《RD電容詳解》PPT課件

1、陶瓷電容器基礎知識陳永真138416857291精選PPT陶瓷電容器概述1900年意大利L.隆巴迪發(fā)明陶瓷介質電容器。30年代末人們發(fā)現在陶瓷中添加鈦酸鹽可使介電常數成倍增長,因而制造出較便宜的瓷介質電容器。1940年前后人們發(fā)現了現在的陶瓷電容器的主要原材料BaTiO3(鈦酸鋇)具有絕緣性后，開始將陶瓷電容器使用于對既小型、精度要求又極高的軍事用電子設備當中。而陶瓷疊片電容器于1960年左右作為商品開始開發(fā)。到了1970年，隨著混合IC、計算機、以及便攜電子設備的進步也隨之迅速的發(fā)展起來，成為電子設備中不可缺少的零部件。現在的陶瓷介質電容器的全部數量約占電容器市場的70%左右。2精選PPT陶

2、瓷電容器概述陶瓷介質電容器的絕緣體材料主要使用陶瓷，其基本構造是將陶瓷和內部電極交相重疊。陶瓷材料有幾個種類。自從考慮電子產品無害化特別是無鉛化后，高介電系數的PB（鉛）退出陶瓷電容器領域，現在主要使用TiO2(二氧化鈦)、 BaTiO3, CaZrO3(鋯酸鈣)等。和其它的電容器相比具有體積小、容量大、耐熱性好、適合批量生產、價格低等優(yōu)點。3精選PPT陶瓷電容器概述由于原材料豐富，結構簡單，價格低廉，而且電容量范圍較寬（一般有幾個PF到上百F），損耗較小，電容量溫度系數可根據要求在很大范圍內調整。陶瓷電容器品種繁多，外形尺寸相差甚大從0402（約10.5mm）封裝的貼片電容器到大型的功率陶瓷

3、電容器。按使用的介質材料特性可分為型、型和半導體陶瓷電容器；按無功功率大小可分為低功率、高功率陶瓷電容器；按工作電壓可分為低壓和高壓陶瓷電容器；按結構形狀可分為圓片形、管型、鼓形、瓶形、筒形、板形、疊片、獨石、塊狀、支柱式、穿心式等。 4精選PPT 陶瓷電容器的分類 陶瓷電容器從介質類型主要可以分為兩類，即類陶瓷電容器和類陶瓷電容器。類陶瓷電容器（Class ceramic capacitor），過去稱高頻陶瓷電容器（High-freqency ceramic capacitor），是指用介質損耗小、絕緣電阻高、介電常數隨溫度呈線性變化的陶瓷介質制造的電容器。它特別適用于諧振回路，以及其它要求

4、損耗小和電容量穩(wěn)定的電路，或用于溫度補償。 類陶瓷電容器（Class ceramic capacitor）過去稱為為低頻陶瓷電容器（Low frequency cermic capacitor），指用鐵電陶瓷作介質的電容器，因此也稱鐵電陶瓷電容器。這類電容器的比電容大，電容量隨溫度呈非線性變化，損耗較大，常在電子設備中用于旁路、耦合或用于其它對損耗和電容量穩(wěn)定性要求不高的電路中。 5精選PPT類陶瓷電容器按美國電工協會（EIA）標準為C0G（是數字0，不是字母O，有些文獻筆誤為COG）或NP0（是數字0，不是字母O，有些文獻筆誤為NPO）以及我國標準的CC系列等型號的陶瓷介質（溫度系數為030

5、PPM/），這種介質極其穩(wěn)定，溫度系數極低，而且不會出現老化現象，損耗因數不受電壓、頻率、溫度和時間的影響，介電系數可以達到400，介電強度相對高。這種介質非常適用于高頻（特別是工業(yè)高頻感應加熱的高頻功率振蕩、高頻無線發(fā)射等應用的高頻功率電容器）、超高頻和對電容量、穩(wěn)定性有嚴格要求定時、振蕩電路的工作環(huán)境，這種介質電容器唯一的缺點是電容量不能做得很大（由于介電系數相對?。ǔ?206 表面貼裝C0G介質電容器的電容量從0.5PF0.01F。 6精選PPT類陶瓷電容器類的穩(wěn)定級陶瓷介質材料如美國電工協會（EIA）標準的X7R、X5R以及我國標準的CT系列等型號的陶瓷介質（溫度系數為15.0%）

6、，這種介質的介電系數隨溫度變化較大，不適用于定時、振蕩等對溫度系數要求高的場合，但由于其介電系數可以做得很大（可以達到1200），因而電容量可以做得比較大，適用于對工作環(huán)境溫度要求較高（X7R：-55+125）的耦合、旁路和濾波。通常1206的SMD封裝的電容量可以達到10F或在再高一些；7精選PPT類陶瓷電容器II類的可用級陶瓷介質材料如美國電工協會（EIA）標準的Z5U、Y5V以及我國標準的CT系列的低檔產品型號等陶瓷介質（溫度系數為Z5U的+22%，-56%和Y5V的+22%，-82%），這種介質的介電系數隨溫度變化較大，不適用于定時、振蕩等對溫度系數要求高的場合，但由于其介電系數可以做

7、得很大（可以達到100012000），因而電容量可以做得比更大，適用于一般工作環(huán)境溫度要求（-25+85）的耦合、旁路和濾波。通常1206表面貼裝Z5U、Y5V介質電容器量甚至可以達到100F，在某種意義上是取代鉭電解電容器的有力競爭對手。8精選PPT陶瓷電容器的溫度特性應用陶瓷電容器首先要注意的就是其溫度特性；不同材料的陶瓷介質，其溫度特性有極大的差異。9精選PPT第一類陶瓷介質電容器的溫度性質 根據美國標準EIA-198-D，在用字母或數字表示陶瓷電容器的溫度性質有三部分：第一部分為（例如字母C）溫度系數的有效數字；第二位部分有效數字的倍乘（如0即為100）；第三部分為隨溫度變化的容差（以

8、ppm/表示）。這三部分的字母與數字所表達的意義如表。溫度系數的有效數字倍乘隨溫度變化的容差（ppm/）C=0.0S=3.30=-15=+1G=30L=500M=1.0T=4.71=-106=+10H=60M=1000P=1.6U=7.52=-1007=+100J=120N=2500R=2.23=-10008=+1000K=250G=3010精選PPT第一類陶瓷介質電容器溫度特性解讀例如，C0G（有時也稱為NP0）表示為：第一位字母C為溫度系數的有效數字為0，第二位數字0為有效溫度系數的倍乘為100=1，第三位字母G為隨溫度變化的容差為30ppm/，即030ppm/；C0H分別表示為：第一位字

9、母C為溫度系數的有效數字為0，第二位數字0為有效溫度系數的倍乘為100=1，第三位字母H為隨溫度變化的容差為60ppm/，即060ppm/；S2H則分別表示為：第一位字母S為溫度系數的有效數字為3.3，第二位數字2為有效溫度系數的倍乘為102=100，第三位字母H為隨溫度變化的容差為60ppm/，即33060ppm/11精選PPT第一類陶瓷介質電容器溫度特性第一類陶瓷電容器的電容量幾乎不隨溫度變化，下面以C0G介質為例。C0G介質的變化量僅030ppm/，實際上C0G的電容量隨溫度變化小于030ppm/，大約為030ppm/的一半 12精選PPT第一類陶瓷介質電容器溫度特性13精選PPT第一類

10、陶瓷介質電容器溫度特性14精選PPT第二類陶瓷介質電容器的溫度性質 根據美國標準EIA-198-D，在用字母或數字表示陶瓷電容器的溫度性質有三部分：第一部分為（例如字母X）最低工作溫度；第二位部分有效數字為最高工作溫度；第三部分為隨溫度變化的容差（以ppm/表示）。這三部分的字母與數字所表達的意義如表 。最低溫度最高溫度隨溫度變化的容值偏差（%）Z=+104=+657=+125A=1.0D=3.3P=10T=+22/-33Y=-305=+858=+150B=1.5E=4.7R=15U=+22/56X=-556=105+C=2.2F=7.5S=22V=+22/-8215精選PPT常用第二類陶瓷介

11、質電容器解讀常見的類陶瓷電容器有： X7R、 X5R 、 Y5V、Z5U 其中：X7R表示為：第一位X為最低工作溫度-55，第二位的數字7位最高工作溫度+125，第三位字母R為隨溫度變化的容值偏差15%；X5R表示為：第一位X為最低工作溫度-55，第二位的數字5位最高工作溫度+85，第三位字母R為隨溫度變化的容值偏差15%；Y5V表示為：第一位Y為最低工作溫度-30，第二位的數字5位最高工作溫度+85，第三位字母V為隨溫度變化的容值偏差+22%，-82%15%。Z5U表示為：第一位Z為最低工作溫度+10，第二位的數字5位最高工作溫度+85，第三位字母U為隨溫度變化的容值偏差+22%，-56%，

12、16精選PPT陶瓷電容器的阻抗頻率特性第一類介質的陶瓷電容器的ESR隨頻率而上升，如圖 17精選PPT陶瓷電容器的ESR頻率特性18精選PPT第一類介質的陶瓷電容器阻抗頻率特性19精選PPT第二類陶瓷電容器的阻抗頻率特性20精選PPT陶瓷電容器的損耗因數與頻率的關系21精選PPT陶瓷電容器的阻抗頻率特性22精選PPT陶瓷電容器的絕緣電阻與溫度的關系23精選PPT損耗因數與溫度的關系24精選PPT電容量與直流偏置電壓的關系 第一類介質電容器的電容量與直流偏置電壓無關。第二類介質電容器的電容量隨直流偏置電壓變化，如圖 。25精選PPT電容量與直流偏置電壓的關系26精選PPT電容量與直流偏置電壓的關

13、系Y5V介質電容器的電容量隨直流偏置電壓變化非常大，從無偏置時的100%電容量下降到額定電壓下的直流偏置電壓時得不到額定電容量的25%，也就是說10F的電容量在額定電壓時僅為不到2.5F！在高溫時由于電容量已經下降到很低，所以這時的電容量隨直流偏置電壓的變化不大。X7R介質電容器的電容量隨直流偏置電壓變化雖比較大，但是比Y5V好得多。 27精選PPT 陶瓷電容器所允許加載的交流電壓與電流同頻率的關系 主要受電容器的ESR影響；相對而言，C0G的ESR比較低，故可以承受比較大的電流，相應的所允許施加的交流電壓相對比較大；X7R、X5R、Y5V、Z5U則ESR相對比較大，可承受比C0G要小，與此同

14、時，由于電容量遠大于C0G，故所施加的電壓將遠小于C0G。28精選PPT第一類介質電容器的允許電壓、電流與頻率的關系29精選PPT第一類介質電容器的允許電壓、電流與頻率的解讀當加載頻率相對較低時，即使加載交流電壓為額定交流電壓時，流過電容器的電流低于額定電流時，電容器允許加載額定交流電壓 ，即左圖的平直部分；當加載頻率升高到即使加載電壓沒有達到交流額定電壓時的電容器中流過的交流電流已達到額定電流值，這是需要降低電容器的加載交流電壓，以保證流過電容器的電流不超過額定電流值，即左圖的曲線開始下降部分 ；而加載頻率繼續(xù)上升，電容器的損耗因數而導致的發(fā)熱則成為電容器的加載電壓的主要限制因素，這是加載電

15、壓將隨頻率的上升而急劇下降 ，即中左圖的曲線急劇下降部分 30精選PPT第一類介質電容器的允許電壓、電流與頻率的解讀與加載交流電壓正相反，電容器加載的交流電流在頻率較低時即使電流沒有達到額定電流，但電容器上的交流電壓已達到其額定值，這是加載的交流電流受電容器的額定電壓限制，特行為加載交流電流隨頻率的增加而上升，如圖右圖中的電流隨頻率增加而上升的那部分曲線。當加載頻率上升到即使電容器上的交流電壓沒達到額定電壓時加載的交流電流已經達到額定電流值這時加載交流電流須保持在不高于額定電流值。入伙電容器的損耗因素造成的發(fā)熱開始起比較明顯的作用，則加載電流必須降額，如圖的右圖中電流隨頻率上升而下降的那部分曲線。31精選PPT第二類介質陶瓷電容器由于電容量相對第一類介質電容器大得多，對于用于濾波的F級的陶瓷電容器通常的加載交流電壓在1V以下，不可能加載到額定交流電壓值。因此第二類介質電容器大多討論所允許加載的紋波電流電流 32精選PPT村田的Y5V介質貼片電容器允許的紋波電流規(guī)格封裝額定電壓允許的紋波電流（有效值A）100kHz300kHz300kHz500kHz500kHz1MHzGJ22108054V/6.3V1.41.51.6GJ23112061.51.61.6GJ23212101.71.82.0GJ24318101.41.31.2GJ221080510V1.41.51.6GJ2