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貼片陶瓷電容的由來和分類
1、貼片陶瓷電容器的由來
1900年意大利L.隆巴迪發明陶瓷介質電容器。30年代末人們發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年前后人們發現了現在的貼片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。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。
貼片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、價格低等優點。
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μF),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1×0.5mm)封裝的貼片電容器到大型的功率陶瓷電容器。
按使用的介質材料特性可分為Ⅰ型、Ⅱ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。
二、貼片陶瓷電容器的分類
陶瓷電容器從介質類型主要可以分為兩類,即Ⅰ類陶瓷電容器和Ⅱ類陶瓷電容器。Ⅰ類陶瓷電容器(ClassⅠceramiccapacitor),過去稱高頻陶瓷電容器(High-freqencyceramiccapacitor),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,以及其它要求損耗小和電容量穩定的電路,或用于溫度補償。
Ⅱ類陶瓷電容器(ClassⅡceramiccapacitor)過去稱為為低頻陶瓷電容器(Lowfrequencycermiccapacitor),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定性要求不高的電路中。
Ⅰ類貼片陶瓷電容器
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0±30PPM/℃)。
這種介質極其穩定,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(特別是工業高頻感應加熱的高頻功率振蕩、高頻無線發射等應用的高頻功率電容器)、超高頻和對電容量、穩定性有嚴格要求定時、振蕩電路的工作環境。
這種介質電容器唯一的缺點是電容量不能做得很大(由于介電系數相對小),通常1206表面貼裝C0G介質電容器的電容量從0.5PF~0.01μF。
Ⅱ類貼片陶瓷電容器
Ⅱ類的穩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%)。
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10μF或在再高一些;
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得很大(可以達到1000~12000),因而電容量可以做得比更大,適用于一般工作環境溫度要求(-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100μF,在某種意義上是取代鉭電解電容器的有力競爭對手。
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