陶瓷电容器(ceramic capacitor) |
类别属性:嵌入式开发 > 电子元件 | 发布时间:2025/1/18 11:10:31 | 视频长度:
陶瓷电容器(ceramic capacitor):
使用陶瓷材料作为电介质。陶瓷是最早用于生产电容器的材料之一,因为它是一种已知的绝缘体。陶瓷电容器中使用了许多几何形状,其中一些,如陶瓷管状电容器和阻挡层电容器,由于其尺寸、寄生效应或电气特性而今天已经过时。现代电子产品中最常用的陶瓷电容器类型是多层陶瓷电容器,也称为陶瓷多层片式电容器 (MLCC) 和陶瓷盘式电容器。MLCC 是产量最大的电容器,每年产量约为10000亿个器件。它们采用 SMD(表面贴装)技术制成,由于体积小而被广泛使用。陶瓷电容器通常具有非常小的电容值,通常在 1nF到1μF之间,尽管值可能高达100μF。陶瓷电容器的尺寸也非常小,最大额定电压低。它们没有极化,这意味着它们可以安全地连接到交流电源。由于电阻或电感等寄生效应低,陶瓷电容器具有出色的频率响应。

定义:陶瓷电容器是一种使用陶瓷材料作为电介质的电容器。两种最常见的类型是多层陶瓷电容器和陶瓷盘电容器。
陶瓷电容器特征:
精度和公差: 目前有两种类型的陶瓷电容器:1 类和 2 类。
1 类陶瓷电容器:用于需要高稳定性和低损耗的地方。它们非常精确,电容值在施加的电压、温度和频率方面都很稳定。NP0 系列电容器在 -55 至 +125 °C的总温度范围内具有±0.54% 的电容热稳定性。标称电容值的公差可低至 1%。
2 类陶瓷电容器:单位体积电容较高,用于不太敏感的应用。其热稳定性在工作温度范围内通常为 ±15%,标称值公差约为 20%。
规模优势:当需要高元件封装密度时,正如大多数现代印刷电路板 (PCB) 的情况一样,MLCC 器件与其他电容器相比具有巨大优势。为了说明这一点,“0402 多层陶瓷电容器封装尺寸仅为 0.4 毫米 x 0.2 毫米。在这样的封装中,有 500 层或更多的陶瓷和金属层。截至 2010 年,陶瓷的最小厚度约为 0.5 微米。
高电压、高功率:体积更大的陶瓷电容器可以承受更高的电压,这些电容器被称为功率陶瓷电容器。这些电容器的体积比 PCB 上使用的电容器大得多,并且具有专用端子,可安全连接到高压电源。功率陶瓷电容器可以承受 2kV 至 100 kV 范围内的电压,额定功率远高于 200 伏安。
印刷电路板中使用的较小 MLCC 的额定电压从几伏到几百伏不等,具体取决于应用。
陶瓷电容器的结构与特性
陶瓷盘式电容器(Ceramic disc capacitors)
陶瓷盘式电容器是通过在陶瓷盘的两侧涂覆银触点来制造的。为了获得更大的电容,这些器件可以由多层制成。陶瓷盘式电容器通常是通孔元件,由于其尺寸而不再受欢迎。如果电容值允许,则使用MLCC。陶瓷盘式电容器的电容值为10pF至100μF,具有多种额定电压,从16伏到15kV不等。

多层陶瓷电容器 (MLCC):
MLCC的制造方法是将顺电和铁电材料的精细研磨颗粒精确混合,然后用金属触点分层。分层完成后,将器件加热到高温并烧结混合物,从而获得所需特性的陶瓷材料。所得电容器基本上由许多并联的较小电容器组成,从而增加了电容。MLCC由500层或更多层组成,最小层厚约为0.5微米。随着技术进步层厚会减少,在相同体积下可以实现更高的电容。
陶瓷电容器的应用:
考虑到 MLCC 是电子行业生产最广泛的电容器,不言而喻,这些电容器有无数的应用。
一个有趣的高精度、高功率应用是发射站中的谐振电路。2 类大功率电容器用于高压激光电源、电源断路器、感应炉等。小型 SMD(表面贴装)电容器通常用于印刷电路板,高密度应用使用的电容器大小可与一粒沙子相媲美。它们还用于 DC-DC 转换器,这些转换器以高频和高电噪声的形式对组件施加很大压力。陶瓷电容器也可以用作通用电容器,因为它们没有极化,并且有多种电容、额定电压和尺寸可供选择。许多业余爱好者,尤其是机器人领域的业余爱好者,都熟悉有刷直流电机中使用的陶瓷盘式电容器,以最大限度地降低射频噪声。