8-900-374-94-44
д.
Многослойные керамические конденсаторы TDK представлены широкой линейкой различных чип-конденсаторов.
Особенности
Устройство
Многослойный керамический конденсатор состоит из сплошного блока керамического диэлектрика и металлизированных электродов. В качестве диэлектрика используют титанаты кальция (CaTiO3) и бария (BaTiO 3). Высокое значение емкости достигается благодаря увеличению числа электродов и уменьшению толщины диэлектрика.
Монолитная структура обеспечивает прочность и надежность.
Благодаря высокой точности размеров конденсаторов возможно применение автоматизированной системы установки компонентов на плату.
Технические характеристикиТипы MLCC
|
|
Технические данные | Свойства | Применение | ||
|---|---|---|---|---|---|
|
Большой емкости общего назначения Серия C |
Размеры: 0402. ..5750Температурная хар-ка: CH, C0G, JB, X7R, X5R, X7S, X6S Ном. напряжение: 4…50 В Емкость: 0,5 пФ… 100 мкФ |
— Большая емкость — Длительный срок службы — Низкое последовательное сопротивление и отличные частотные хар-ки -Оптимальны для применения в ИП, требующих высокого уровня надежности, а также высокочастотных ИП с высокой плотность монтажа |
Автомобильные и другие устройства | ||
|
Для среднего напряжения Серия C |
Размеры: 1005…5750 Температурная хар-ка: CH, C0G, JB, X7R, X5R,X6S,X7S,X7T Ном.  напряжениеЕмкость: 1 пФ… 15 мкФ |
— Уникальная технология, сочетающая компактный корпус с устойчивостью к больши напряжениям |
Демпфирующие цепи для ИИП, звонковых схем в телефонах и модемах и для других устройств с высоко-вольтными цепями |
||
|
Высоко- вольтные Серия C |
Размеры: 4520…4532 Температурная хар-ка: C0G, X7R, CH, JB Ном. напряжение: 1…3 кВ Емкость: 10 пФ… 10 нФ |
— Улучшенная конструкция для повышения стойкости к высоким напряжениям — Высокая надежность и производительность при высоких напряжениях — Приспособлены для пайки волной -Соответствуют стандарту ISO8802-3 для ЛВС |
Для устройств с высоко-вольтными цепями | ||
|
Мега-капы с металлическими выводами Серия СKG |
Размеры: 35 (3. 6×2.6мм), 45 (5×3.5мм), 57 (6×5мм)Температурная хар-ка: COG, X5R, X7R, X7S, X7T Ном. напряжение Емкость: 22 нФ… 100 мкФ |
— Металлические выводы снижают тепловое воздействие и удар, обеспечивая отличные хар-ки при монтаже на алюминиевую подложку — Хорошо подходят для высокочастотных ИИП благодаря низким значениям эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) и эквивалентной последовательной индуктивности (ESL) |
Сглаживающие схемы, устройства с изменяющейся температурой, необслуживаемые источники питания, DC/DC- преобразователи, автомобильная электроника | ||
|
Серия с реверсивно расположен-ными контактами и низким значением эквивалентной последо-вательной индуктивности (ESL) Серия C |
Размеры: 0510. ..1632Температурная хар-ка: JB, X5R, X6S, X7R, X7S Ном. напряжение: 2.5…50 В Емкость: 10 нФ… 10 мкФ |
— Улучшенные значения ESR и ESL благодаря размещению электродов вдоль длинной стороны чипа — Высокая резонансная частота обеспечивает эффективное подавление ВЧ шумов -Применения: развязка между ИС |
Персональные компьютеры, мобильные и радиотелефоны, камкордеры | ||
|
3-выводной проходной Серия CKD |
Размеры: 1005, 1608 Ном. напряжение: 4…6.  3 ВЕмкость: 0.47 мкФ… 4.3 мкФ |
-Эффективны для подавления помех и колебаний напряжения в силовых схемах. -Подходят для применения при больших токах (до 2 А). |
Силовые линии высокоскоростных, высокоточных схем телекоммуникационных устройств. |
По коду керамического конденсатора легко узнать его размеры:
|
Обозначение размера в коде |
Длина L, мм | Ширина W, мм |
Ширина контактной области B, мм |
|---|---|---|---|
| 0402 | 0,4±0,02 | 0,2±0,02 | 0,07 |
| 0603 | 0,6±0,03 | 0,3±0,03 | 0,1 |
| 1005 | 1,0±0,05 | 0,5±0,05 | 0,1 |
| 1608 | 1,6±0,1 | 0,8±0,1 | 0,2 |
| 2012 | 2,0±0,2 | 1,25±0,2 | 0,2 |
| 3216 | 3,2±0,2 | 1,6±0,2 | 0,2 |
| 3225 | 3,2±0,4 | 2,5±0,3 | 0,2 |
| 4532 | 4,5±0,4 | 3,2±0,4 | 0,2 |
| 5750 | 5,7±0,4 | 5,0±0,4 | 0,2 |
| Классификация | Стандарт | Диэлектрик | Область рабочих температур, °С | Допустимое отклонение от номинала |
|---|---|---|---|---|
Класс 1. Термокомпенсированные (20°С)
|
JIS | CH | -25°С … +85°С | +/- 60ppm/°С |
| EIA | C0G | -55°С … +125°С | +/- 30ppm/°С | |
|
Класс 2. Температурно-стабильные (25°С) |
EIA | X5R |
-55°С . .. +85°С
|
+/- 15% |
| X7R | -55°С … +125°С | +/- 15% | ||
| Y5V | -30°С … +85°С | +22, -82% | ||
| X7S | -55°С … +125°С | +/- 22% |
Многослойные керамические конденсаторы (MLCC — multilayer ceramic capacitor) это достаточно привычные компоненты РЭА, которые, несмотря на присущие им недостатки, широк используются для фильтрации, развязки, блокировки и подавлению помех, что крайне важно с точки зрения выполнения требований по электромагнитной совместимости (ЭМС).
В общем случае многослойные керамические конденсаторы, уже судя из своего названия представляют собой слоистую структуру в виде керамического пирога, «промазанного» токопроводящими слоями. Слои керамики выполняют роль диэлектрика, а металлизация между ними — обкладок (рис. 1).
Рис. 1. Типовая структура MLCC-конденсатора категории BME
Однако в таких конденсаторах есть существенное различие. Оно касается внутренних электродов и в меньшей степени терминалов. Что касается терминалов то они имею те или иные вариации, обусловленные техпроцессом изготовления, но, главное, что нас разработчиков интересует и касается напрямую, это то, что из-за необходимости соответствия Директиве RoHS, они могут иметь чисто оловянное покрытие (низкотемпературное) или SAC (высокотемпературное), но в настоящее время большая часть MLCC-конденсаторов имеет оловянное покрытие. Это позволяет повысить надежность их пайки, остальные проблемы [1] здесь уходят на второй план, так как современная электроника широкого применения, ввиду ее быстрого морального старения, не рассчитывается на длительный срок жизни.
Что касается внутренних электродов, то здесь мы имеем два варианта. Первый — это MLCC-конденсаторы обычного или базового исполнения, которые относятся к категории BME (Base Metal Electrode). Их электроды выполняются из никеля (Ni) или медно-никелевого (NiCu) сплава. Вторые — это конденсаторы с обкладками из благородных металлов — сплав AgPd, такие MLCC-конденсаторы относятся к категории NME (Noble Metal Electrode) и отличаются повышенной надежностью. Для первой категории никель иногда убирается даже и из терминалов. Конденсаторы категории BME — это не ширпотреб. Они обеспечивает более высокую нагрузочную способность по напряжению. В качестве основного диэлектрика для конденсаторов малой емкости используется метацирконат кальция, но в настоящее время более популярны MLCC-конденсаторы с диэлектриками типа X7R и X5R, которые основаны на титанате бария с такими добавками, как диоксид марганца [5]. Оба диэлектрика хорошо сочетаются с медно-никелевыми и никелевыми электродами.
Однако есть проблема.
В настоящее время ряд объективных и субъективных причин привели к дефициту MLCC-конденсаторов на рынке (рис. 2) [9] и причин тут несколько. Во-первых, рост спроса. Современный смартфон содержит сотни, а электрический автомобиль более 10 тысяч MLCC. Это основные потребители MLCC-конденсаторов, в типичном смартфоне общая емкость керамических конденсаторов достигает 75 мкФ. Вторая причина дефицита кроется не только в росте потребления, ее можно было бы решить, нарастив мощности их выпуску, она еще и непосредственно в технологии изготовления самих конденсаторах. И делится на две — исчерпание возможностей наращивать объемы выпуска керамики, и рост дефицита на серебро (его добыча в 2018 году упала на 11%) и палладий, которые, как уже было сказано, используются в высококачественных MLCC. Как результат рынок MLCC исчерпал свои резервы и его рост почти остановился. Тренд это или временное явление? Жизнь покажет. Но пока мы имеем то, что имеем.
Рис. 2. Динамика поставок керамических конденсаторов в млрд.
микрофарад в период 1990–2018 гг.
Поскольку резкого увеличения выпуска не предвидится, для разработчиков РЭА здесь один выход — оптимизировать использование MLCC и остановить свой выбор на поставках от известных брендов таких, как, например, Vishay Intertechnology (VISHAY) и EPCOS AG (EPCOS, ныне одна из компаний TDK Corporation). Применение таких конденсаторов даст гарантии получения заданных электрических характеристик и надежности конечного продукта, и позволит избежать необходимости чрезмерного резервировать MLCC-конденсаторов на плате.
В чем причина того, что мы даже в условиях настающего дефицита не можем кардинально уйти от использования MLCC-конденсаторов? Дело в том, что основная масса таких конденсаторов используется в цепях питания и именно для решения проблемы ЭМС, а чапаевский подход — в лоб, путем использования электролитических конденсаторов, эту проблему не решает. Подробное рассмотрение вопросов сравнения и особенностей использования конденсаторов разных технологий и их комбинаций выходит за рамки настоящей статьи (подробно см.
[2, 3, 4]). Тем не менее, вкратце отметим ряд важных моментов.
Используя привычные для нас дешевые алюминиевые и более дорогие — танталовые и полимерные конденсаторы, мы можем решить проблему сокращения MLCC-конденсаторов, но лишь частично и далеко не везде. Кроме того, они при относительно малых номинальных емкостях имеют несравнимо большие габариты.
Алюминиевые электролитические конденсаторы в свете подавления высокочастотных электромагнитных помех (ЭМП) как основной элемент вообще не рассматриваются. Их задача обеспечить накопление энергии и справиться с пульсациями, и даже здесь они, сами по себе, бессильны и без MLCC-конденсаторов справиться не могут. Что касается алюминиевых полимерных конденсаторов, то они весьма перспективны, но эта замена пока еще дорогая, коммерчески доступный выбор таких конденсаторов ограничен и разработчики к ним еще не привыкли.
Что касается танталовых конденсаторов, то они не только дорогие, но и сами находятся в кризисе в части поставок, и как раз MLCC-конденсаторы помогли в свое время из него выйти [7].
Кроме того, им присущ ряд неприятных моментов, например, образование потенциальных локальных очагов возгорания. Как известно они изготавливаются на основе аморфного пентаоксида тантала (Ta2O5), а в качестве электролита обычно используется твердый диоксид марганца (MnO2). Несоблюдение требований по максимальному рабочему напряжению и токам повышает температуру внутри конденсатора, которая приводит к деградации. Но главная проблема — это высокое содержание кислорода в MnO2, что при пробое приводит к образованию потенциальных локальных очагов возгорания. Это тепло, в свою очередь, переводит аморфный пентаоксид тантала в кристаллическую форму, которая является хорошим проводником, со всеми вытекающими отсюда последствиями, а сам процесс выделения тепла становится уже лавинообразным. Имеются танталовые конденсаторы с полимерным диэлектриком, но они решают проблему не в полной мере, так как имеют малую емкость и большой ток утечки, особенно при включении и не широкодоступны.
Если обратиться к повседневной практике, то что греха таить, вопросу оптимального баланса при выборе комбинации входных и выходных конденсаторов для подавления пульсаций и помех DC/DC-преобразователей разработчики уделяют недостаточно внимания. Здесь обычно пользуются или традицией — «вали кулем, потом разберем», мол, все так делают или опытом, который, как известно, «сын ошибок трудных». В общем, как любят шутить украинские разработчики РЭА, здесь достаточно часто используется справочник «Стэля» (укр. стеля — это потолок), но такие потолочные подходы лучше оставить любителям и пользоваться инженерным анализом с математическими выкладками.
Однако, чтобы не приводить здесь громоздкие подтверждающие расчеты, только скажем, что общий пульсирующий ток в любом случае необходимо разделить между сглаживающими электролитическими и керамическими MLCC-конденсаторами. Это же касается и входных и выходных цепей. Так что, как бы нам не хотелось, без MLCC здесь никак.
На рис.
3 в качестве примера показано напряжение пульсации на выходе понижающего DC/DC-преобразователя при использовании алюминиевого полимерного конденсатора на выходе понижающего DC/DC-преобразователя совместно с керамическим многослойным конденсатором [8]. Комментарии тут, как говорится, излишни.
Рис. 3. Сравнение использования алюминиевых электролитических конденсаторов на выходе понижающего DC/DC-преобразователя с керамическим многослойным конденсатором (MLCC)
Кроме того не забываем, что одним из решений проблемы ЭМС является еще и оптимизация формы импульсов, а именно — уменьшение скорости нарастания. Точно положить фронт нам опять-таки помогут MLCC-конденсаторы, но на этот раз относительно малой емкости.
Основными же преимуществами современных MLCC-конденсаторов являются их высокая удельная емкость, эти конденсаторы доступны в очень небольших форм-факторах и их легко «рассыпать» по печатной плате. Кроме того, они предлагают нам широкий диапазон номинальных емкостей, широкий диапазон рабочих напряжений, стандартный набор и низкие значение эквивалентного последовательного сопротивления ESR (equivalent series resistance) с малой зависимостью от температуры, низкую собственную индуктивность ESL (Equivalent Series Inductance), сверхмалый ток утечки и высокую стабильность ТКЕ (температурный коэффициент емкости) для некоторой части диэлектриков, как правило, для конденсаторов небольшой номинальной емкости, для них же характерно малое отклонение и сдвинутый в область более высоких частот собственный резонанс.
Как можно видеть — достоинств много.
Однако в этой бочке меда есть и ложка дегтя. Недостатки — малая механическая прочность и устойчивость к термоудару (при пайке требуют подогрев), высокая зависимость емкости от напряжения смещения, низкий ТКЕ и большое отклонение от номинальной емкости для конденсаторов больших номиналов, для них же сдвинутый в область более низких частот собственный резонанс, пьезоэффект (механические вибрация и удары превращаются в электрический сигнал) (причины и следствия см. [6]).
Взвесив все pro et contra можно сказать, что здесь нужен обдуманный подход, а реализовать его в полной мере помогут преимущества конденсаторов от известных брендов, поскольку в характеристиках их продуктов вы будете иметь уверенность на все 100%. С ними вы сможете принять меры к оптимизации схемных решений, обеспечив заданную надежность, избежав излишнего резервирования и, соответственно, лишних затрат.
Итак, что нам предлагается на рынке? Компании VISHAY и EPCOS предлагают нам широкий выбор многослойных керамических конденсаторов различного исполнения и разного применения.
Что касается компании VISHAY, то производством многослойных керамических конденсаторов MLCC занимается Vishay Vitramon, компания, входящая в состав Vishay с 1994 года. Компания производит конденсаторы для поверхностного монтажа двенадцати стандартных типоразмеров с использованием восьми различных диэлектрических материалов. Диапазон номинальных напряжений конденсаторов: 6,3-3000 В, а максимальная рабочая температура до 175 °C. Нам коммерчески доступны следующие основные варианты исполнения MLCC-конденсаторов [10]:
Кроме того, предлагаются исполнения конденсаторов с повышенной надежностью, предназначенные для требующей высокой гарантированной надежности аппаратуры, работающей в жестких условиях окружающей среды. Конденсаторы для требующей высокой гарантированной надежности аппаратуры с терминалами, имеющими покрытие матовым оловом с подслоем Sn/Pb с минимальным содержанием свинца 4% выводами. Конденсаторы устойчивые к механическим нагрузкам с гибкими терминалами. Конденсаторы высокой емкости на основе диэлектриков X5R и X7R (рабочая температура до + 125 °C), предназначенные для замены танталовых электролитических конденсаторов.
В сериях доступны конденсаторы сверхмалых форм-факторов для миниатюрной электроники и конденсатор с высокой добротностью. Для некоторых типов аппаратуры интерес будут представлять немагнитные конденсаторы, которые выполняются без содержания никеля [10]. Конденсаторы представлены в серии VJ (Non-Magnetic Series) и доступны с диэлектриками C0G (NP0) с диапазоном емкостей 0,5 пФ … 39 нФ (рабочее напряжение 10–3000 В) и X7R/X5R с диапазоном емкостей 100 пФ … 6,8 мкФ (рабочее напряжение 6,3–3000 В).
Компания EPCOS так предлагает нам очень широкий выбор рассматриваемых конденсаторов. В том числе и MLCC выводного исполнения, что позволяет уменьшить механические напряжения и обеспечить повышенную электрическую прочность изоляции, увеличивая пути токов утечки (рис. 4) [11].
Рис. 4. MLCC выводного исполнения компании EPCOS позволяют уменьшить механические напряжения на конденсаторе и обеспечивают повышенную электрическую прочность изоляции
В настоящее время от EPCOS коммерчески доступны следующие основные серии MLCC конденсаторов [12]:
Кроме того, доступны две серии конденсаторов CGJ с повышенной надежностью — конденсаторы с номинальным рабочим напряжением до 50 В и с номинальным рабочим напряжением 100-630 В.
Данная статья не имела целью подробно и в деталях расписать особенности и преимущества каждой серии многослойных керамических конденсаторов таких гигантов индустрии, как компании VISHAY и EPCOS, но, на что автор статьи очень надеется, она будет полезным гидом по их выбору.
Применение качественных конденсаторов гарантирует надежность конечного продукта и вписывается в парадигму — лучше меньше (по количеству) да лучше (по качеству), избавляя разработчиков устанавливать лишние MLCC-конденсаторы с целью их резервирования.
И напоследок хочется отметить, поскольку одной из основных областей применения данной продукции так или иначе является решение проблем электромагнитных помех и выполнения требований в части электромагнитной совместимости, то читателям будет весьма целесообразно обратить свое внимание на серию статей, посвященную этой проблеме [13], поскольку она имеет исключительно и только комплексное решение.
Литература
// Компоненты и технологии, № 9’2017. Многослойный керамический конденсатор представляет собой конденсатор, состоящий из нескольких слоев керамического материала.
Мы можем использовать этот конденсатор для различных приложений, включая телекоммуникации, аудио и видео. Он также применим в радиочастотных конструкциях, где необходимы низкие потери. Его электроды могут быть как из неблагородных, так и из драгоценных металлов. Используемые материалы электродов могут повлиять на характеристики конденсатора. Палладий, например, обычно используется в радиочастотных конструкциях, потому что он может выдерживать высокие температуры и достигать полного уплотнения.
MLCC — это электронный компонент, выполняющий роль разделительного конденсатора. Этот тип емкости обычно используется в электронных схемах, когда необходимо иметь хорошую частотную характеристику во всем диапазоне частот. MLCC может быть поляризованным или неполяризованным, в зависимости от требований.
Многослойные керамические конденсаторы были разработаны путем укладки нескольких керамических дисков в монолитный блок.
Компания в США впервые применила этот процесс, и его производство было намного дешевле, чем керамические трубчатые конденсаторы. Кроме того, он допускал высокую емкость и был компактным. В результате были значительно улучшены керамические трубчатые конденсаторы и увеличено количество приложений, которые они могли обслуживать. Эти новые конденсаторы сыграли важную роль в переходе электронных устройств от технологии сквозного монтажа к технологии поверхностного монтажа в течение 19-го века.80-е годы.
MLCC состоит из нескольких чередующихся проводящих и диэлектрических слоев. Вы делаете эти конденсаторы из множества тонких листов, уложенных вместе с изолирующими слоями между каждым.
Многослойные керамические конденсаторы широко используются в электронном оборудовании. Диэлектрик напрямую влияет на производительность MLCC. Диэлектрик делится на два класса: класс 1 и класс 2. Конденсаторы класса 1 обладают наилучшей точностью и стабильностью, а конденсаторы класса 2 имеют более низкую точность и объемную эффективность.
Керамические конденсаторы класса 1 хороши для высоковольтных приложений, в то время как класс 2 в основном хорош для низкочастотных приложений с большими объемами.
MLCC состоит из нескольких слоев керамического материала с зажатыми между ними токопроводящими электродами. Эти слои связаны между собой терминальными поверхностями. Вы можете использовать проводящие провода для подключения электродов к керамическим слоям.
Многослойные керамические конденсаторы являются важным компонентом многих электронных устройств, обеспечивающим высокую производительность, многофункциональность и высокую степень интеграции. MLCC являются примерами последних достижений в области керамических материалов с высокой емкостью.
Мы также можем использовать эти компоненты в качестве резисторов, диодов и регуляторов напряжения. Вы найдете их в цепях в качестве высокочастотных чип-конденсаторов.
Другие включают:
Многослойный керамический конденсатор класса 2 (MLCC) представляет собой устройство с многослойной структурой.
Эти устройства используются во многих электронных приложениях и могут работать при экстремальных температурах. Омические потери MLCC измеряются по формуле, известной как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Эффективная собственная индуктивность – это эффективная собственная индуктивность конденсатора. Эта формула определена в IEC/EN 60384-1.
Многослойные керамические конденсаторы Y5V являются хорошим выбором для многих приложений. Они могут работать в широком диапазоне температур, от -30 до +85 градусов Цельсия. Их емкость не более 82% от номинальной. Они доступны во многих типах диэлектриков, включая X7R, C0G и X7S.
Мы изготавливаем Y5V MLCC с использованием последовательно соединенных тонких диэлектрических слоев. Эта конструкция подходит для приложений с большой емкостью и характеризуется небольшими размерами. Он предлагает высокую емкость, но в то же время имеет низкую температурную зависимость.
Вы можете использовать этот керамический конденсатор во многих приложениях, от низкочастотных до высокочастотных.
Многослойный керамический многослойный конденсатор Y5V класса 4 является хорошим выбором для приложений, требующих высокой емкости и низкой скорости саморазряда. Его диэлектрические свойства имеют высокую проницаемость, низкое поглощение и высокую емкость. В техническом паспорте не указано его сопротивление или его величина, но указан импеданс. Импеданс — это измерение сопротивления керамического конденсатора переменному току. Чем ниже импеданс, тем выше емкость, но чем выше импеданс, тем меньшую емкость он может предложить.
Многослойная керамика Y5V class 5 (MLCC) имеет чувствительность к температуре +85 C. Этого температурного диапазона достаточно для устройств, работающих при комнатной температуре. Кроме того, конденсатор Y5V класса 5 подходит для устройств, требующих высокой емкости. В следующей таблице представлен обзор характеристик конденсаторов этого типа.
Многослойный керамический конденсатор имеет тонкие диэлектрические слои и малую площадь основания. Их низкий импеданс позволяет большему количеству переменного тока протекать через них. Их импеданс пропорционален 1/t1x(t1+t2), где t1 и t2 — толщина диэлектрика и электрода соответственно. Эти конденсаторы доступны с различными значениями емкости.
Вы можете изготовить многослойную керамику Y5V класса 7, комбинируя тонкие керамические слои со связующим. Сначала скатываем получившуюся тонкую пленку для удобства транспортировки. После прокатки вы можете разрезать керамический лист на листы одинакового размера и выполнить трафаретную печать металлической пастой. Эти листы становятся электродами конденсатора. Затем вы укладываете электроды поверх других в несколько слоев, определяя емкость. Наконец, соедините электроды параллельно и со смещением друг относительно друга, при этом соответствующие смещенные стороны соединяются друг с другом.
Мы можем использовать многослойный керамический конденсатор Y5V класса 8 (MLCC) для повышения удельной мощности бытовой электроники и эффективности накопления энергии. Вы можете сделать эти устройства, используя тонкую керамическую фольгу, покрытую связующим. Затем фольгу разрезают на листы одинакового размера и наносят трафаретную печать металлической пастой для создания электродов. Затем вы укладываете электроды в необходимое количество слоев, что определяет значение емкости. Наконец, подключите электроды на смещенной стороне соседних слоев.
Емкость многослойных керамических конденсаторов зависит от применения. Например, высококачественные конденсаторы класса 1 имеют узкий допуск и используются в прецизионных таймерах и генераторах. С другой стороны, мы используем керамические конденсаторы класса 2 в некритичных приложениях фильтрации и связи. Однако они имеют более низкую переносимость, чем их аналоги, и стоят дороже. Еще одним важным фактором при выборе многослойного керамического конденсатора является его температурный коэффициент.
Хотя емкость керамического конденсатора увеличивается с температурой, его температурный коэффициент зависит от типа конденсатора. Мы выражаем это в миллионных долях и процентах в широком диапазоне температур.
Многослойные керамические конденсаторы имеют широкий спектр применения. Электрические свойства материала и чувствительность к температуре влияют на их характеристики. Емкость керамических конденсаторов зависит от температуры.
Емкость микросхемы MLCC увеличивается с увеличением толщины диэлектрика и площади электрода. Кроме того, более тонкий диэлектрический материал имеет более высокую диэлектрическую проницаемость. Помимо низкой монтажной индуктивности, посадочное место X2Y особенно полезно в высокоскоростных цифровых схемах, которые должны развязывать напряжения питания. Более того, конденсатор X2Y может заменить до пяти керамических конденсаторов на печатной плате. Однако эти конденсаторы недешевы.
Многослойные керамические конденсаторы могут использоваться в различных приложениях и доступны в различных размерах.
Их емкость колеблется от 10 пФ до 0,1 мФ. Их номинальное напряжение составляет 2В. Поэтому вы можете установить их на стандартное оборудование для поверхностного монтажа. Мы производим их в производственных процессах полной интеграции со строгим контролем качества.
Основной принцип многослойных керамических конденсаторов заключается в использовании нескольких слоев диэлектрического материала для накопления электрической энергии. Сначала сделайте из материала тонкую фольгу, затем раскатайте и нарежьте на листы одинакового размера. Эти листы одинакового размера затем печатаются методом трафаретной печати с использованием металлической пасты и чередуются друг с другом. Этот метод позволяет электродам конденсатора компенсировать друг друга. Количество слоев определяет общую емкость конденсатора.
Проще говоря, MLCC работает, накапливая заряд на своих разных слоях. Слои чередуются между высокими и низкими значениями емкости.
Слои MLCC настолько тонки, что вы можете легко хранить на них электрический заряд.
Как правило, внешние слои этих конденсаторов имеют самые высокие значения емкости. Это дает MLCC возможность хранить большое количество заряда при относительно небольшом объеме материалов.
Многослойные керамические конденсаторы идеально подходят для приложений, где пространство ограничено и требуется высокая емкость. Возможно задание диэлектрической прочности конденсатора и напряжения пробоя. Эти параметры изменяются до десяти раз, поэтому требуется высокая точность для поддержания их электрических свойств в заданных пределах.
Стандартизированная система кодирования EIA позволяет инженерам определять характеристики и производительность MLCC. Например, он легко интерпретируется и объясняет разницу между емкостью конденсатора и его омическими потерями. Кроме того, он дает измерение эффективной собственной индуктивности конденсатора.
Как правило, керамический конденсатор имеет постоянное номинальное напряжение и высокую диэлектрическую проницаемость; его емкость будет уменьшаться с возрастом.
Хороший омметр покажет вам значение емкости конденсатора и поможет определить, нет ли коротких замыканий или закороченных показаний. Если вы профессиональный пользователь или любитель, вы уже знакомы с диапазонами напряжений, с которыми работают эти конденсаторы.
Керамические конденсаторы имеют несколько слоев, каждый из которых содержит проводящие электроды. Керамический материал действует как диэлектрик между электродами и металлической контактной поверхностью. MLCC может иметь сотни слоев, каждый из которых имеет одинаковую емкость.
Диэлектрические материалы, которые мы используем при изготовлении этих конденсаторов, имеют различную степень устойчивости к переменным токам. Таким образом, каждый слой имеет определенное значение емкости, определяемое чередующимися слоями диэлектрического материала.
Емкость MLCC зависит от ее размера и конфигурации. Как правило, чем выше конденсатор в конструкции такого типа, тем выше будет значение его емкости.
Многослойные керамические конденсаторы очень эффективно увеличивают емкость и уменьшают их размер.
Поэтому эти конденсаторы идеально подходят для высокоскоростных цифровых схем, где развязка питающих напряжений затруднена из-за паразитных индуктивностей. Однако их использование имеет недостатки, и их следует учитывать при проектировании электронных схем.
Еще одним преимуществом многослойных керамических конденсаторов является их высокая устойчивость к аномальному напряжению. В то время как танталовые и алюминиевые электролитические конденсаторы имеют постоянное напряжение пробоя 30-60 В, многослойные керамические конденсаторы могут выдерживать более 200 В. Эта особенность помогает минимизировать риск перенапряжения или пробоя диэлектрика в цепях с участием полупроводников.
Эти конденсаторы имеют высокую диэлектрическую прочность и долгую историю на рынке. Их высокая стабильность, низкие потери и высокая объемная эффективность делают их очень востребованными. Они имеют широкий спектр применения. Они также подходят для высоковольтных силовых установок. Поэтому спрос на MLCC увеличил спрос на их производство.
Типы MLCC помогают экономить энергию при использовании в электронных схемах и электронных устройствах. Они также помогают инициировать переключение выходной цепи для получения более высокого напряжения при более низком токе.
Эти конденсаторы также могут помочь отфильтровать нежелательный шум в аудио- или радиосхеме. Кроме того, они могут предотвратить определенные типы помех, например, вызванные неисправными источниками питания.
Это особенно полезно в некоторых цифровых схемах и беспроводных устройствах, где устранение помех имеет решающее значение для работы этих компонентов и схем, для которых они предназначены.
Последнее преимущество многослойных керамических конденсаторов заключается в том, что они помогают стабилизировать уровень напряжения в цепи. Это связано с тем, что они могут подвергаться поляризации, чтобы обеспечить повышенное количество тока в цепи на определенных высоких частотах.
Одним из основных недостатков многослойных керамических конденсаторов является их высокая стоимость.
Они очень дороги и не всегда подходят для высокоскоростных приложений. Эти конденсаторы также подвержены коррозии и требуют надлежащего обращения. Если вы не обращаетесь с конденсатором должным образом, это может привести к короткому замыканию.
В конструкции многослойного керамического конденсатора (MLCC) используется множество тонких керамических слоев для увеличения емкости устройства. Эти масштабируемые конденсаторы позволяют производителям сократить общую занимаемую площадь и стоимость. Мы можем изготовить конденсаторы в различных конфигурациях, таких как цилиндры, диски или пластины. Их дизайн будет зависеть от потребностей приложения.
ESR, или эквивалентное последовательное сопротивление, является важной характеристикой керамического конденсатора. Он определяет его сопротивление и эффективную собственную индуктивность. ESR конденсатора никогда не бывает бесконечным и зависит от его химического состава и конфигурации. Самый низкий импеданс присутствует в точке резонанса, а самый высокий импеданс — на более высоких частотах.
Прочность на изгиб микросхемы MLCC зависит от используемой керамики, ее размера и конструкции конденсатора. Например, керамические чипы MLCC NP0/C0G класса 1 обычно могут достигать прочности на изгиб около двух миллиметров. С другой стороны, керамические чипы MLCC X7R класса два достигают прочности на изгиб в один миллиметр.
Емкость керамического конденсатора зависит от температуры. Это является следствием изменения диэлектрической проницаемости и размеров конденсатора. Вблизи точки перехода концентрация этого эффекта больше. В результате керамические конденсаторы класса I и класса II характеризуются низкими диэлектрическими потерями, низкой Tc C, низкой скоростью старения и широким диапазоном рабочих температур.
Как правило, создание MLCC представляет собой многоэтапный процесс. Первым шагом в создании конденсатора является создание диэлектрических материалов. Затем мы должны разрезать материалы до нужного размера чипа. Как только материалы готовы, вы укладываете конденсаторы на специальную стальную раму.
После того, как стопка завершена, вы подключаете электроды параллельно диэлектрическим листам.
Следующим этапом процесса изготовления является спекание керамических и электродных материалов. Тщательно выполняйте процесс и контролируйте профили время-температура. Процесс спекания должен регулироваться для предотвращения образования микротрещин.
Конденсаторы этого типа находят широкое применение в электронной промышленности. Тем не менее, основное применение этих конденсаторов — это устройство связи. Конденсатор связи соединяет две разные цепи вместе, так что они действуют как одна система.
MLCC могут использоваться в качестве конденсатора, который может изменять частоту постоянного напряжения. MLCC можно легко изменить с его первоначальной способности, чтобы стать поляризованным для определенных частот.
Эти компоненты также используются в качестве частотных фильтров переменного/постоянного тока, при этом диапазон частот подвергается регулировке посредством широкого диапазона значений емкости.
Диапазон частот может варьироваться от трех до шести мегагерц, в зависимости от потребностей конкретной схемы.
При таком использовании MLCC также могут действовать как регулятор напряжения. Мы делаем это благодаря их способности преобразовывать высоковольтный импульс в более низкое напряжение порядка двадцати пяти вольт.
Помимо использования в электронике, эти компоненты нашли применение в медицине, телекоммуникациях и компьютерных технологиях. Многие небольшие электронные устройства также используют их для своих компонентов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, особенно для приложений аналоговых схем.
Хотя это становится все более распространенным применением MLCC, мы часто используем эти компоненты в качестве разделительных конденсаторов в радиопередатчиках и приемниках. Они применимы в высококачественных аудиоприложениях.
Еще одно применение конденсатора этого типа — обратное смещение в цепи усилителя постоянного тока.
Здесь значение емкости MLCC изменяется с высокого на низкое значение, чтобы изменить коэффициент усиления схемы усилителя.
Эти конденсаторы также могут использоваться в качестве источника шумоподавления в радиоприемниках и передатчиках. Здесь конденсатор, включенный в параллельную цепь с блоком питания, убирает высокочастотные помехи от передач.
Последним из основных применений MLCC является медицина, где они действуют как конденсаторы дефибриллятора. В этом приложении они применяются параллельно с электрическим устройством, используемым для контроля сердечного ритма. Это устройство использует количество электрического тока, чтобы шокировать сердце, чтобы восстановить нормальный сердечный ритм.
Это применение MLCC улучшает результаты, достигаемые дефибрилляторами, в которых используются обычные конденсаторы, путем введения в цепь напряжения очень высокого уровня.
При работе с MLCC всегда полезно отметить их допуск, чтобы убедиться, что они совместимы для любого данного приложения.
Конденсатор для поверхностного монтажа представляет собой MLCC, специально разработанный для использования в печатных платах или на поверхностях, где сами компоненты монтируются на плате или печатной плате (печатной плате). Эти конденсаторы обычно меньше, чем их стандартные аналоги, и они также могут работать с гораздо более высокими частотами, чем обычные конденсаторы.
Используя конденсатор для поверхностного монтажа, мы можем разместить больше деталей на одной плате, что избавит от необходимости в дополнительных платах.
Они также обеспечивают больше места для компонентов и схем. Они делают это, потому что они меньше стандартных конденсаторов и дешевле, чем MLCC с радиальными выводами.
Рабочие характеристики и физические размеры конденсаторов для поверхностного монтажа можно найти в перечне технических характеристик в их технических описаниях.
Эти типы MLCC имеют выводы, которые расходятся наружу от корпуса конденсатора.
У них есть конструкция, которую вы можете установить на печатную плату, их выводы проходят через отверстия в плате, а затем припаиваются к другим компонентам на этой печатной плате.
В отличие от типов для поверхностного монтажа, которые начинают свое расширение от корпуса самого конденсатора. Это затрудняет их использование на печатных платах без сквозных отверстий.
Эти конденсаторы также обладают прецизионными характеристиками, такими как низкая индуктивность и низкое последовательное сопротивление. Такие особенности позволяют им найти применение в высокочастотной электронике и других приложениях.
Некоторые конденсаторы для поверхностного монтажа также могут иметь выводы, отходящие от корпуса конденсатора наружу. Это делает их похожими на MLCC с радиальными выводами. Есть несколько преимуществ использования этого типа конденсатора. К ним относятся обеспечение большего количества тока, размещение в меньших пространствах и, возможно, более простая установка.
Еще одним преимуществом этого типа является то, что они сравнительно дешевле, чем многие другие типы MLCC.
Помимо стоимости, они также имеют более длительный срок службы по сравнению с другими типами конденсаторов
Они также могут работать с большим количеством операций, что делает их более экономичными, чем некоторые другие типы конденсаторов.
Каждый раз, когда кто-то использует конденсатор, важно быть осторожным с его допустимыми уровнями. Например, допустимые уровни напряжения не соответствуют стандартам производителей. В результате они могут быть неточными и могут быть не в состоянии выдержать уровни напряжения, которые они должны выдерживать.
Это особенно актуально при использовании электролитических конденсаторов. Эти конденсаторы также очень чувствительны, и перенапряжение, перевернутое напряжение и неправильная мощность могут повредить их. Поэтому пользователи всегда должны быть осторожны при использовании этих типов конденсаторов в своих приложениях.
Срок службы конденсатора зависит от нескольких факторов.
К ним относятся тип конденсатора и его предполагаемое использование.
Тип уровня температуры, влажности и условий окружающей среды также играют роль в сроке службы MLCC. Например, мы используем конденсаторы для переключения приложений и подвергаемся воздействию широкого диапазона температур, влажности и рабочих напряжений. Однако температура и влажность не влияют на материалы для изготовления этих конденсаторов.
При выборе типа и размера конденсатора важно помнить, сколько времени потребуется конденсатору для достижения нормальной рабочей температуры. Конденсаторы, которые очень быстро достигают своей нормальной рабочей температуры, обычно имеют меньший ожидаемый срок службы, чем те, которые этого не делают.
Инженеры теперь могут выбирать между керамическими и танталовыми конденсаторами со значениями от 0,1 до 22 мкФ. Поскольку технология керамических материалов продолжает развиваться, все большая и большая емкость реализуется в корпусах тех же размеров по сравнению с предыдущими годами.
Kingtronics производит и продает танталовые и керамические конденсаторы обоих типов. Многослойные керамические конденсаторы доступны в четырех сериях в Kingtronics: осевые конденсаторы серии AKT, осевые конденсаторы MLCC (многослойные керамические конденсаторы), радиальные конденсаторы MLCC серии MKT (многослойные керамические конденсаторы), конденсаторы серии LKT Chip MLCC (многослойные керамические конденсаторы) (от 6,3 В до 50 В) и высоковольтные конденсаторы MLCC серии HKT (многослойные керамические конденсаторы) (от 63 до 4000 В постоянного тока). Пожалуйста, обратитесь к нашей сильной серии ниже.
| Конденсаторы MLCC с выводами (многослойные керамические конденсаторы) | ||||
|---|---|---|---|---|
| СЕРИЯ | КИНГТРОНИКС ОПИСАНИЕ | КАП. АССОРТИМЕНТ | ВОЛЬТ. ДИАПАЗОН (постоянный ток) | ТЕМП. ДИАПАЗОН (°C) |
| МКТ | Радиальные конденсаторы MLCC (многослойные керамические конденсаторы) | 0,5 пФ — 22 мкФ | от 50 до 100 В пост. тока | НПО, X7R, Y5V |
| АКТ | Осевые конденсаторы MLCC (многослойные керамические конденсаторы) | 1 пФ — 1 мкФ | от 50 до 100 В пост. тока | НПО, X7R, Y5V |
| Конденсаторы MLCC для поверхностного монтажа (многослойные керамические конденсаторы) | ||||
|---|---|---|---|---|
| СЕРИЯ | КИНГТРОНИКС ОПИСАНИЕ | КАП. АССОРТИМЕНТ | ВОЛЬТ. ДИАПАЗОН (постоянный ток) | ТЕМП. ДИАПАЗОН (°C) |
| ЛКТ | Чип-конденсаторы MLCC (многослойные керамические конденсаторы) | 0,1 пФ ~ 10 мкФ | от 4 до 50 В пост. тока | НПО, X7R, Y5V, |
| Гонконгский | Высоковольтные конденсаторы MLCC | 0,5 пФ — 1 мкФ | от 63 В до 4000 В пост. тока | НПО, X7R |
| БКТ | High Q Low ESR RF Многослойные керамические конденсаторы | 0,1 пФ — 6800 пФ | от 250 В до 7200 В пост. тока | КОГ |
| Радиальные эпоксидные и чипованные, полимерные, гибридные, аксиальные танталовые конденсаторы | ||||
|---|---|---|---|---|
| СЕРИЯ | ОПИСАНИЕ | КАП. АССОРТИМЕНТ | ВОЛЬТ. ДИАПАЗОН (постоянный ток) | ТЕМП. ДИАПАЗОН (°C) |
| ТКТ | Радиальное покрытие эпоксидной смолой | 0,1–330 мкФ | 6,3 В — 50 В | -55 ~ +125 |
| СКТ | Чип-танталовые конденсаторы | 0,1–470 мкФ | 4В — 50В | -55 ~ +125 |
| ЕКТ | Танталовые конденсаторы с низким ESR | 0,1–470 мкФ | 4В — 50В | -55 ~ +125 |
| ПКТ | Твердополимерные танталовые конденсаторы | 0,47–1000 мкФ | 2,5 В — 63 В | -55 ~ +125 |
| YKT-001 | Гибрид, Радиальное отведение, Гетерополярность | 160–50000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| ЮКТ-002 | Гибрид, Радиальное отведение, Гетерополярность | 1100 — 150000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| ЮКТ-003 | Гибрид, радиальное отведение, гетерополярность | 2200 — 230000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| YKT-1W0 | Радиальный вывод, гетерополярность, винты | 160–50000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| YKT-2W0 | Радиальный вывод, гетерополярность, винты | 1100 — 150000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| YKT-3W0 | Радиальный вывод, гетерополярность, винты | 2200 — 230000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| YKT-2W3 | Радиальный вывод, гетерополярность, 3 винта | 5600 — 24000 мкФ | 50В — 80В | -55 ~ +125 |
| YKT-00L | Гибрид, Радиальное отведение, Гетерополярность | 68 — 22000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| YKT-00Z | Комбинированный нетвердый электролитический | 160–50000 мкФ | 150В — 5000В | -55 ~ +125 |
| ЮКТ-005 | Гибрид, Квадрат, Гетерополярность | 160–50000 мкФ | 50В | -55 ~ +125 |
| ЯКТ-2ФБ | Гибрид, с монтажным фланцем | 8000-11000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| YKT-00F | Гибрид, с монтажным фланцем | 560- 230000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| ЯКТ-2Ф0 | Гибрид, с монтажным фланцем | 1100 — 100000 мкФ | 10 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| ЗКТ-30 | Серебряные осевые мокрые танталовые конденсаторы | 0,5 — 3300 мкФ | 6,3 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| ЗКТ-35 | Серебряные осевые мокрые танталовые конденсаторы | 1 — 1500 мкФ | 6,3 В — 125 В | -55 ~ +125 |
| ЗКТ-01 | Металлические осевые мокрые танталовые конденсаторы | 0,1–1000 мкФ | 6,3 В — 100 В | -55 ~ +125 |
| МНОГОСЛОЙНЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫ ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Серия Kingtronics | Kingtronics Описание | Серия сетевых адаптеров | AVX(KYOCERA) | ТДК | Кемет | Мурата | Мэллори | Панасоник | Вишай | Ниппон Химикон |
| Серия МКТ | Радиальный, ближний свет MLCC | НКМ | СР | Серия ФК | С315 ~С350 | СИЗ | М | ЭБУ-С | К (Моно-Кап) | THD серия |
| Серия АКТ | Осевой MLCC | НЦМА | СА | *** | С410 ~С440 | *** | Р | *** | A (моноосевой) | *** |
| ПОГРУЖЕННЫЙ ТАНТАЛОВЫЙ КОНДЕНСАТОР ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Серия Kingtronics | Kingtronics Описание | Серия сетевых адаптеров | АВХ | Кемет | Немко | ДЭУ | Мэллори | Панасоник | Спраг | Китай Деталь № |
| Серия ТКТ | Радиальный танталовый конденсатор с эпоксидным покрытием | НДТМ | ТАР | от Т350 до Т390 | ТБ PDT | ТБ/ТД | ТДЦ ТДЛ | ЕССФ | 196Д/199Д/489Д ЭТПВ/ЭТКВ | СА42 |
Керамика — это диэлектрический материал, используемый при производстве керамических конденсаторов.
Диэлектрики представляют собой изоляционный материал между обкладками конденсаторов. Этот материал выбран из-за его способности обеспечивать электростатическое притяжение и отталкивание. Керамика является отличным диэлектрическим материалом, потому что она плохо проводит электричество, но при этом эффективно поддерживает электростатические поля.
Керамические конденсаторы изготавливаются с использованием процесса литья ленты, при котором тонкие слои проводящих электродов разделены диэлектрическим слоем, и формируется своего рода многослойный «бутерброд» для создания керамического конденсатора с очень большой площадью поверхности в очень Компактный размер. Недавно комбинация никелевых электродов и возможность отливать очень тонкие слои позволила увеличить диапазон емкости керамических конденсаторов более чем на 100 мкФ в корпусе 1812 с использованием диэлектрического материала X5R. Благодаря возможности накладывать сотни слоев для формирования единого многослойного керамического конденсатора высокой плотности и высокой емкости, теперь для керамических конденсаторов доступны новые возможности применения, которые ранее были единственной областью применения танталовых конденсаторов.
Одной из движущих сил увеличения емкости керамических конденсаторов был дефицит тантала в 2000 г.
До использования никелевых электродных систем наиболее распространенными электродными материалами были палладий (Pd) и серебро (Ag). Этот драгоценный металл стал непомерно дорогим при изготовлении керамических конденсаторов с очень большой емкостью и большим количеством слоев. Палладий и серебро по-прежнему широко используются для керамических конденсаторов с меньшими значениями емкости.
В настоящее время существует ряд керамических материалов и композиций, которые используются в керамических конденсаторах. К ним относятся керамический NPO (COG), керамический X7R, керамический X5R и керамический Y5V.
Дисковые керамические конденсаторы сочетают в себе твердый корпус из высокотемпературного резистивного керамического материала с металлическими контактами. В то время как Kingtronics не предлагает дисковые керамические конденсаторы. Kingtronics ориентируется на многослойный тип.
Конденсаторы MLCC (многослойные керамические конденсаторы) сконструированы с использованием чередующегося набора проводников и изоляторов, соединенных с обеих сторон общим выводом. Стандартным материалом для подключения керамических конденсаторов является никелевый барьер со 100% оловянным покрытием в соответствии с последними стандартами RoHS. Эти керамические конденсаторы выпускаются в корпусах с конформным покрытием с радиальными выводами или в более популярной конфигурации для поверхностного монтажа, которая хорошо подходит для высокоскоростного монтажа методом «самостоятельно». Керамические конденсаторы для поверхностного монтажа доступны в размерах от 0402 до 2225. Kingtronics также предлагает керамические конденсаторы большего размера на индивидуальной основе.
Керамические конденсаторы: NPO (COG) представляет собой диэлектрик с высокой добротностью, низким значением K, температурно-компенсирующим типом диэлектрика со стабильными электрическими свойствами при изменении напряжения, температуры, частоты и времени.