволяют сократить площадь, занимаемую на печатной плате, более чем на 50%. Во-вторых, с их помощью удается снизить трудоемкость при монтаже, так как вместо нескольких дискретных конденсаторов можно установить единственную сдвоенную или счетверенную сборку. В-третьих, сокращение площади приводит к уменьшению стоимости печатной платы.

В настоящее время компания Samsung выпускает почти четыре десятка конденсаторных сборок общего назначения. Среди них :

  • сдвоенные с типоразмерами 0302, 0504, 0805
  • счетверенные с типоразмерами 0805, 1206;
  • с различными типами диэлектрика: C0G, X5R, X7R;
  • с широким диапазоном номиналов: 10 пФ…2,2 мкФ;
  • с рабочими напряжениями: 4…50 В;
  • с высотой корпуса 0,4…1 мм.

Для заказа конденсаторов и сборок Samsung общего назначения используется 11-позиционное обозначение, которое включает информацию о серии, типоразмере, диэлектрике, емкости, точности, рабочем напряжении, высоте, конструкции, типе конденсатора, виде упаковки (таблица 11).

Таблица 11. Обозначение конденсаторов общего назначения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
CL 10 A 106 M Q 8 N N N C
Серия Типоразмер Диэлектрик Емкость Точность Uраб Высота Конструкция Тип Резерв Упаковка

Серия. Все конденсаторы Samsung имеют обозначение CL.

Типоразмер. Код типоразмера состоит из двух цифр (таблица 12). Компания Samsung предлагает конденсаторы всех наиболее популярных типоразмеров.

Таблица 12. Кодирование типоразмера конденсаторов Samsung

Код Типоразмер, дюйм/мм
02 01005/0402
03 0201/0603
05 0402/1005
10 0603/1608
21 0805/2012
31 1206/3216
32 1210/3225
42 1808/4520
43 1812/4532
55 2220/5750

Диэлектрик. Тип диэлектрика кодируется одной литерой (таблица 13). Каждый диэлектрик имеет конкретные значения ТКС и определенный диапазон рабочих температур.

Таблица 13. Кодирование и характеристики диэлектрика конденсаторов Samsung

Код Диэлектрик Диапазон температур, ℃ TKC, ppm /℃
C C0G -55…125 ±30
A X5R -55…85 ±15
B X7R -55…125 ±15
X X6S -55…105 ±22
F Y5V -30…85 -82…22
Y X7S -55…125 ±22
Z X7T -55…125 -33…22

Емкость. Величина емкости кодируется тремя цифрами. Первые две цифры определяют множитель, а последняя – степень десяти. Например, 226 означает 22·106 = 22 000 000 пФ = 22 мкФ.

Точность. Отклонение емкости кодируется одной литерой (таблица 14). Погрешность может указываться как в пФ, так и в процентах от номинала.

Таблица 14. Кодирование емкости Samsung

Код Точность
N ±0,03 пФ
A ±0,05 пФ
B ±0,1 пФ
C ±0,25 пФ
H +0,25 пФ
L -0,25 пФ
D ±0,5 пФ
F ±1 пФ
F* ±1%
G ±2%
J ±5%
U +5%
V -5%
K ±10%
M ±20%
Z -20, +80%

Рейтинг рабочего напряжения кодируется одной литерой и для конденсаторов общего назначения составляет 2,5…3000 В (таблица 15).

Таблица 15. Кодирование рейтинга напряжения конденсаторов Samsung

Код Рабочее напряжение, В DC
S 2,5
R 4,0
Q 6,3
P 10
O 16
A 25
L 35
B 50
C 100
D 200
E 250
G 500
H 630
I 1000
J 2000
K 3000

Высота корпуса. Как правило, для каждого типоразмера есть несколько исполнений с различной высотой корпуса (таблица 16).

Таблица 16. Код высоты корпуса конденсаторов Samsung

Код Типоразмер, дюйм/мм Высота, мм
2 01005/0402 0,2
3 0201/0603 0,3
3 0402/1005 0,3
5 0,5
5 0603/1608 0,5
8 0,8
A 0805/2012 0,65
C 0,85
C 0,85
M 1,15
F 1,25
Q 1,25
Y 1,25
C 1206/3216 0,85
C 0,85
E 1,1
E 1,1
P 1,15
M 1,15
F 1,25
H 1,6
C 1210/3225 0,85
9 0,9
F 1,25
S 1,35
H 1,6
U 1,8
I 2
J 2,5
V 2,5
F 1808/4520 1,25
G 1,4
I 2
F 1812/4532 1,25
H 1,6
I 2
J 2,5
L 3,2
H 2220/5750 1,6
I 2
J 2,5
L 3,2

Конструкция. Как было сказано выше, Samsung выпускает стандартные и низкопрофильные конденсаторы с жесткими и мягкими выводами. Кодирование вариантов конструкции производится одной литерой (таблица 17).

Таблица 17. Кодирование типа конструкции конденсаторов Samsung

Код Тип Материалы
Внутренний электрод Внешние выводы Покрытие выводов
N Норма Ni Cu Ni/Sn
G Норма Cu Cu Ni/Sn
S Норма Ni Мягкие выводы Ni/Sn
L Низкопрофильный Ni Cu Ni/Sn
Y Низкопрофильный Ni Мягкие выводы Ni/Sn
Z Норма Ni Мягкие выводы Ni/Sn
F Низкопрофильный Ni Мягкие выводы Ni/Sn

Тип элемента или допуск размеров. Данное буквенное поле может кодировать либо тип элемента (таблица 18), либо допуски на размеры корпуса (таблица 19).

Таблица 18. Кодирование типа элемента

Код Тип
N Стандарт
A Сборка (2 элемента)
B Сборка (4 элемента)
L Низкоиндуктивный LICC
J Низкоиндуктивный SLIC

Таблица 19. Кодирование допусков на размеры корпуса

Код 01005(0402) 0201(0603) 0402(1005) 0603(1608) 0805(2012) 1206(3216)
S ±0,03 ±0,05 ±0,07 ±0,07 ±0,30
Q ±0,05 ±0,07 ±0,10 ±0,15 ±0,15
R ±0,07 ±0,09 ±0,15 ±0,20 ±0,20
U ±0,09 ±0,20 ±0,25 ±0,25
Z ±0,40 ±0,30 ±0,30
9 ±0,30

Упаковка. Последняя позиция кодирует тип упаковки.

Конденсаторы Samsung для промышленных приложений

Компания Samsung выпускает широкий спектр конденсаторов для промышленных приложений. Для их заказа также используется 11-позиционное обозначение (таблица 20). Главным отличием от наименования конденсаторов общего назначения является использование позиций 8, 9, 10 для кодирования названия серии.

Таблица 20. Обозначение конденсаторов промышленного назначения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
CL 32 B 106 K A J N N W E
Серия Типоразмер Диэлектрик Емкость Точность Uраб Высота Серия Упаковка

Samsung предлагает разработчикам 14 семейств промышленных конденсаторов с различными типами выводов, в том числе с мягкими и усиленными (таблица 21). Все промышленные конденсаторы Samsung проходят дополнительный выходной контроль и тест HALT (Highly accelerated lifetesting). Тестирование HALT позволяет быстро оценить срок безотказной службы конденсаторов за счет испытаний при повышенных напряжениях и температурах.

Таблица 21. Серии промышленных конденсаторов Samsung

Код семейства (8-9-10) Тип выводов Краткая характеристика
NNW Стандартные выводы Стандартные промышленные конденсаторы
NFN, GQW/GNW Промышленные высокодобротные конденсаторы для мощных приложений
N3W Промышленные конденсаторы с минимизированным смещением DC-bias
ZW6/SW6 Мягкие выводы Промышленные конденсаторы с мягкими выводами (3 мм)
ZNW/SNW Промышленные конденсаторы с мягкими выводами
ZFN/SFN/YFN Промышленные высокодобротные конденсаторы с мягкими выводами для мощных приложений
Z46 Усиленные мягкие выводы Промышленные конденсаторы с усиленными мягкими выводами (3 мм)
Z4J Промышленные конденсаторы с усиленными мягкими выводами (5 мм)

Дадим краткую характеристику каждой группе семейств (таблица 22).

Таблица 22. Характеристики промышленных конденсаторов Samsung

Наименование Параметр
Емкость Диэлектрик Типоразмеры Рабочее напряжение, В
NNW 0,1 пФ…100 мкФ C0G/X5R/X7R 0201, 0402,0603, 0805, 1206, 1210, 1808, 1812, 2220 6,3…2000
ZNW/SNW 100 нФ…47 мкФ X6S/X7R 0805, 1206, 1210 10 (X5R), 100 (X7R)
NFN 0,5 пФ…150 мкФ C0G/X5R/X6S/X7R 0201, 0402,0603, 0805, 1206, 1210 4…2000
ZFN 1…10 мкФ X7R 0603, 0805, 1206 10…50
SFN 330 пФ…10 мкф X7R 0402,0603, 0805, 1206, 1210 16…1000
YFN 4,7 мкФ X7R 1210 25/50
ZW6/SW6 47 нФ…100 мкФ X7R/X7S 0402,0603, 0805, 1206, 1210 10…100
Z46 220 пФ…22 мкф X7R 0402,0603, 0805, 1206, 1210 10…100
Z4J 1,5 нФ…2,2 мкФ X7R 0603, 0805 25/50
GQW/GNW 0,1…100 пФ C0G 01005, 0402,0603, 0805 16…250
N3W 100 нФ…10 мкФ X5R/X7R 0402, 0805, 1206, 1210 6,3…100

NNW – серия стандартных конденсаторов для промышленных приложений. Наиболее крупное семейство, объединяющее конденсаторы с различными типами диэлектриков (C0G/X5R/X7R), широким диапазоном типономиналов и рабочими напряжениями вплоть до 2 кВ.

Конденсаторы X5R/X7R из данной группы подходят для выполнения фильтрации и развязки по питанию. Высокостабильные C0G-конденсаторы могут использоваться во времязадающих цепях, в измерительных приборах, подходят для развязки на высоких частотах и так далее.

ZNW/SNW – серии конденсаторов с мягкими выводами, предназначенные для работы в жестких условиях при значительных механических воздействиях (ударах, вибрациях и прочем). Конструкция конденсаторов данных серий аналогична рассмотренным выше конденсаторам общего назначения с мягкими выводами.

Данная группа может применяться в различных устройствах, например, в низковольтных преобразователях, а также подходит для развязки по питанию.

NFN – серия промышленных конденсаторов с высокой добротностью для мощных импульсных приложений. Данная группа конденсаторов также проходит дополнительный контроль на устойчивость к изгибам подложки. X7R тестируют на изгиб платы до 2 мм. Для C0G тестовый изгиб составляет 3 мм.

ZFN/SFN/YFN – серии высокодобротных промышленных конденсаторов с мягкими выводами для мощных приложений. Данные серии проходят тестирование на изгиб платы до 2 мм.

ZW6/SW6 – серии промышленных конденсаторов с мягкими выводами, которые проходят дополнительное тестирование на надежность крепления электродов при изгибе печатной платы более чем на 3 мм. На рисунке 8 показано сравнение надежности данной группы конденсаторов и конденсаторов со стандартными выводами.

Z46 – серия промышленных конденсаторов с мягкими выводами, устойчивыми к изгибам подложки более 3 мм. Дополнительной отличительной чертой данной группы является повышенная устойчивость к термоциклированию.

Z4J – серия устойчивых к термоциклированию промышленных конденсаторов с мягкими выводами, способными выдержать изгиб подложки более 5 мм.

GQW/GNW – серии высокодобротных промышленных конденсаторов, которые отличаются повышенной добротностью и минимальным последовательным сопротивлением ESR. На рисунке 16 показано сравнение добротности конденсаторов из данной группы и стандартных моделей конденсаторов.

Рис. 16. Добротность стандартных и высокодобротных конденсаторов

Основными примерами применения конденсаторов серий GQW/GNW являются беспроводные радиоустройства и высокоскоростные преобразователи.

N3W – серия промышленных конденсаторов с минимальным смещением DC-bias. Испытания показывают, что конденсаторы серии N3W имеют уровень смещения на 20% ниже, чем у стандартных компонентов (рисунок 14).

По сравнению с конденсаторами общего назначения промышленные конденсаторы проходят более жесткие испытания. Еще более жестким требованиям должны отвечать конденсаторы для автомобильных приложений.

Конденсаторы для автомобильных приложений от Samsung

Электронные компоненты для автомобильных приложений обязаны сохранять работоспособность в диапазоне температур -55…125°С, выдерживать значительную вибрацию и быть ударостойкими.

Требования к автомобильным электронным компонентам приводятся в стандарте AEС-Q200. В частности, AEC-Q200-005 требует, чтобы конденсаторы для автомобильных приложений выдерживали тестовый изгиб 2 мм (все кроме класса 1) и 3 мм (класс 1).

Из-за необходимости работы в широком диапазоне температур наиболее популярными диэлектриками для автомобильных конденсаторов являются C0G и X7R.

Для заказа автомобильных конденсаторов Samsung использует стандартную систему с 11-позиционным обозначением (таблица 23). Отличие от конденсаторов общего назначения состоит в характеристиках, кодируемых позициями 8, 9, 10.

Таблица 23. Обозначение конденсаторов промышленного назначения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
CL 10 B 104 K B 8 W P N C
Серия Типоразмер Диэлектрик Емкость Точность Uраб Высота Конструкция Авто Тип Упаковка

Литера на позиции 8 кодирует конструкцию конденсатора (таблица 24).

Таблица 24. Кодирование типа конструкции конденсаторов Samsung

Код Тип Материалы
Внутренний электрод Внешние выводы Покрытие выводов
1 Стандарт Ni Cu Ni_Sn
V Стандарт Ni Cu/Metal Epoxy Ni_Sn
W Открытый Ni Cu/Metal Epoxy Ni_Sn
X Последовательный Ni Cu/Metal Epoxy Ni_Sn

Литера P на девятой позиции указывает на «автомобильную» специализацию.

Литера на десятой позиции кодирует тип элемента (таблица 25).

Таблица 25. Кодирование типа элемента

Код Тип
N Стандарт
J Со сверхмягкими выводами
E Для ESD-защиты

Дадим краткую характеристику каждому из семейств автомобильных конденсаторов (таблица 26).

Таблица 26. Характеристики автомобильных конденсаторов

Наименование Параметр
Емкость Диэлектрик Типоразмеры Рабочее напряжение, В
PN 4,7 пФ…10 мкФ C0G/X7R 0402, 0603, 0805, 1206, 1210 10…100
PJ 10 нФ…4,7 мкФ X7R 0402, 0603, 0805, 1206 16…50
PE 1…10 нФ X7R 603 100

PN – серия автомобильных конденсаторов общего назначения, отвечающая требованиям AEC – Q200.

Данная группа конденсаторов доступна как в стандартном (VPN), так и в открытом исполнении (WPN). Открытое исполнение подразумевает, что даже при разрушении такой конденсатор имеет минимальную вероятность короткого замыкания внутренних электродов. Для этого в конструкции предусмотрены увеличенные зазоры (рисунок 17).

Рис. 17. Конструкция конденсаторов отрытого типа

PJ – серия автомобильных конденсаторов со сверхмягкими выводами, выдерживающими испытания на изгиб основания до 5 мм.

Серия VPJ имеет стандартное исполнение, а конденсаторы WPJ выпускаются в открытом исполнении (рисунок 17).

Серия XPJ отличается еще более защищенной конструкцией, в которой исключена возможность прямого замыкания электродов. Такая структура эквивалентна последовательному включению конденсаторов (рисунок 18).

Рис. 18. Конструкция конденсаторов серии XPJ

Данная группа конденсаторов является самой «живучей» из всех рассмотренных и используется для наиболее жестких условий эксплуатации.

PE – серия автомобильных конденсаторов, предназначенная для создания фильтров и цепей защиты чувствительных узлов и каналов обмена данными, в том числе CAN, от электростатических разрядов.

Конденсаторы данной серии отвечают требованиям стандарта IEC 61000-4-2. Они отличаются минимальным смещением DC-bias и повышенным значением напряжения пробоя.

LCR Web Library – фильтр и база данных от Samsung

Компания Samsung предлагает пользователям огромный спектр конденсаторов с различными характеристиками. С одной стороны, это хорошо, так как дает возможность выбора наиболее подходящих компонентов для каждого конкретного приложения. Однако с другой стороны, потребителю очень легко запутаться в таком многообразии. Чтобы помочь разработчикам, компания Samsung предлагает удобный фильтр со встроенной базой данных LCR Web Library.

Доступ к LCR Web Library открыт для всех желающих на сайте компании (рисунок 19): http://weblib.samsungsem.com/LCR_Web_Library.jsp.

Рис. 19. Внешний вид LCR Web Library

Основа LCR Web Library – удобный фильтр для поиска конденсаторов в четырех сегментах (каждому соответствует своя вкладка):

  • конденсаторов общего назначения,
  • конденсаторов для промышленных приложений,
  • конденсаторов для автомобильных приложений,
  • конденсаторов с минимальным уровнем акустических шумов.

На каждой из вкладок поиск и сортировка ведутся по ключевым параметрам: наименованию, емкости, типоразмеру, рабочему напряжению, типу диэлектрика, высоте корпуса, допуску емкости.

После выбора подходящего компонента пользователь может ознакомиться с более подробным описанием его характеристик. Для этого в левой части экрана предусмотрена панель с клавишами для вывода графических данных: частотных характеристик (например, импеданса, ESR и так далее), смещения DC-bias, температурной зависимости и прочего.

На той же панели пользователю доступно скачивание документации и моделей для симуляции в пакетах PSpice.

С помощью LCR Web Library разработчик может быстро подыскать оптимальный компонент, не вдаваясь в подробности сложной системы именования конденсаторов.

Заключение

Компания Samsung является одним из лидеров в области производства пассивных компонентов – многослойных керамических конденсаторов (MLCC), индуктивностей, танталовых конденсаторов, фильтров.

Номенклатура MLCC-конденсаторов Samsung включает компоненты общего назначения, промышленные и автомобильные конденсаторы с различными конструктивными особенностями:

  • стандартные и высокопрофильные;
  • низкопрофильные;
  • малогабаритные;
  • высокодобротные;
  • средне- и высоковольтные;
  • с мягкими выводами;
  • с минимальным уровнем акустических шумов;
  • c минимальным смещением DC-bias;
  • низкоиндуктивные.

Кроме того, Samsung предлагает почти сорок моделей конденсаторных сборок.

Конденсаторы и конденсаторные сборки Samsung имеют достаточно сложное 11-позиционное обозначение. Чтобы не вникать в особенности их именования, следует воспользоваться открытым онлайн-фильтром LCR Web Library со встроенной базой данных.

Литература

  1. MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS, 2016, Samsung;
  2. Bend Testing Methods and International Specifications, Knowles;
  3. Open Mode Capacitors, Knowles;

•••

Наши информационные каналы

Новые высоковольтные керамические конденсаторы для силовой электроники

В статье представлены характеристики и варианты исполнения новой серии высоковольтных керамических конденсаторов, которые были изготовлены с использованием нового диэлектрического материала. Этот диэлектрик позволяет получить аналогичные значения емкости конденсаторов при заданном рабочем напряжении, как и при использовании материала X7R. Однако по сравнению с X7R он обладает существенным преимуществом благодаря присущему этому материалу весьма низкому тангенсу угла диэлектрических потерь (tgδ), который составляет менее чем 5х10 –4. Это делает новые конденсаторы оптимально подходящими для силовых цепей, в которых выделение тепла, вызванное потерями, может привести к снижению надежности и ухудшению общих качественных характеристик.

Вступление

Как известно, основной тенденцией развития современного электронного оборудования является его миниатюризация. А это, в свою очередь, приводит к необходимости внесения в конструкцию изделия изменений, связанных с повышением внутренней температуры, вызванным паразитным рассеиванием мощности. Следовательно, необходимо решать весьма непростые вопросы, связанные с отводом тепла, выделяемого компонентами электрической схемы. Чтобы многослойные керамические конденсаторы смогли соответствовать этим новым требованиям, есть два пути:

  • Создание конденсаторов, способных работать при более высокой температуре с сохранением уже достигнутого уровня надежности. Но это означает, что необходимо полное изменение конструкции и/или замена материалов этих компонентов.
  • Разработка альтернативных компонентов с уменьшенными собственными потерями мощности в целях минимизации их нагрева. Поскольку такие потери напрямую связаны с тангенсом угла диэлектрических потерь в керамическом диэлектрике, то в этом случае предполагается, как вариант, полное изменение только материала керамического диэлектрика.

Этот второй вариант и подтолкнул компанию Exxelia Eurofarad разработать совершенно новую линейку высоковольтных керамических конденсаторов на основе нового диэлектрического материала, который был назван C48.

Технические ограничения

Для изготовления керамических конденсаторов используются, в основном, два типа диэлектриков. Первый тип — NP0-керамика. Основа этого материала — диоксид титана, имеющий малую диэлектрическую постоянную (ε r ≤ 100). Такая керамика является очень стабильной, и конденсаторы на ее основе характеризуются весьма незначительными изменениями емкости в условиях воздействий температуры (рис. 1), напряжения или частоты.

Рис. 1. Типовая зависимость изменения собственной емкости конденсаторов,
выполненных на основе NP0-керамики, от температуры

Второй тип — X7R-керамика. Этот материал состоит, в основном, из титаната бария с высокой диэлектрической постоянной (1000 ≤ ε r ≤ 5000) и имеет значительно большую зависимость от воздействия температуры, напряжения или частоты. Представление об этом дает рис. 2.

Рис. 2. Типовое изменение емкости конденсаторов,
выполненных на основе X7R-керамики, от температуры

Целью изменения диэлектрика, используемого для изготовления новых конденсаторов Eurofarad, была необходимость найти и использовать такой керамический материал, применение которого позволит:

  • разработать конденсаторы с такими же характеристиками в части емкость/напряжение/объем, как и при использовании диэлектриков типа X7R;
  • добиться меньших потерь, чем это присуще материалам типа X7R, т. е. выбрать диэлектрик с tgδ гораздо ниже, чем у материалов типа X7R, для которых обычное значение (для конденсаторов, предназначенных для высоковольтных цепей) значительно превышает 50 х 10–4.

Таким образом, перед технологами Eurofarad стояла задача получить материал, который сочетал бы в себе наилучшие диэлектрические свойства материалов NP0 и X7R. В итоге выбор пал на диэлектрический материал с промежуточным значением диэлектрической постоянной (εr около 500), который мог быть использован в условиях большего градиента напряжения (отношение напряжения к диэлектрической толщине). Таким образом, емкость конденсаторов, выполненных на его основе, по отношению на единицу объема могла быть совместимой с емкостью конденсаторов на единицу объема, выполненных на базе диэлектрика типа X7R.

Диэлектрические характеристики и комментарии

Основные характеристики выбранного материала, который сочетает в себе преимущества диэлектриков типа NP0 и X7R, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики диэлектрического материала C48

Как можно видеть, диэлектрическая проницаемость рассматриваемой керамики меньше, чем у классических X7R-материалов. Это позволяет, при сохранении стандартных габаритных размеров, выпускать конденсаторы емкостью лишь в половину от емкости конденсаторов с диэлектриком типа X7R (рис. 3), что, на первый взгляд, воспринимается, естественно, как некоторое ограничение.

Рис. 3. Сравнение диапазонов емкости конденсаторов с диэлектриками типов NP0, X7R и C48, исполненными в одинаковых типоразмерах

Но у этого диэлектрика есть положительное свойство: он является очень стабильным под воздействием напряжения. Потеря емкости выполненного на его основе конденсатора по отношению к напряжению постоянного тока составляет всего пару процентов (рис. 4), тогда как для классической керамики типа X7R (2R1) это значение достигает примерно 60% и более.

Рис. 4. Изменение емкости конденсаторов на основе диэлектрика C48 в зависимости от уровня приложенного напряжения (в процентах относительно рабочего напряжения конденсатора)

Если принять во внимание то значение емкости конденсатора, которое осталось под заданным номинальным напряжением (фактическое рабочее напряжение), то простой расчет показывает, что реальное значение емкости такого конденсатора будет соответствовать тому, как если бы в его конструкции использовались керамические диэлектрики типов X7R или 2R1.

Кроме того, tgδ нового диэлектрика является весьма низким, обычно он составляет менее 0,05%. При таком уровне собственных потерь тепловыделение при использовании таких конденсаторов уже не имеет столь существенного значения.

При одинаковых значениях емкости конденсаторы новой серии эквивалентны конденсаторам с диэлектриком типа X7R, но обладают непревзойденным преимуществом — практически отсутствует тепловыделение. Рисунок 5 демонстрирует эту особенность новых конденсаторов по сравнению с конденсаторами, выполненными на основе керамического материала X7R. Данные приведены на частоте 400 Гц. Как видим, в отличие от конденсаторов с диэлектриком типа X7R, температура корпуса конденсаторов C48X не повышается, что, естественно, делает их более надежными.

Рис. 5. График изменения температуры конденсаторов типа C48X во всем рабочем диапазоне напряжений на частоте 400 Гц по сравнению с конденсаторами на основе керамики типа X7R

Рассматриваемая керамика гораздо лучше приспособлена для использования в низкочастотных приложениях (как правило, для частот 50 и 400 Гц), чем материалы типа X7R. Вот почему она сейчас широко используется, например в оборудовании с непосредственным подключением к электрической сети.

Кроме того, этот материал также может выдерживать и очень высокие скорости нарастания напряжения (dV/dt), которые могут достигать значений 10 кВ/мкс (для сравнения: типовое значение для классического X7R-диэлектрика составляет 100 В/мкс).

Номенклатура конденсаторов

Конденсаторы Eurofarad с использованием керамического материала типа C48 разработаны на уровни рабочих напряжений от 200 В до 5 кВ с чипами типоразмеров от 1812 до 16080, что позволяет получить максимальное значение ем-кости таких чип-конденсаторов, равное 10 мкФ, с рабочим напряжением 200 В. В то же время варианты в виде сборок предлагаются с максимальным значением емкости в 47 мкФ с рабочим напряжением 200 В. Принимая во внимание низкие собственные потери рассматриваемых конденсаторов, можно сделать вывод о том, что такой продукт будет оптимально пригодным для использования в решениях, предназначенных для силовых цепей.

Что касается монтажа этих конденсаторов, то, чтобы обеспечить их совместимость и с технологией поверхностного монтажа, и с монтажом через сквозные отверстия, предусмотрен достаточно широкий ряд доступных для применения конфигураций в части конструктивного исполнения (таблица 2). Все эти версии подходят для использования в оборудовании, работающем в космическом пространстве, и могут быть разработаны так, чтобы избежать риска роста «усов» олова. В этом случае нельзя использовать припои без содержания как минимум 10% свинца.

Комментарий специалиста
Ольга Синякова, инженер по внедрению департамента пассивных компонентов холдинга PT Electronics, [email protected]
«Немаловажным преимуществом является то, что использование диэлектрика C48X позволяет конденсаторам выдерживать очень высокие скорости нарастания напряжения dV/dt — до 10 кВ/мкс. Это делает конденсаторы типа C48X отлично приспособленными для импульсных устройств и приложений, требующих многократных циклов заряда/разряда, а также устройств военного назначения».

Для целей поверхностного монтажа, компоненты могут быть выбраны в исполнении для установки непосредственно на плату, что характерно для большинства обычных конденсаторов, или (что рекомендуется для конденсаторов больших типоразмеров) использовать конденсаторы с ленточными выводами (R-версии) либо с выводами типа DIL (версии P, PL и L). В последнем случае будет поглощаться большая часть термомеханических напряжений, предотвращая таким образом образование трещин в керамическом материале конденсаторов.

Таблица 2. Различные исполнения конденсаторов, предлагаемых для серии C48X. Более подробная информация представлена в Приложении 1.

При необходимости монтажа в отверстия печатной платы могут использоваться конденсаторы с выводами DIL (DualIn-Line package — плоский корпус с двусторонним расположением выводов, версия N) или с классическими проволочными радиальными выводами, пригодными как для пайки вручную, так и для групповой пайки волной припоя. Для такого монтажа доступны конденсаторы с различными покрытиями, которые выбираются в зависимости от требуемой степени защиты от воздействия окружающей среды.

Области применения и новые разработки

Компания Eurofarad производит продукцию для основных аэрокосмических и оборонных предприятий, многие из предлагаемых конденсаторов уже используются в ракетной технике, в системах регулирования и управления двигателями, устройствах молниезащиты, центральных процессорных блоках.

Характеристики материала C48 (кроме зависимости их емкости от температуры) достаточно близки по характеристикам к конденсаторам, выполненным с использованием керамики типа NP0. Так, предполагается, что для тех приложений, где стабильность температуры не является ключевым параметром, при использовании этой новой керамики емкость конденсаторов NP0 может быть увеличена с коэффициентом, равным пяти. Или, если посмотреть с другой стороны, для заданного номинала емкости габариты конденсатора могут быть уменьшены в пять раз, что является весьма перспективным для целей миниатюризации приложений, в которых ранее использовались конденсаторы с диэлектриком типа NP0.

Еще одним направлением для дальнейшего развития конденсаторов типа C48X является разработка изделий для целей космической отрасли. Работы компании Eurofarad активно направлены на разработку и квалификацию для космического применения конденсаторов, рассчитанных на более низкие рабочие напряжения и имеющих меньшие габаритные размеры. Начало работ ориентировочно запланировано на середину 2015 г.

Заключение

Предлагаемая новая серия высоковольтных конденсаторов выпускается с использованием керамического диэлектрика, характеристики которого имеют промежуточное значение между показателями для материалов типа NP0 и X7R (2R1), и является весьма перспективной, например для использования в цепях питания космического оборудования. Опыт применения конденсаторов Eurofarad в военной и аэрокосмической технике подтверждает, что именно такой вариант конструктивного исполнения может быть очень полезным для использования в этой области.

Автор: Мод Фабр (Maud Fabre), Eurofarad, Exxelia Group
Перевод: Владимир Рентюк
(опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №2 2015)

Конденсатор

Технические характеристики и их значение »Электроника

Понимание соответствующих спецификаций конденсаторов, параметров и характеристик, указанных в технических паспортах, необходимо для выбора правильного конденсатора для любой данной цепи.


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


Технические характеристики и параметры или характеристики конденсатора должны быть известны и поняты до того, как будет сделан выбор в пользу конденсатора в данной цепи.

Электролитический конденсатор, керамический, пленочный, танталовый конденсатор и т. Д. Могут иметь значения емкости, которые можно приравнять, но некоторые из их других свойств могут различаться, что делает один тип более подходящим для конкретной схемы, чем другой.

Необходимы основные характеристики конденсатора, такие как номинал, допуск и рабочее напряжение, а также другие характеристики, включая самоиндукцию, ESR, диэлектрическое поглощение и другие. Хотя они не всегда могут быть важны в каждой цепи, необходимо знать и понимать, какие именно.

Хорошее понимание всех различных характеристик и параметров конденсаторов позволяет выбрать правильный конденсатор при выборе и покупке конденсаторов для электронных схем.

Основные характеристики конденсатора

Некоторые из основных характеристик и характеристик конденсаторов, которые необходимо учитывать при выборе и покупке конденсаторов, включают:

  • Значение емкости: Номинальная емкость, вероятно, является наиболее важной характеристикой конденсатора.Базовая единица емкости - Фарад, хотя большинство конденсаторов имеют значения значительно ниже Фарада - наиболее распространенными являются доли, указанные ниже.
  • наонофарад, нФ 1000-миллионная фарада, 10 -9
  • пикофарад, пФ миллионная миллионная фарада, 10 -12
Иногда конденсаторы можно маркировать двумя способами. Например, 100 нФ - это то же самое, что 0.1 мкФ. Это означает, что конденсаторы можно маркировать несколькими способами.

Стоит отметить, что некоторые суперконденсаторы имеют очень высокие уровни емкости, которые фактически измеряются в фарадах.

Номинальная емкость может также указываться на определенной частоте, поскольку емкость для некоторых типов конденсаторов, обычно электролитических, будет незначительно изменяться с частотой.

Очевидно, что величина емкости будет определять импеданс, который она обеспечивает на разных частотах.Чем больше емкость, тем меньше сопротивление.

  • Допуск: Еще одним ключевым параметром конденсатора является допуск на его значение. В зависимости от конденсатора и его свойств он может быть очень точным или может иметь большой допуск на значение.

    Значение допуска - это степень, в которой фактическое значение конденсатора может отличаться от заявленного или номинального значения, и оно часто выражается в процентах., Хотя для значений в несколько пикофарад оно может быть выражено как фактическое значение, т.е. .е. 20 пФ ± 1 пФ и т. Д.

    Обычно допуск конденсатора выражается в виде процентного отклонения, выраженного как ± NN%. Значения ± 5% и ± 10% обычно используются для приложений связи и развязки. Для компонентов, используемых в приложениях, где требуются более высокие допуски, многие из них имеют допуски ± 1 и ± 2%, а иногда и лучше.

    Керамические конденсаторы, используемые для связи и развязки, обычно рассчитаны на значения ± 5% и ± 10%, хотя некоторые из керамических конденсаторов с более высокими характеристиками, особенно в форматах для поверхностного монтажа, доступны с улучшенными керамическими диэлектриками и могут иметь допуски ± 1 и ± 2%.Конденсаторы с пластиковой пленкой традиционно имеют версии с жесткими допусками, хотя обычно они не доступны с корпусами для поверхностного монтажа.

    Электролитические конденсаторы часто имеют допуск от -20% до + 80%, поэтому они обычно не используются там, где важно точное значение.

  • Рабочее напряжение: Характеристика конденсатора рабочего напряжения определяет максимальное непрерывное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору. Обычно это напечатано на корпусе и будет упомянуто в техническом описании.Напряжение обычно относится к самому большому напряжению постоянного тока, которое может быть приложено. Также имейте в виду, что когда конденсатор работает в цепи с формой волны переменного тока, наложенной на напряжение постоянного тока, то возникающие напряжения могут быть значительно выше значения постоянного тока в состоянии покоя.

    Для некоторых конденсаторов, используемых в приложениях переменного тока, может быть указано значение переменного тока. Имейте в виду, что это относится к среднеквадратичному напряжению, а не к пиковому значению, которое в √2 или 1,414 раза больше.

    Хотя некоторые конденсаторы могут выдерживать кратковременное пиковое напряжение, это может привести к необратимому выходу из строя других, поэтому стоит быть осторожными.В результате некоторые конденсаторы также могут иметь номинальные характеристики перенапряжения - как правило, это те конденсаторы, которые могут использоваться для источников питания переменного тока, где возникают перенапряжения.

    Рекомендуется всегда использовать конденсаторы в пределах их номинального напряжения. Между фактическим напряжением, при котором работает конденсатор, и его номинальным рабочим напряжением существует связь. Чем больше маржа, тем выше надежность.

    Часто руководящие принципы коммерческого проектирования оговаривают, что конденсаторы не должны работать выше 50% от их номинальных значений, а руководящие принципы для проектирования высоконадежного военного оборудования следуют аналогичным рекомендациям.Работа с хорошей маржой обеспечивает высокий уровень надежности.

  • Диэлектрик: Диэлектрик является одним из ключевых элементов, определяющих многие характеристики конденсаторов. В результате конденсаторы часто называют их диэлектриками: электролитическими; тантал, керамика; пластиковая пленка; серебряная слюда; и тому подобное. Поскольку характеристики этих конденсаторов и доступные диапазоны емкости различаются, важно выбрать требуемый диэлектрик, внимательно изучив характеристики и общие характеристики конденсатора в техническом описании.

    Диэлектрик имеет тенденцию определять ряд аспектов работы конденсатора, поэтому конденсаторы с разными типами диэлектрика, как правило, используются для разных приложений.

    • Алюминиевые электролитические конденсаторы: Большая емкость - обычно выше 1 мкФ, большой ток пульсаций, низкочастотная способность - обычно не используется выше 100 кГц или около того, утечка выше, чем у других типов.
    • Танталовые конденсаторы: Высокое значение в очень небольшом объеме - значения обычно выше 1 мкФ, более высокая частота, чем у алюминиевых электролитических, обычно низкое напряжение, очень нетерпимо к перенапряжению и обратному напряжению.
    • Керамические конденсаторы: Значения обычно ниже 1 мкФ, нормально работают при высокой частоте, малом токе утечки; Так как существует несколько видов керамического диэлектрика, проверьте свойства.
    Принимая во внимание различные характеристики, необходимо проверить, какой диэлектрик наиболее подходит для схемы и положение в цепи, где он будет использоваться.
  • Рабочая температура: Все конденсаторы имеют ограниченный диапазон рабочих температур, будь то керамические конденсаторы, электролитические конденсаторы, танталовые конденсаторы или другие конденсаторы.В этой спецификации подробно описаны пределы, в которых конденсатор будет работать удовлетворительно и в которых он рассчитан.

    Некоторые аспекты, ограничивающие рабочий диапазон конденсатора: напряжение - оно падает с повышением температуры; ток пульсации - снова меньше с повышением температуры. Спецификация более низкой температуры может определяться рядом факторов. Один из них - это действие электролита в таких компонентах, как электролитические конденсаторы. Рабочая температура особенно важна для электролитических конденсаторов, поскольку их ожидаемый срок службы быстро падает с повышением температуры.

  • Температурный коэффициент: Конденсаторы, как и все компоненты, зависят от температуры. Степень относительно мала и не имеет значения в схемах, где значение не является критическим, но в других, где схема зависит от точного значения, например LC-генератор и т. д., температурный коэффициент может быть очень важным.

    Температурный коэффициент часто выражается как изменение в миллионных долях на градус Цельсия.

  • Сопротивление утечки / ток: Спецификация тока утечки или сопротивления утечки указывает величину тока, протекающего через конденсатор.Ток утечки возникает из-за того, что конденсаторы не являются идеальными изоляторами. Если конденсатор заряжается, а затем отсоединяется, он медленно теряет свой заряд. Также, когда он заряжен и непрерывно питается, через него будет течь ток.

    Как ток утечки, так и сопротивление утечки или сопротивление изоляции указаны в технических характеристиках. Поскольку они связаны законом Ома, их легко перевести между ними. Обычно сопротивление изоляции используется там, где встречаются очень высокие значения сопротивления, а ток часто используется для больших конденсаторов и там, где есть большая утечка.Например: суперконденсаторы и алюминиевые электролитические конденсаторы обычно имеют указанные значения тока утечки, но для керамических конденсаторов или конденсаторов с пластиковой пленкой, где ток утечки незначителен, обычно указываются значения сопротивления.
    Где:
    C = ожидаемая емкость конденсатора
    R L = сопротивление утечки
    R ESR = Эквивалентное последовательное сопротивление
    L ESR = Эквивалентная последовательная индуктивность (собственная индуктивность)
    R DA = Диэлектрическое поглощение
    C DA = Диэлектрическое поглощение В эквивалентной схеме сопротивление утечки представлено сопротивлением R R L , которое появляется непосредственно на главном конденсаторе C

    Ток утечки и сопротивление могут иметь большое влияние на многие цепи.Например, в цепи высокого напряжения даже небольшой ток утечки может привести к значительному рассеиванию тепла. В других схемах ток утечки может привести к неправильной работе схемы - это может быть особенно заметно в схемах с высоким импедансом.

    Для конденсаторов, таких как алюминиевые электролитические конденсаторы, для которых указан ток утечки, эта спецификация включает напряжение и температуру. Очевидно, что из закона Ома влияет напряжение, но также увеличивается ток утечки с повышением температуры.

    Для других типов, для которых указано сопротивление утечки, оно указывается в МОм или как значение в Ом x 10 X . Сравнение характеристик утечки для разных типов конденсаторов Хотя существует несколько типов материализованных пленочных конденсаторов, полипропиленовый конденсатор из полипропилена имеет лучшие характеристики в диапазоне от 10 5 до 10 7 .

    Примечание: Очень высокое значение сопротивления утечки может означать, что если конденсатор используется в цепи высокого напряжения, то эти напряжения могут оставаться в течение некоторого времени после выключения устройства, если нет внешнего пути утечки.Будьте осторожны при работе с цепями, в которых присутствует высокое напряжение, так как остаточный заряд может присутствовать в течение некоторого времени после отключения.

  • ESR: Эквивалентное последовательное сопротивление или ESR, является важной характеристикой во многих случаях. Это импеданс конденсатора по отношению к переменному току, который особенно важен на высоких частотах. Спецификация ESR включает сопротивление диэлектрического материала, сопротивление постоянному току выводов, сопротивление постоянному току соединений с диэлектриком и сопротивление пластины конденсатора, измеренные на определенной частоте.
  • Собственная индуктивность: Конденсаторы - это не просто чистая емкость - они включают в себя различные другие паразитные элементы помимо основной емкости. Самая важная особенность высокочастотных / РЧ-цепей - это собственная индуктивность.

    Обычно индуктивность в конденсаторах относительно мала - она ​​может быть в диапазоне 1–20 нГн, но фактическое значение будет очень зависеть от типа конденсатора и его конструкции. Из-за небольшого значения индуктивности эффекты самоиндукции обычно наблюдаются только на высоких частотах.

  • Собственная резонансная частота: Собственная резонансная частота конденсатора возникает из резонансного контура, установленного между эквивалентной последовательной индуктивностью и емкостью конденсатора. Это часто указывается отдельно для конденсаторов, которые используются в ВЧ приложениях - иногда может быть включен график отклика, поскольку может быть несколько резонансных частот.

    Кривая импеданса конденсатора, показывающая собственный резонанс На резонансной частоте Fr индуктивный и реактивный импедансы компенсируются, оставляя резистивные элементы цепи, т.е.е. СОЭ. Также помните, что выше резонансной частоты конденсатор будет индуктивным. Резонансная частота обычно связана с радиочастотными цепями, и поэтому обычно могут быть указаны керамические конденсаторы.

  • Пульсации тока: Эта спецификация имеет большое значение для цепей, в которых протекают значительные уровни тока. Одно из основных приложений, где это важно, - в цепях питания, особенно в сглаживающих секциях источника питания.Необходимо определить максимальный ток пульсаций в цепи, а затем свериться с таблицей данных, чтобы убедиться, что спецификации тока пульсаций не превышены, и, что еще лучше, имеется хороший запас.
    Электролитический конденсатор с выводами с маркировкой, включая максимальный ток Причина, по которой это важно, заключается в том, что высокие уровни пульсаций тока приводят к заметному количеству тепла, рассеиваемого в конденсаторе. Если выделяемое тепло слишком велико, конденсатор может выйти из строя или его срок службы и надежность уменьшатся.

    Пульсации тока обычно связаны с электролитическими конденсаторами, поскольку они, как правило, используются в источниках питания, где наблюдаются более высокие уровни тока. Эта спецификация также применима к суперконденсаторам. Танталовые конденсаторы не любят значительного тока и могут взорваться, если от них ожидается слишком много.

  • Есть много параметров, которые влияют на общую производительность конденсатора. Выбор правильных конденсаторов для конкретной схемы зависит не только от фактического уровня емкости, но и от других факторов.Это будет зависеть от фактического используемого контура. Такие аспекты, как собственная индуктивность, будут очень важны для ВЧ-цепей, тогда как ток утечки может иметь значение в цепях с высоким импедансом и ток пульсаций в цепях питания.

    Знание области применения и ее требований и их соответствие конденсатору с правильными характеристиками - ключ к выбору и покупке подходящего конденсатора.

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

    Что такое конденсатор? - Фиксированные, переменные, керамические, слюдяные и бумажные конденсаторы

    Определение: Конденсатор - это электронный компонент, который накапливает энергию в виде электрического поля. Когда на конденсатор подается напряжение некоторой величины, на пластинах конденсатора создается электрическое поле. Таким образом, он сохраняет заряд за счет статического электрического поля. Этот накопленный заряд можно использовать для разряда конденсатора, когда это необходимо.

    Емкость - это свойство конденсатора, которое указывает на его способность накапливать заряд. Измеряется в фарадах. Фарады (F) - это большая мера емкости, поэтому обычно используются микрофарады или пикофарады.

    Один микрофарад эквивалентен 10 -6 F, а один пикофарад эквивалентен 10 -12 F.

    Здесь C - емкость, ɛ - диэлектрическая проницаемость среды, D - расстояние между пластинами конденсатора.

    Значение конденсатора и его типы

    Конденсатор - важный электронный компонент схемы. Он нужен для подачи электрической энергии на схему при отключении питания. Таким образом, во время работы аккумулятора конденсатор заряжается до своего пикового значения, а после выключения аккумулятора он подает питание путем разряда.

    Классификация конденсаторов очень важна, потому что, если вам нужно устройство накопления заряда для коррекции мощности или в усилителях, вам понадобится конденсатор большой емкости.Но в случае настройки схемы потребуется конденсатор небольшой емкости.

    Таким образом, для разных приложений требуются конденсаторы другого типа. Следовательно, нам необходимо подробно разбираться в каждом типе конденсаторов. Конденсаторы в целом делятся на два типа: конденсаторы постоянной емкости и конденсаторы переменной емкости.

    Фиксированные конденсаторы

    Фиксированные конденсаторы - это конденсаторы с фиксированным значением емкости. Значение емкости фиксированных конденсаторов невозможно изменить.

    Конденсаторы постоянной емкости можно разделить на подтипы: поляризованные конденсаторы и неполяризованные конденсаторы.

    Поляризованные конденсаторы

    Поляризованные конденсаторы - это тип конденсатора, который имеет неявную полярность. Поляризованный конденсатор можно подключать в цепи только одним способом. Поляризованные конденсаторы обладают высокой емкостью, но они также создают ток утечки в цепи. Если поляризованный конденсатор заключен в небольшой корпус, он обеспечит малый ток утечки и высокую емкость.

    Электролитические конденсаторы и суперконденсаторы являются подтипами поляризованных конденсаторов. Давайте подробно обсудим каждый из этих типов.

    Конденсаторы электролитические
    Электролитические конденсаторы

    Th - это конденсаторы, в которых электролит служит диэлектрическим веществом. Он состоит из алюминия и тантала. Причина использования этих материалов заключается в том, что эти материалы образуют оксиды, которые обладают чрезвычайно высокой диэлектрической прочностью. Таким образом, берутся две алюминиевые фольги, в одной из которых формируется слой оксида методом «Формовка».

    В этом процессе «Формовки» оксидный слой выращивается на нем путем приложения напряжения к фольге. Другая фольга обеспечивает отрицательное соединение с конденсатором. Электролит пропитан листом бумаги. Он служит диэлектриком для конденсатора.

    Электролитические конденсаторы бывают различных типов, например, алюминиевые электролитические конденсаторы, танталовые электролитические конденсаторы и ниобиевые конденсаторы, в зависимости от типа используемого материала. Электролитические конденсаторы доступны в диапазоне от 1 ° F до 500 000 ° F.

    Суперконденсаторы
    В суперконденсаторах

    вместо электролита используется двойная электростатическая емкость. Он также использует электрохимическую псевдоемкость, что помогает достичь большой емкости. В то время как электролит образует конденсатор малой емкости. Недостатком использования суперконденсатора является то, что он имеет более низкие пределы напряжения.

    Суперконденсаторы

    обычно находят применение в кранах и лифтах. Емкость суперконденсаторов в 10 000 раз выше, чем у электролитических.

    Конденсаторы неполяризованные

    Неполяризованные конденсаторы

    - это конденсаторы, которые не имеют подразумеваемой полярности, поэтому их можно подключать в цепи любым способом. Некоторые из неполяризованных конденсаторов - керамические конденсаторы, слюдяные конденсаторы, бумажные конденсаторы и конденсаторы из пластиковой пленки. Давайте подробно обсудим каждый из них.

    Конденсаторы керамические

    Керамические конденсаторы состоят из диска или пластины, покрытой металлом, таким как серебро или медь, с обеих сторон пластины или диска.Выводы сделаны из олова. Вся конструкция конденсатора упакована в пластиковый корпус для защиты от внешних условий окружающей среды.

    Керамические конденсаторы можно разделить на конденсаторы с низкой диэлектрической постоянной и с высокой диэлектрической постоянной. Тип с низкой диэлектрической проницаемостью приводит к низким потерям. Но керамические конденсаторы с низкими потерями обеспечивают высокое сопротивление утечки около 1000 МОм.

    Высокая диэлектрическая проницаемость керамических конденсаторов позволяет им обеспечивать высокую емкость, в том числе и в небольшом объеме.Величина емкости керамических конденсаторов зависит от различных параметров, таких как температура, постоянное напряжение, частота. Следовательно, емкость изменяется при изменении любого из этих параметров. Диапазон емкости варьируется от 100 пФ до 0,1 мкФ.

    Они подразделяются на керамические конденсаторы класса 1 и керамические конденсаторы класса 2.

    Керамические конденсаторы класса 1: Это конденсаторы, обладающие высокой стабильностью и низкими потерями.

    Керамические конденсаторы класса 2: Это конденсаторы, которые обладают высокой объемной эффективностью для приложений байпаса и связи.

    Бумажные конденсаторы

    Бумажные конденсаторы представляют собой конденсаторы цилиндрической формы, изготовленные путем скатывания металлических листов, соединенных вместе. Листы бумаги свернуты в цилиндрическую форму, чтобы сформировать трубчатую структуру. Вся трубчатая конструкция заключена в восковой или пластиковый корпус. Такие вещества, как масло, пластик или воск, широко используются для пропитывания бумаги.

    Бумажные конденсаторы доступны в продаже в диапазоне от 500 пФ до 50 мкФ.Бумажные конденсаторы обеспечивают высокий ток утечки.

    Слюдяные конденсаторы

    Слюдяной конденсатор формируется путем размещения слоя слюды между слоями металла. Затем вся конструкция помещается в пластиковый пакет.

    Конденсаторы этого типа обладают очень малым током утечки, поскольку сопротивление утечке очень велико в случае слюдяных конденсаторов. Диапазон коммерчески доступных слюдяных конденсаторов варьируется от 1 пФ до 0,1 пФ.

    Пластиковые пленочные конденсаторы
    Конденсаторы

    с пластиковой пленкой сконструированы так же, как и бумажные конденсаторы.Единственное отличие состоит в том, что в бумажных конденсаторах в качестве диэлектрического материала используются листы пластика, например тефлон, полиэтилен и т. Д. Диапазон емкости бумажных конденсаторов от 500 пФ до 10 пФ.

    Конденсаторы переменной емкости

    Конденсатор, в котором можно изменять значение емкости, называется конденсатором переменной емкости.

    С помощью L-C Circuit емкость может быть настроена на желаемое значение.

    Переменный конденсатор можно разделить на три типа: подстроечные конденсаторы, подстроечные конденсаторы и диэлектрические конденсаторы.

    Цветовая маркировка конденсаторов

    Цветовое кодирование конденсаторов можно понять с помощью таблицы ниже.

    Цветовая кодировка конденсаторов очень проста для понимания. С помощью этой таблицы мы можем легко определить номинал любого заданного конденсатора, идентифицировав цветные полосы на нем.

    Диэлектрические и пьезокерамические конденсаторы | керамика

    Конденсаторный диэлектрик и пьезокерамика - современные промышленные материалы, которые из-за своей плохой электропроводности используются в производстве электрических накопителей или генерирующих устройств.

    Конденсаторы - это устройства, которые накапливают электрическую энергию в виде электрического поля, создаваемого в пространстве между двумя отдельными противоположно заряженными электродами. Их способность накапливать энергию делает их важными компонентами во многих электрических цепях, и эту емкость можно значительно увеличить, вставив твердый диэлектрический материал в пространство, разделяющее электроды. Диэлектрики - это материалы, плохо проводящие электричество. Непроводящие свойства керамики хорошо известны, и некоторые керамические материалы превращаются в чрезвычайно эффективные диэлектрики.Действительно, более 90 процентов всех конденсаторов производятся из керамических материалов, служащих диэлектриком.

    Пьезоэлектрики - это материалы, которые генерируют напряжение, когда подвергаются механическому давлению; и наоборот, под воздействием электромагнитного поля они изменяют свои размеры. Многие пьезоэлектрические устройства изготовлены из тех же керамических материалов, что и диэлектрики конденсаторов.

    В статье описаны свойства наиболее известных диэлектрических и пьезокерамических материалов и дан обзор их практического применения.

    Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

    Сегнетоэлектрические свойства титаната бария

    Явление электрической емкости более подробно описано в книге «Электростатика: емкость». В этой статье объясняется, что низкая электропроводность является фактором химических связей, образующих материал. В диэлектриках, в отличие от проводящих материалов, таких как металлы, сильные ионные и ковалентные связи, удерживающие атомы вместе, не позволяют электронам свободно перемещаться через материал под действием электрического поля.Вместо этого материал становится электрически поляризованным, его внутренние положительные и отрицательные заряды несколько разделяются и выравниваются параллельно оси электрического поля. При использовании в конденсаторе эта поляризация снижает напряженность электрического поля, поддерживаемого между электродами, что, в свою очередь, увеличивает количество заряда, который может быть сохранен.

    Большинство диэлектриков керамических конденсаторов изготовлено из титаната бария (BaTiO 3 ) и родственных соединений перовскита.Как отмечается в статье, керамический состав и свойства керамики перовскита имеют гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую структуру. В случае BaTiO 3 при высоких температурах (приблизительно выше 120 ° C или 250 ° F) кристаллическая структура состоит из четырехвалентного иона титана (Ti 4+ ), сидящего в центре куба с кислородом. ионы (O 2−) на гранях и ионы двухвалентного бария (Ba 2+ ) на углах. Однако при температуре ниже 120 ° C переход происходит.Как показано на рисунке 1, ионы Ba 2+ и O 2− смещаются из своих кубических положений, а ион Ti 4+ смещается от центра куба. В результате образуется постоянный диполь, и симметрия атомной структуры больше не кубическая (все оси идентичны), а скорее тетрагональная (вертикальная ось отличается от двух горизонтальных осей). Существует постоянная концентрация положительных и отрицательных зарядов по направлению к противоположным полюсам вертикальной оси. Эта спонтанная поляризация известна как сегнетоэлектричество; температура, ниже которой проявляется полярность, называется точкой Кюри.Сегнетоэлектричество - ключ к использованию BaTiO 3 в качестве диэлектрического материала.

    Рис. 1. Сегнетоэлектрические свойства титаната бария (BaTiO 3 ). (Слева) При температуре выше 120 ° C структура кристалла BaTiO 3 является кубической, и суммарная поляризация заряда отсутствует; (справа) ниже 120 ° C структура меняется на тетрагональную, смещая относительные положения ионов и вызывая концентрацию положительных и отрицательных зарядов к противоположным концам кристалла.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Внутри локальных областей кристалла или зерна, состоящего из этих поляризованных структур, все диполи выстраиваются в линию, называемую доменом, но с кристаллическим материалом, состоящим из множества случайно ориентированных доменов, существует общая снятие поляризации. Однако при приложении электрического поля, как в конденсаторе, границы между соседними доменами могут перемещаться, так что домены, выровненные с полем, растут за счет доменов, не совпадающих с выравниванием, тем самым создавая большую суммарную поляризацию.Восприимчивость этих материалов к электрической поляризации напрямую связана с их емкостью или способностью накапливать электрический заряд. Емкости определенного диэлектрического материала дается мера, известная как диэлектрическая постоянная, которая по сути представляет собой отношение между емкостью этого материала и емкостью вакуума. В случае перовскитовой керамики диэлектрическая проницаемость может быть огромной - в диапазоне от 1000 до 5000 для чистого BaTiO 3 и до 50 000, если ион Ti 4+ заменен на цирконий (Zr 4+ ). .

    Химические замещения в структуре BaTiO 3 могут изменить ряд сегнетоэлектрических свойств. Например, BaTiO 3 демонстрирует большой пик диэлектрической проницаемости вблизи точки Кюри - свойство, которое нежелательно для стабильных конденсаторов. Эта проблема может быть решена путем замены свинца (Pb 2+ ) на Ba 2+ , что увеличивает точку Кюри; замещением стронция (Sr 2+ ), которое снижает точку Кюри; или путем замены Ba 2+ кальцием (Ca 2+ ), что расширяет температурный диапазон, при котором возникает пик.

    Конденсаторы дисковые, многослойные и трубчатые

    Титанат бария может быть произведен путем смешивания и обжига карбоната бария и диоксида титана, но методы жидкого смешения все чаще используются для достижения лучшего перемешивания, точного контроля соотношения барий-титан, высокой чистоты и размера частиц до микрометра. Обработка полученного порошка варьируется в зависимости от того, должен ли конденсатор быть дисковым или многослойным. Диски прессуются методом сухого прессования или перфорируются из ленты, а затем обжигаются при температуре от 1250 ° до 1350 ° C (от 2280 ° до 2460 ° F).Электроды с трафаретной печатью с серебряной пастой прикрепляются к поверхностям при температуре 750 ° C (1380 ° F). Выводы припаяны к электродам, а диски покрыты эпоксидной смолой или пропитаны воском для герметизации.

    Емкость керамических дисковых конденсаторов может быть увеличена за счет использования более тонких конденсаторов; К сожалению, это приводит к хрупкости. Многослойные конденсаторы (MLC) решают эту проблему за счет чередования слоев диэлектрика и электродов (см. Рисунок 2). Слои электродов обычно изготавливаются из палладия или сплава палладий-серебро.Эти металлы имеют температуру плавления выше, чем температура спекания керамики, что позволяет двум материалам совместно обжигаться. Путем параллельного соединения чередующихся слоев можно добиться больших емкостей с помощью MLC. Диэлектрические слои обрабатываются методом литья из ленты или ракеля с последующей сушкой. Достигнута толщина слоя всего 5 микрометров (0,00022 дюйма). Готовые «сборки» из диэлектрических и электродных слоев затем разрезаются на кубики и обжигаются. MLC имеют преимущества небольшого размера, низкой стоимости и хороших характеристик на высоких частотах, а также подходят для поверхностного монтажа на печатных платах.Они все чаще используются вместо дисковых конденсаторов в большинстве электронных схем. Там, где все еще используются монолитные блоки, трубчатые конденсаторы часто используются вместо дисков, потому что осевая конфигурация проводов трубчатых конденсаторов предпочтительнее радиальной конфигурации дисковых конденсаторов для автоматических машин для вставки печатных плат.

    многослойный конденсатор

    Многослойный конденсатор, показывающий чередующиеся слои металлических электродов и керамического диэлектрика.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Как отмечалось выше, для МЛК на основе титаната бария обычно требуется температура обжига, превышающая 1250 ° C. Для облегчения совместного обжига электродных сплавов с более низкими температурами плавления температура спекания керамики может быть снижена примерно до 1100 ° C ( 2000 ° F) путем добавления легкоплавких стекол или флюсов. Чтобы снизить затраты, связанные с электродами из драгоценных металлов, таких как палладий и серебро, были разработаны керамические композиции, которые можно совместно обжигать с менее дорогим никелем или медью при более низких температурах.

    Различные типы конденсаторов, их изображения и символы

    «Конденсатор - это устройство, которое может накапливать заряд». Помимо резисторов и катушек индуктивности, это другой основной компонент, обычно используемый в электронных схемах. Это устройство, которое имеет способность накапливать заряд, который не могут сделать ни резистор , , ни катушка индуктивности, оно препятствует любому изменению напряжения в цепи, к которой оно подключено, оно блокирует прохождение через него постоянного тока.

    Они изготавливаются различных размеров, форм, типов и стоимости.По сути, конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных изолирующей средой, называемой диэлектриком.

    диэлектрик может быть воздухом, слюдой, керамикой, бумагой, полиэфиром, полистиролом или поликарбонатом и т. Д.

    Как заряжаются конденсаторные накопители?

    В нейтральном состоянии обе обкладки конденсатора имеют равное количество свободных электронов.

    Когда конденсатор подключен к источнику напряжения через резистор, как показано на рисунке ниже:

    электронов перемещаются с пластины A, и такое же количество электронов откладывается на пластине B.Поскольку пластина A теряет электроны, а пластина B набирает электроны, пластина A становится положительной по отношению к пластине B. Во время этого процесса зарядки электроны проходят только через соединительные провода и источник. Электроны не проходят через диэлектрик конденсаторов, потому что он представляет собой i nsulator . Движение электронов прекращается, когда напряжение на конденсаторе становится равным напряжению источника, как показано на рисунке ниже:

    Если конденсатор отключен от источника, он сохраняет накопленный заряд в течение длительного периода времени (время зависит от типа конденсатора) и все еще имеет напряжение на нем, как показано на рисунке:

    Заряженный конденсатор может действовать как временный аккумулятор, поэтому следует учитывать следующие моменты

    • Через конденсатор не может протекать ток из-за наличия в цепи диэлектрика, обеспечивающего бесконечное сопротивление.Электрический заряд мгновенно перемещается с одной пластины на другую только через внешнюю цепь.
    • По мере увеличения разности потенциалов между пластинами диэлектрическая среда испытывает растущее напряжение. Если эта разность потенциалов увеличивается, прочность диэлектрика увеличивается до тех пор, пока она больше не может ее выдерживать.

    На этом этапе происходит электрический пробой, сопровождающийся искрой между двумя пластинами конденсатора. Максимальное напряжение на метр толщины, которое среда может выдержать без разрыва или пробоя, называется ее диэлектрической прочностью.

    Как разряжается конденсатор?

    Если два вывода заряженных конденсаторов соединены вместе, разность потенциалов между двумя пластинами выравнивается, и она разряжается.

    , поскольку между двумя пластинами существует разность потенциалов, между ними создается электрическое поле, сила которого определяется выражением:

    E = В / д

    , где V - вольт, а d - метр.

    Как конденсаторы накапливают энергию?

    Он накапливает энергию в виде электрического поля, которое создается противоположными зарядами на двух пластинах.Электрическое поле представлено силовыми линиями между положительным и отрицательным зарядами и сосредоточено внутри диэлектрика, как показано на рис.

    .

    Закон Кулона гласит:

    Между зарядами двухточечного источника существует сила, которая прямо пропорциональна произведению двух зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами. это соотношение выражается как:

    где F - сила в ньютонах, q 1 и q 2 - заряды в кулонах, d - расстояние между зарядами в метрах, а k - пропорциональная константа, равная 9 × 10 -9 Нм² / Кл². .

    На рисунке выше показана силовая линия между положительным и отрицательным зарядом.

    На приведенном выше рисунке показано, что множество противоположных зарядов на пластинах конденсатора создают множество силовых линий, которые образуют электрическое поле, которое накапливает энергию внутри диэлектрика.

    Чем больше силы между зарядами на пластинах конденсатора, тем больше энергии сохраняется. Следовательно, количество энергии прямо пропорционально емкости, потому что чем больше накопленный заряд, тем больше сила.

    Также из уравнения Q = CV, величина накопленного заряда напрямую связана с напряжением, а также с емкостью . Следовательно, количество запасенной энергии также зависит от квадрата напряжения на пластинах конденсатора. Формула для энергии , запасаемой конденсатором, равна

    Когда емкость (C) выражается в фарадах, а напряжение (V) - в вольтах, энергия (w) выражается в джоулях.

    Номинальное напряжение:

    Каждый конденсатор имеет ограничение на величину напряжения, которое он может выдерживать на своих пластинах.Номинальное напряжение указывает максимальное напряжение постоянного тока, которое может применяться без риска повреждения устройства. Если это максимальное напряжение, обычно называемое напряжением пробоя или рабочим напряжением , превышено, это может привести к необратимому повреждению конденсатора.

    Перед использованием конденсатора в схеме необходимо учитывать как емкость , так и номинальное напряжение . Выбор значения емкости зависит от конкретных требований схемы.Номинальное напряжение всегда должно быть выше максимального напряжения, ожидаемого в конкретном приложении.

    Диэлектрическая прочность:

    Напряжение пробоя конденсатора определяется диэлектрической прочностью используемого электрического материала. Диэлектрическая прочность выражается в В / мил (1 мил = 0,01 дюйма). Ниже приведены некоторые типичные значения для нескольких материалов. Точные значения меняются в зависимости от конкретного состава материала.

    Материал Диэлектрическая прочность (об. / Мил)

    • Воздух 80
    • Масло 375
    • Керамика 1000
    • Бумага 1200
    • тефлон 1500
    • Слюда 1500
    • Стекло 2000

    Диэлектрическую прочность лучше всего пояснить на примере.Предположим, что у определенного конденсатора расстояние между пластинами составляет 1 мил, а диэлектрический материал керамический. Этот конкретный конденсатор может выдерживать максимальное напряжение 1000 В, поскольку его электрическая прочность составляет 1000 В / мил. Если максимальное напряжение будет превышено, диэлектрик может выйти из строя и провести ток, что приведет к необратимому повреждению конденсатора.

    Температурный коэффициент:

    Температурный коэффициент Коэффициент указывает величину и направление изменения значения емкости в зависимости от температуры.Положительный температурный коэффициент означает, что емкость увеличивается с повышением температуры или уменьшается с понижением температуры. Отрицательный коэффициент означает, что емкость уменьшается с повышением температуры или увеличивается с понижением температуры . Температурные коэффициенты обычно указываются в миллионных долях на градус Цельсия (ppm / ° C).

    Утечка:

    Ни один изоляционный материал не идеален. Диэлектрик любого конденсатора будет проводить очень небольшое количество тока.Таким образом, заряд конденсатора со временем исчезнет. Некоторые типы конденсаторов, например, с большим электролитом, имеют более высокие утечки, чем другие.

    Типы конденсаторов

    Конденсаторы постоянной емкости

    1. Слюдяные конденсаторы
    2. конденсаторы керамические
    3. конденсаторы пластиковая пленка
    4. Конденсаторы электролитические
    5. бумажные конденсаторы

    Слюдяной конденсатор

    Типы слюдяных конденсаторов представляют собой пакет из фольги и серебряной слюды.Базовая конструкция многослойной фольги показана как:

    Состоит из чередующихся слоев металлической фольги и тонких листов слюды. Металлическая фольга образует пластину с чередующимися листами фольги, соединенными вместе, чтобы увеличить площадь пластины. Используется больше слоев, чтобы увеличить площадь пластины, тем самым увеличивая емкость. Пакет слюды / фольги заключен в изолирующий материал, такой как бакелит, как показано на рисунке.

    Серебряный слюдяной конденсатор формируется аналогичным образом путем наложения листов слюды с экранированным на них материалом серебряного электрода.Доступны слюдяные конденсаторы со значениями емкости от 1 пФ до 0,1 мкФ и номинальным напряжением от 100 В до 2500 В постоянного тока. Общий температурный коэффициент находится в диапазоне от -20 ppm / C ° до +100 ppm / C °. Слюда имеет типичную диэлектрическую проницаемость 5,

    .

    Конденсаторы керамические

    Керамические диэлектрики обеспечивают очень высокие диэлектрические проницаемости (обычно 1200). В результате сравнительно высокие значения емкости могут быть достигнуты при небольшом физическом размере. Керамические конденсаторы обычно доступны в форме керамического диска.

    Керамические конденсаторы

    обычно доступны со значениями емкости от 1 пФ до 2,2 мкФ с номинальным напряжением до 6 кв. Типичный температурный коэффициент для керамических конденсаторов составляет 200 000 ppm / C °.

    Конденсаторы полиэтиленовые

    Есть несколько типов пластиковых пленочных конденсаторов. Поликарбонат, пропилен, полиэстер, полистирол и майлар являются одними из наиболее распространенных используемых диэлектрических материалов. Некоторые из этих типов имеют значения емкости до 100 мкФ.

    На рисунке показана общая базовая конструкция, используемая во многих конденсаторах с пластиковой пленкой. Тонкая полоска диэлектрика из пластиковой пленки зажата между двумя тонкими металлическими полосками, которые действуют как пластины. Один вывод подключается к внутренней пластине, а другой - к другой пластине, как показано. Затем полосы скручивают по спирали и помещают в формованный корпус. Таким образом, можно упаковать пластину большой площади при относительно небольшом физическом размере, тем самым достигая больших значений емкости.В другом методе для формирования пластин используется металл, нанесенный непосредственно на пленочный диэлектрик.

    Конденсаторы электролитические

    Электролитические конденсаторы поляризованы так, что одна пластина является положительной, а другая - отрицательной. Эти конденсаторы используются для значений емкости от 1 мкФ до более 200 000 мкФ, но они имеют относительно низкое напряжение пробоя (350 В - типичный максимум) и высокую степень утечки. В этом тексте конденсаторы емкостью 1 мкФ или более считаются поляризованными.

    Электролитические конденсаторы имеют гораздо более высокие значения, чем слюдяные или керамические конденсаторы, но их номинальное напряжение обычно ниже. Алюминиевые электролиты, вероятно, являются наиболее часто используемым типом.

    Конденсаторы переменные

    Переменные конденсаторы используются в цепи, когда есть необходимость отрегулировать значение емкости вручную или автоматически, например, в радио или ТВ-тюнерах. Условное обозначение переменного конденсатора показано на рисунке:

    .

    Регулируемые конденсаторы, которые обычно имеют регулировку под винт с шлицами и используются для очень точной регулировки в цепи, называются подстроечными устройствами.Керамика или слюда являются обычным диэлектриком в конденсаторах этих типов, и емкость обычно изменяется путем регулировки расстояния между пластинами. На рисунке ниже показаны некоторые типичные устройства с переменными конденсаторами.

    Варактор - это полупроводниковое устройство, которое демонстрирует характеристику емкости, которая изменяется путем изменения напряжения на его выводах.

    Применение конденсаторов в реальной жизни

    • Они используются в таймере
    • Схема временной развертки в CRO для генерации пилообразной волны
    • Фильтрующие контуры
    • Осцилляторы
    • Схема тюнера в магнитоле
    • Как таймер при установке частоты с генератором
    • Интегрирующие и дифференцирующие цепи
    • Умножитель напряжения
    • Детектор пиков
    • Демодулятор
    • Цепи зажима
    • В двигателях переменного тока для увеличения крутящего момента
    • Преобразование активной мощности в пассивную

    типы конденсаторов и их применение (видео)

    См. Также:

    Емкость

    Изменится ли емкость при подаче постоянного напряжения на керамические конденсаторы? Есть ли какие-то моменты, которые следует учитывать при изменении емкости?

    Фарад (F) - это единица измерения емкости керамических конденсаторов.
    Он показывает, сколько заряда хранится в конденсаторе. Емкость часто описывается в описании продукта как «номинальное значение».

    Обратите внимание, что емкость керамических конденсаторов, особенно конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью (характеристика B / X5R, R / X7R), может отличаться от номинального значения при подаче напряжения постоянного тока.

    Например, как показано на диаграмме, чем больше напряжение постоянного тока, приложенное к конденсаторам с высокой диэлектрической проницаемостью, тем меньше эффективная емкость.

    На следующей диаграмме горизонтальная ось показывает напряжение постоянного тока, приложенное к конденсатору (В), а вертикальная ось показывает коэффициент изменения емкости относительно начального значения. *

    Таким образом, характеристика изменения емкости в зависимости от приложенного напряжения называется «характеристикой смещения постоянного тока».

    Исходя из вышеизложенного, при использовании конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью следует учитывать характеристики. Кроме того, целесообразность использования должна быть подтверждена исходя из реальных условий, а также фактического оборудования.

    К вашему сведению, не только наши продукты имеют смещение постоянного тока; это явление обычно наблюдается в конденсаторах с высокой диэлектрической проницаемостью.

    Характеристики смещения, температурные характеристики, частотные характеристики и т. Д. Могут быть подтверждены с помощью этого программного обеспечения. (SimSurfing)
    SimSurfing
    Как использовать


    Механизм характеристики смещения постоянного тока

    В керамических конденсаторах с высокой диэлектрической проницаемостью в настоящее время в основном используется BaTiO3 (титанат бария) в качестве основного компонента высокого диэлектрика.
    Как показано ниже, BaTiO3 имеет кристаллическую структуру в форме перовскита, а выше температуры Кюри он приобретает кубическую форму с ионами Ba2 + в вершинах, ионами O2- в направлении к центру и ионами Ti4 + в центрированном положении.

    Кристаллическая структура керамики BaTiO3


    При температуре Кюри (около 125 ° C) или более он имеет кубическую кристаллическую структуру, а ниже температуры Кюри и в диапазоне температур окружающей среды одна ось (ось C) растягивается, а другие оси сжимаются и превращаются в тетрагональный кристалл. структура.

    В этом случае поляризация возникает в результате сдвига единицы вытянутого в осевом направлении кристалла иона Ti4 +. Эта поляризация возникает без приложения внешнего электрического поля или давления и известна как «спонтанная поляризация». Как объяснялось выше, характеристика, которая имеет спонтанную поляризацию и свойство изменять ориентацию спонтанной поляризации под действием внешнего электрического поля на обратное, называется «сегнетоэлектричеством».


    Обращение спонтанной поляризации на единицу объема эквивалентно относительной диэлектрической проницаемости.Относительная диэлектрическая проницаемость определяется как емкость.
    Без постоянного напряжения спонтанная поляризация может происходить свободно. Однако, когда напряжение постоянного тока приложено извне, спонтанная поляризация связана с направлением электрического поля в диэлектрике, и независимое изменение спонтанной поляризации на обратное препятствует. В результате емкость становится меньше, чем до подачи смещения.

    Это механизм уменьшения емкости после подачи постоянного напряжения.

    Для справки, в конденсаторах температурной компенсации (характеристики CH, C0G и т. Д.) емкость не меняется, поскольку в качестве основного материала используется параэлектрическая керамика, которая придает конденсаторам характеристики постоянного напряжения.

    Изменится ли емкость при подаче постоянного напряжения на керамические конденсаторы? Есть ли какие-то моменты, которые следует учитывать при изменении емкости?

    Фарад (F) - это единица измерения емкости керамических конденсаторов.
    Он показывает, сколько заряда хранится в конденсаторе. Емкость часто описывается в описании продукта как «номинальное значение».«

    Обратите внимание, что среди керамических конденсаторов емкость, особенно конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью (характеристика B / X5R, R / X7R), может отличаться от номинального значения при приложении постоянного напряжения.

    Например, как показано на диаграмме, чем больше напряжение постоянного тока, приложенное к конденсаторам с высокой диэлектрической проницаемостью, тем меньше эффективная емкость.

    На следующей диаграмме горизонтальная ось показывает напряжение постоянного тока, приложенное к конденсатору (В), а вертикальная ось показывает отношение изменения емкости к начальному значению.*

    Таким образом, характеристика изменения емкости в зависимости от приложенного напряжения называется «характеристикой смещения постоянного тока».

    Исходя из вышеизложенного, при использовании конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью следует учитывать характеристики. Кроме того, целесообразность использования должна быть подтверждена исходя из реальных условий, а также фактического оборудования.

    К вашему сведению, не только наши продукты имеют смещение постоянного тока; это явление обычно наблюдается в конденсаторах с высокой диэлектрической проницаемостью.

    Характеристики смещения, температурные характеристики, частотные характеристики и т. Д. Могут быть подтверждены с помощью этого программного обеспечения. (SimSurfing)
    SimSurfing
    Как использовать


    Механизм характеристики смещения постоянного тока

    В керамических конденсаторах с высокой диэлектрической проницаемостью в настоящее время в основном используется BaTiO3 (титанат бария) в качестве основного компонента высокого диэлектрика.
    Как показано ниже, BaTiO3 имеет кристаллическую структуру в форме перовскита, а выше температуры Кюри он приобретает кубическую форму с ионами Ba2 + в вершинах, ионами O2- в направлении к центру и ионами Ti4 + в центрированном положении.

    Кристаллическая структура керамики BaTiO3


    При температуре Кюри (около 125 ° C) или более он имеет кубическую кристаллическую структуру, а ниже температуры Кюри и в диапазоне температур окружающей среды одна ось (ось C) растягивается, а другие оси сжимаются и превращаются в тетрагональный кристалл. структура.

    В этом случае поляризация возникает в результате сдвига единицы вытянутого в осевом направлении кристалла иона Ti4 +. Эта поляризация возникает без приложения внешнего электрического поля или давления и известна как «спонтанная поляризация».«Как объяснялось выше, характеристика, которая имеет спонтанную поляризацию и свойство изменять ориентацию спонтанной поляризации под действием внешнего электрического поля на обратное, называется« сегнетоэлектричеством »

    .
    Обращение спонтанной поляризации на единицу объема эквивалентно относительной диэлектрической проницаемости. Относительная диэлектрическая проницаемость определяется как емкость.
    Без постоянного напряжения спонтанная поляризация может происходить свободно.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *