mlcc溫度特性由 eia 規格與 jis 規格等制定。分類表,如上圖所示,5u/y5v 、z5u/z5v 也已經改為歸為第二類,其實也很多場景不再使用。所以,通用 mlcc 大致可分為 i 類(低電容率系列、順電體)和 ii 類(高電容率系列、鐵電體)兩類。
一類為溫度補償類 np0 電介質這種電容器電氣效能最穩定,基本上不隨溫度、電壓、時間的改變,屬超穩定型、低損耗電容材料型別,適用在對穩定性、可靠性要求較高的高頻、特高頻、甚高頻電路中。
mlcc 常用的規格有 c0g(np0)、x7r、z5u、y5v 等,不同的規格有不同的特點和用途。
c0g 電容器具有高溫度補償特性,適合作旁路電容和耦合電容
x7r 電容器是溫度穩定型陶瓷電容器,適合要求不高的工業應用
z5u 電容器特點是小尺寸和低成本,尤其適合應用於去耦電路
y5v 電容器溫度特性最差,但容量大,可取代低容鋁電解電容
c0g、x7r、z5u 和 y5v 的主要區別是它們的填充介質不同。在相同的體積下由於填充介質不同所組成的電容器的容量就不同,隨之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同,所以在使用電容器時應根據電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器。
c0g(np0)電容器
c0g 是一種最常用的具有溫度補償特性的 mlcc。它的填充介質是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。c0g 電容量和介質損耗最穩定,使用溫度範圍也最寬,在溫度從 -55℃到+125℃時容量變化為 0±30ppm/℃,電容量隨頻率的變化小於±0.3δc。c0g 電容的漂移或滯後小於±0.05%,相對大於±2%的薄膜電容來說是可以忽略不計的。其典型的容量相對使用壽命的變化小於±0.1%。
c0g 電容器隨封裝形式不同其電容量和介質損耗隨頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。c0g 電容器適合用於振盪器、諧振器的旁路電容,以及高頻電路中的耦合電容。
下圖中,為 1206 封裝、c0g 溫度特性、25v 耐壓、0.22μf 電容的電容值隨溫度的變化曲線。在全部規格要求的溫度範圍之類,電容的最小值為 0.21996μf,最大 0.22016μf,誤差非常小。
x7r 電容器
x7r 電容器被稱為溫度穩定型陶瓷電容器。x7r 電容器溫度特性次於 c0g,當溫度在 -55℃到+125℃時其容量變化為 15%,需要注意的是此時電容器容量變化是非線性的。
x7r 電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下也是不同的,它隨時間的變化而變化,大約每 10 年變化 1%δc,表現為 10 年變化了約 5%。
x7r 電容器主要應用於要求不高的工業應用,並且電壓變化時其容量變化在可以接受的範圍內,x7r 的主要特點是在相同的體積下電容量可以做的比較大。
x5r 與 x7r 主要是上限溫度沒有那麼高,也是大量被使用。
為 1206 封裝、x7r 溫度特性、25v 耐壓、0.22μf 電容的電容值隨溫度的變化曲線。在全部規格要求的溫度範圍之類,電容的最小值為 0.204μf,最大 0.224μf,誤差相對 c0g 大了乙個數量級,但是溫度特性表現還是非常不錯的。
z5u 電容器
z5u 電容器稱為「通用」陶瓷單片電容器。這裡要注意的是 z5u 使用溫度範圍在+10℃到+85℃之間,容量變化為+22%到 -56%,介質損耗最大為 4%。z5u 電容器主要特點是它的小尺寸和低成本。對於上述兩種 mlcc 來說在相同的體積下,z5u 電容器有最大的電容量,但它的電容量受環境和工作條件影響較大,它的老化率也是最大,可達每 10 年下降 5%。
儘管它的容量不穩定,由於它具有小體積、等效串聯電感(esl)和等效串聯電阻(esr)低、良好的頻率響應等特點,使其具有廣泛的應用範圍,尤其是在去耦電路中的應用。
在一些廠家的官網已經找不到相應的選型規格。下圖為 np0、x7r、y5v、z5u 的溫度特性對比曲線。
y5v 電容器
y5v 電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,y5v 介質損耗最大為 5%。y5v 材質的電容,溫度穩定性不好,溫度變化會造成容值大幅變化,設計時候一定要考慮到,在 -30℃到 85℃範圍內其容量變化可達+22%到 -82%,y5v 會逐漸被溫度特性好的 x7r、x5r 所取代。在一些廠家的官網已經找不到相應的選型規格。下圖為網友實測資料。
並且 c0g、x7r、z5u 、y5v 介質的介電常數也是依次減少的,所以,同樣的尺寸和耐壓下,能夠做出來的最大容量也是依次減少的。實際應用中很多公司的開發設計工程師按理論計算,而不了解 mlcc 廠家的實際生產狀況,常常列出一些很少生產甚至不存在的規格,這樣不但造成採購成本上公升而且影響交期。比如想用 0603/c0g/25v/3300pf 的電容,但是 0603/c0g/25v 的 mlcc 一般只做到 1000pf。
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