《RD電容詳解》PPT課件

1、陶瓷電容器基礎(chǔ)知識(shí)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(zhì)電容器。30年代末人們發(fā)現(xiàn)在陶瓷中添加鈦酸鹽可使介電常數(shù)成倍增長(zhǎng),因而制造出較便宜的瓷介質(zhì)電容器。1940年前后人們發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)在的陶瓷電容器的主要原材料BaTiO3(鈦酸鋇)具有絕緣性后，開(kāi)始將陶瓷電容器使用于對(duì)既小型、精度要求又極高的軍事用電子設(shè)備當(dāng)中。而陶瓷疊片電容器于1960年左右作為商品開(kāi)始開(kāi)發(fā)。到了1970年，隨著混合IC、計(jì)算機(jī)、以及便攜電子設(shè)備的進(jìn)步也隨之迅速的發(fā)展起來(lái)，成為電子設(shè)備中不可缺少的零部件。現(xiàn)在的陶瓷介質(zhì)電容器的全部數(shù)量約占電容器市場(chǎng)的70%左右。2精選PPT陶

2、瓷電容器概述陶瓷介質(zhì)電容器的絕緣體材料主要使用陶瓷，其基本構(gòu)造是將陶瓷和內(nèi)部電極交相重疊。陶瓷材料有幾個(gè)種類(lèi)。自從考慮電子產(chǎn)品無(wú)害化特別是無(wú)鉛化后，高介電系數(shù)的PB（鉛）退出陶瓷電容器領(lǐng)域，現(xiàn)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(chǎn)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。3精選PPT陶瓷電容器概述由于原材料豐富，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，而且電容量范圍較寬（一般有幾個(gè)PF到上百F），損耗較小，電容量溫度系數(shù)可根據(jù)要求在很大范圍內(nèi)調(diào)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(zhì)材料特性可分為型、型和半導(dǎo)體陶瓷電容器；按無(wú)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(jié)構(gòu)形狀可分為圓片形、管型、鼓形、瓶形、筒形、板形、疊片、獨(dú)石、塊狀、支柱式、穿心式等。 4精選PPT 陶瓷電容器的分類(lèi) 陶瓷電容器從介質(zhì)類(lèi)型主要可以分為兩類(lèi)，即類(lèi)陶瓷電容器和類(lèi)陶瓷電容器。類(lèi)陶瓷電容器（Class ceramic capacitor），過(guò)去稱(chēng)高頻陶瓷電容器（High-freqency ceramic capacitor），是指用介質(zhì)損耗小、絕緣電阻高、介電常數(shù)隨溫度呈線性變化的陶瓷介質(zhì)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(bǔ)償。 類(lèi)陶瓷電容器（Class ceramic capacitor）過(guò)去稱(chēng)為為低頻陶瓷電容器（Low frequency cermic capacitor），指用鐵電陶瓷作介質(zhì)的電容器，因此也稱(chēng)鐵電陶瓷電容器。這類(lèi)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(shè)備中用于旁路、耦合或用于其它對(duì)損耗和電容量穩(wěn)定性要求不高的電路中。 5精選PPT類(lèi)陶瓷電容器按美國(guó)電工協(xié)會(huì)（EIA）標(biāo)準(zhǔn)為C0G（是數(shù)字0，不是字母O，有些文獻(xiàn)筆誤為COG）或NP0（是數(shù)字0，不是字母O，有些文獻(xiàn)筆誤為NPO）以及我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的CC系列等型號(hào)的陶瓷介質(zhì)（溫度系數(shù)為030

5、PPM/），這種介質(zhì)極其穩(wěn)定，溫度系數(shù)極低，而且不會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，損耗因數(shù)不受電壓、頻率、溫度和時(shí)間的影響，介電系數(shù)可以達(dá)到400，介電強(qiáng)度相對(duì)高。這種介質(zhì)非常適用于高頻（特別是工業(yè)高頻感應(yīng)加熱的高頻功率振蕩、高頻無(wú)線發(fā)射等應(yīng)用的高頻功率電容器）、超高頻和對(duì)電容量、穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求定時(shí)、振蕩電路的工作環(huán)境，這種介質(zhì)電容器唯一的缺點(diǎn)是電容量不能做得很大（由于介電系數(shù)相對(duì)小），通常1206 表面貼裝C0G介質(zhì)電容器的電容量從0.5PF0.01F。 6精選PPT類(lèi)陶瓷電容器類(lèi)的穩(wěn)定級(jí)陶瓷介質(zhì)材料如美國(guó)電工協(xié)會(huì)（EIA）標(biāo)準(zhǔn)的X7R、X5R以及我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的CT系列等型號(hào)的陶瓷介質(zhì)（溫度系數(shù)為15.0%）

6、，這種介質(zhì)的介電系數(shù)隨溫度變化較大，不適用于定時(shí)、振蕩等對(duì)溫度系數(shù)要求高的場(chǎng)合，但由于其介電系數(shù)可以做得很大（可以達(dá)到1200），因而電容量可以做得比較大，適用于對(duì)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(dá)到10F或在再高一些；7精選PPT類(lèi)陶瓷電容器II類(lèi)的可用級(jí)陶瓷介質(zhì)材料如美國(guó)電工協(xié)會(huì)（EIA）標(biāo)準(zhǔn)的Z5U、Y5V以及我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的CT系列的低檔產(chǎn)品型號(hào)等陶瓷介質(zhì)（溫度系數(shù)為Z5U的+22%，-56%和Y5V的+22%，-82%），這種介質(zhì)的介電系數(shù)隨溫度變化較大，不適用于定時(shí)、振蕩等對(duì)溫度系數(shù)要求高的場(chǎng)合，但由于其介電系數(shù)可以做

7、得很大（可以達(dá)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(zhì)電容器量甚至可以達(dá)到100F，在某種意義上是取代鉭電解電容器的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。8精選PPT陶瓷電容器的溫度特性應(yīng)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(zhì)，其溫度特性有極大的差異。9精選PPT第一類(lèi)陶瓷介質(zhì)電容器的溫度性質(zhì) 根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EIA-198-D，在用字母或數(shù)字表示陶瓷電容器的溫度性質(zhì)有三部分：第一部分為（例如字母C）溫度系數(shù)的有效數(shù)字；第二位部分有效數(shù)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(shù)字所表達(dá)的意義如表。溫度系數(shù)的有效數(shù)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(lèi)陶瓷介質(zhì)電容器溫度特性解讀例如，C0G（有時(shí)也稱(chēng)為NP0）表示為：第一位字母C為溫度系數(shù)的有效數(shù)字為0，第二位數(shù)字0為有效溫度系數(shù)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(shù)的有效數(shù)字為0，第二位數(shù)字0為有效溫度系數(shù)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(shù)的有效數(shù)字為3.3，第二位數(shù)字2為有效溫度系數(shù)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(lèi)陶瓷介質(zhì)電容器溫度特性第一類(lèi)陶瓷電容器的電容量幾乎不隨溫度變化，下面以C0G介質(zhì)為例。C0G介質(zhì)的變化量?jī)H030ppm/，實(shí)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(lèi)陶瓷介質(zhì)電容器溫度特性13精選PPT第一類(lèi)

10、陶瓷介質(zhì)電容器溫度特性14精選PPT第二類(lèi)陶瓷介質(zhì)電容器的溫度性質(zhì) 根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EIA-198-D，在用字母或數(shù)字表示陶瓷電容器的溫度性質(zhì)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(shù)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(shù)字所表達(dá)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(lèi)陶瓷介

11、質(zhì)電容器解讀常見(jiàn)的類(lèi)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(lèi)介質(zhì)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(lèi)介質(zhì)的陶瓷電容器阻抗頻率特性19精選PPT第二類(lèi)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(shù)與頻率的關(guān)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(guān)系23精選PPT損耗因數(shù)與溫度的關(guān)系24精選PPT電容量與直流偏置電壓的關(guān)系 第一類(lèi)介質(zhì)電容器的電容量與直流偏置電壓無(wú)關(guān)。第二類(lèi)介質(zhì)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(guān)系26精選PPT電容量與直流偏置電壓的關(guān)

13、系Y5V介質(zhì)電容器的電容量隨直流偏置電壓變化非常大，從無(wú)偏置時(shí)的100%電容量下降到額定電壓下的直流偏置電壓時(shí)得不到額定電容量的25%，也就是說(shuō)10F的電容量在額定電壓時(shí)僅為不到2.5F！在高溫時(shí)由于電容量已經(jīng)下降到很低，所以這時(shí)的電容量隨直流偏置電壓的變化不大。X7R介質(zhì)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(guān)系 主要受電容器的ESR影響；相對(duì)而言，C0G的ESR比較低，故可以承受比較大的電流，相應(yīng)的所允許施加的交流電壓相對(duì)比較大；X7R、X5R、Y5V、Z5U則ESR相對(duì)比較大，可承受比C0G要小，與此同

14、時(shí)，由于電容量遠(yuǎn)大于C0G，故所施加的電壓將遠(yuǎn)小于C0G。28精選PPT第一類(lèi)介質(zhì)電容器的允許電壓、電流與頻率的關(guān)系29精選PPT第一類(lèi)介質(zhì)電容器的允許電壓、電流與頻率的解讀當(dāng)加載頻率相對(duì)較低時(shí)，即使加載交流電壓為額定交流電壓時(shí)，流過(guò)電容器的電流低于額定電流時(shí)，電容器允許加載額定交流電壓 ，即左圖的平直部分；當(dāng)加載頻率升高到即使加載電壓沒(méi)有達(dá)到交流額定電壓時(shí)的電容器中流過(guò)的交流電流已達(dá)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(guò)電容器的電流不超過(guò)額定電流值，即左圖的曲線開(kāi)始下降部分 ；而加載頻率繼續(xù)上升，電容器的損耗因數(shù)而導(dǎo)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(lèi)介質(zhì)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(shí)即使電流沒(méi)有達(dá)到額定電流，但電容器上的交流電壓已達(dá)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(dāng)加載頻率上升到即使電容器上的交流電壓沒(méi)達(dá)到額定電壓時(shí)加載的交流電流已經(jīng)達(dá)到額定電流值這時(shí)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(kāi)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(lèi)介質(zhì)陶瓷電容器由于電容量相對(duì)第一類(lèi)介質(zhì)電容器大得多，對(duì)于用于濾波的F級(jí)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(lèi)介質(zhì)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(zhì)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(chǔ)）100kHz300kHz300kHz500kHz500kHz1MHzGJ22108054V/6.3V1.41.51.6GJ23112061.51.61.6GJ23212101.71.82.0GJ24318101.41.31.2GJ221080510V1.41.51.6GJ2