Обозначение емкости конденсаторов: Конденсаторы. Кодовая маркировка

Конденсаторы

1. 
   

   Основные понятия

2. 
   

   Основные характериситики конденсаторов

3. 
   

   Маркировка конденсаторов

4. 
   

   Низкочастотные конденсаторы постоянной емкости

5. 
   

   Высокочастотные конденсаторы постоянной емкости

6. 
   

   Подстроечные и переменные конденсаторы

7. 
   

   Ремонт, проверка и взаимозаменяемость конденсаторов

1. Основные понятия

Конденсатор представляет собой радиоэлемент, состоящий из двух металлических пластин (обкладок), разделенных диэлектри­ком, способный накапливать электрические заряды на обкладках, если к ним приложена разность потенциалов. В качестве диэлектрика применяют бумагу, слюду, стеклоэмаль, керамику, воздух и др.

Конденсаторы применяют в схемах для разделения переменной и постоянной составляющих тока и сглаживания пульсаций напряже­ний выпрямителей. В сочетании с катушками индуктивности они образуют резонансные контуры, широко используемые в БРЭА.

 В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на контурные, разделительные, блокировочные, фильтровые и подстро­ечные. По характеру изменения емкости и в зависимости от кон­струкции они делятся на три группы: постоянной емкости, полупеременные (подстроечные) и переменной емкости. Конденсаторы постоянной емкости в зависимости от конструкции, параметров и назначения в свою очередь, подразделяются на две группы: низкочастотные (бумажные, металлобумажные и электролитические) и высокочастотные (слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, пле­ночные и металлопленочные).

Рисунок 1 Обозначение конденсаторов на схемах электрических принципиальных: а) постоянной емкости; б) подстроечный; в) переменный; г) электролитический.

 2. Основные характеристики конденсаторов

 Конденсаторы независимо от группы и вида характеризуются параметрами: номинальным значением и допустимым отклонением емкости, рабочим напряжением и электрической прочностью, темпе­ратурным коэффициентом емкости, допустимой реактивной мощ­ностью и тангенсом угла потерь.

Номинальное значение емкости конденсатора зависит от геометрических размеров пластин и вида диэлектрика. При изменениях температуры и влажности окружающей среды в процессе эксплуатации изменяются диэлектрические свойства материала и, следовательно, емкость.
Единицей электрической емкости является фарад (Ф). Емкость конденсаторов измеряется в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ): 1 мкФ=  Ф; 1 нФ= Ф; 1 пФ=Ф. )
Конденсаторы постоянной емкости изготовляются с номинальными значениями емкости от 1 пФ до десятков тысяч микрофарад, и эти значения указываются на конденсаторах.
На подстроечных конденсаторах и конденсаторах переменной емкости могут быть указаны минимальная и максимальная емкости или только максимальная.
Допустимое отклонение емкости конденсатора показывает отклонение в процентах от номинального значения. Конденсаторы широкого применения выпускаются с допустимым отклонением ±5 %, ±10 и ±20 %, отдельные типы — с допустимым отклонением емкости от номинального значения ±2 % и менее. У некоторых электролитических конденсаторов допустимое отклонение составляет 50 % и более. Конденсаторы с небольшим допустимым отклонением емкости от номинального значения применяются в каскадах радиочастоты, где требуется повышенная точность настройки контуров, с большим допуском — в блокировочных и развязывающих цепях.
Электрическая прочность — это способность конденсатора выдерживать приложенное к нему напряжение без пробоя диэлектрика. Она характеризуется значениями рабочего и испытательного напряжений, которые определяются свойствами и толщиной диэлектрика. Для большинства типов конденсаторов указывается рабочее напряжение постоянного тока, которое может быть от единиц вольт до десятков киловольт. При включении конденсаторов в цепь переменного тока необходимо учитывать, что амплитудное напряжение не должно превышать номинальное.
Температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) называется относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 1 °С. В зависимости от вида конденсатора ТКЕ может быть положительным или отрицательным. Положительный ТКЕ соответствует увеличению емкости при нагревании, отрицательный — уменьшению. Значения ТКЕ выражаются в миллионных долях изменения емкости, отнесенных к 1 °С. Для большинства типов конденсаторов они находятся в пределах от до 1/град. В зависимости от значения ТКЕ конденсаторы постоянной емкости делят на группы. У слюдяных конденсаторов группа обозначается соответствующей буквой на корпусе, у керамических — каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветная отметка. Кроме того, для обозначения ТКЕ используются буквы, указывающие знак ТКЕ (М — минус, П — плюс, МП — близок к нулю), и цифры, указывающие значение ТКЕ в миллионных долях. Для конденсаторов других типов ТКЕ не регламентируется. Низкочастотные керамические конденсаторы маркируются буквой Н.
Конденсаторы с малым положительным ТКЕ являются термостабильными и применяются в колебательных контурах с высокой стабильностью частоты. Керамические конденсаторы с отрицательным ТКЕ являются термокомпенсирующими и применяются для компенсации изменения емкости конденсаторов колебательных контуров.
Допустимая реактивная мощность конденсатора — это наибольшая колебательная мощность, которая может быть приложена к конденсатору без разрушения его изоляции. Реактивную мощность конденсаторов учитывают в случае применения их в радиочастотных цепях и колебательных системах.
Тангенсом угла потерь (tg ) называется отношение мощности потерь к реактивной мощности, запасаемой конденсатором при работе. Когда через конденсатор проходит переменный ток, то напряжение и ток оказываются сдвинутыми по фазе, но меньше, чем на 90° (фазовый угол ). Угол, дополняющий фазовый до 90°, называется углом потерь ?. В идеальном конденсаторе, не имеющем диэлектрических потерь,  = 0.
На корпусах конденсаторов обычно указываются их основные характеристики: тип, номинальное значение емкости, допустимое отклонение емкости от номинального значения, номинальное рабочее напряжение.

3 Маркировка конденсаторов

Сокращенные обозначения емкости конденсаторов читаются таким же образом, как и обозначения сопротивлений резисторов. При этом, буквенное обозначение процента отклонения номинального сопротивления или емкости, приведенное ниже, для этих элементов одинаковое.

Что бы не возникла путаница при расшифровке маркировок, следует учитывать, что в большинстве БРЭА процент отклонения резисторов и конденсаторов составляет ±5, ±10, реже ±20. Редко встречается ±2 и очень редко все что ниже этого значения.
Так же следует иметь в виду что, буква С и латинская С ничем не отличаются внешне, хотя обозначают разные величины, поэтому следует обратить внимание какой буквой маркируется единица измерения емкости или сопротивления. Например: конденсатор с маркировкой n10С обозначает 100 пФ процент отклонения ± 0,25, а Н10С — 100 пФ ±10, т.к. в первом случае единица измерения емкости обозначена латинской буквой, то при кодировке процента отклонения так же используется латинская буква, во втором случае же случае, используются буквы русского алфавита. В кодировке резисторов обозначение К10С, на первый взгляд довольно сложно правильно определить процент отклонения, но если предположить что в маркировке используются буквы латинского алфавита, то процент отклонения будет равен ± 0,25. Как уже упоминалось выше, в радиоэлектронной аппаратуре бытового назначения крайне редко используются резисторы такого класса точности, поэтому, с большой долей вероятности, процент отклонения для этого резистора будет равен ±10.
Далее рассмотрим примеры маркировки конденсаторов:
Конденсаторы с номинальным значением до 100 пикофорад маркируются буквой П или латинской P, например:

• 1пФ — 1П0 или 1Р0
• 1,5 пФ — 1П5 или 1Р5
• 15 пФ — 15П или 15 Р
• 15,2 пФ — 15П2

Конденсаторы с номинальным значением от 100 пикофарад до 0,1микроофарад маркируются в нанофарадах буквой Н или латинской n, например:

• 100 пФ (0,1нФ) — Н10 или n10
• 150 пФ(0,15 нФ)- Н15
• 1000 пФ(1нФ) — 1Н0 или 1n0
• 1500 пФ(1,5 нФ)- 1Н5
• 0,01 мкФ (10 нФ) — 10Н или 10n
• 0,068 мкФ (68 пФ) — 68Н

Конденсаторы с номинальным значением от 0,1микрофарад и выше маркируются буквой М, например
0,1 мкФ — М10 (на некоторых видах конденсаторов такая емкость может обозначаться и в нанофарадах латинской буквой n, например 100 n=100 нФ=0,1 мкФ и т.д.)

• 0,15 мкФ — М15
• 0,22 мкФ — М22
• 1мкФ — 1М0
• 1,5 мкФ — 1М5
• 15 мкФ — 15М
• 150 мкФ — 150М

4. Низкочастотные конденсаторы постоянной емкости

К группе низкочастотных конденсаторов постоянной емкости относятся бумажные, металлобумажные, электролитические, а также некоторые пленочные конденсаторы. Перечисленные виды конденсаторов обладают большой емкостью и используются в качестве блокировочных, разделительных и фильтрующих элементов в цепях постоянного, переменного и пульсирующего токов.
Бумажные конденсаторы. В качестве обкладок у таких конденсаторов применяется лента из алюминиевой фольги толщиной менее 10 мкм а диэлектриком служит лента из конденсаторной бумаги толщиной 5—10  мкм.   Число  бумажных  лент,   как   правило,   берется не менее двух. Это объясняется тем, что в конденсаторной бумаге могут быть сквозные отверстия, что  может явиться  причиной  короткого замыкания между обкладками конденсатора. Толщина бумажных лент и количество слоев зависят от рабочего напряжения конденсатора. Для увеличения электрической прочности бумажные ленты пропитываются воскообразными изолирующими веществами. Обкладки и бумажные ленты свертывают в рулон и заключают в корпус из картона, керамики или металла. Выводы обкладок изготовляют из тонкой медной луженой или посеребренной проволоки. Выводы   присоединяются   к  фольговым  обкладкам   путем   сварки.
Пленочные конденсаторы. По конструкции и технологии изготовления эти конденсаторы аналогичны бумажным и металлобумажным. В качестве диэлектрика в них применяется органическая пленка толщиной 5—20 мкм из полистирола, фторопласта или лавсана. Для обкладок используют алюминиевую фольгу. Обкладки с диэлектриком свертываются в рулон. Расплющенные концы выводов из тонкой проволоки закладываются между диэлектриком и обкладками.
Электролитические конденсаторы обладают большой удельной емкостью (десятки и сотни микрофарад) при сравнительно небольших габаритах. Однако для этого типа конденсаторов характерен ряд недостатков: нестабильность параметров; большой ток утечки, который при нагреве конденсатора может достигать значительной величины и вывести его из строя; сильная зависимость значения емкости от температуры; сравнительно небольшой срок службы. Они используются в цепях с пульсирующим током для отфильтровывания переменных напряжений.
Электролитические конденсаторы имеют рулонную конструкцию. Они состоят из двух лент фольги (оксидированной и неоксидированнои), между которыми помещена бумага или ткань, пропитанная электролитом (концентрированными растворами кислот или щелочей). Эти конденсаторы имеют полярность: положительным электродом является вывод из оксидированной фольги, а отрицательным — вывод из неоксидированнои фольги. При включении их в электри-.ческую цепь положительный полюс источника питания всегда дол­жен подключаться к положительному выводу конденсатора. Выпускаются и неполярные типы электролитических конденсаторов. В БРЭА они используются  редко.

5. Высокочастотные конденсаторы постоянной емкости

К высокочастотным конденсаторам постоянной емкости относятся слюдяные, керамические, стеклокерамические и стеклянные. Их применяют в генераторах, усилителях радио- и промежуточной частот. Они обладают высокой стабильностью, малыми допустимыми отклонениями номинальной емкости (±2%), достаточной температуростойкостью, малыми габаритами и массой. Номинальная емкость высокочастотных конденсаторов бывает от единиц до сотен пикофарад, а предельная емкость некоторых из них может быть до 1 мкФ. Наиболее точные и стабильные конденсаторы используют как контурные, а остальные — как разделительные, фильтровые и термокомпенсирующие.

6. Подстроечные и переменные конденсаторы

Подстроенные конденсаторы (рисунок 2) применяются для точной подстройки емкостей колебательных контуров. Обычно эти конденсаторы включаются параллельно основным контурным конденсаторам большой емкости. Конструктивно они состоят из двух кера­мических элементов: неподвижного основания (статора)  и подвижного диска (ротора).

Рисунок 2. Подстроечные конденсаторы

На ротор и статор методом вжигания нанесены тончайшие серебряные обкладки в виде секторов. Диэлектриком между обкладками служит керамический материал ротора. Ротор жестко закреплен на оси. При вращении ротора изменяется взаимное положение обкладок статора и ротора, что приводит к изменению емкости конденсатора. Когда сектор или капля припоя на роторе расположены против вывода на статоре, то емкость будет максимальной, а при повороте на 180° относительно указанного положения — минимальной.

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ) применяются в радиоприемных устройствах для плавной настройки колебательных контуров в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн.
В зависимости от характера изменения емкости с поворотом оси ротора на угол 1° различают следующие виды конденсаторов: прямоемкостный — с линейной зависимостью между углом поворота и емкостью; прямоволновый — с линейной зависимостью между углом поворота и резонансной длиной волны; прямочастотный — с линейной зависимостью между углом поворота ротора и резонансной частотой; логарифмический (средневолновый) — с постоянным по всей шкале изменением емкости, приходящейся на 1° угла поворота ротора.

7. Ремонт, проверка и взамозаменяемость конденсаторов

Для конденсаторов постоянной емкости характерны такие неисправности, как пробой диэлектрика, увеличение тока утечки из-за ухудшения изоляции, изменение номинального значения емкости и обрыв выводов. Определить неисправность конденсатора по внешнему виду очень трудно. Сопротивление исправных конденсаторов (за исключением электролитических) составляет десятки и сотни мегом. Измерить его у конденсаторов емкостью до 0,05 мкФ с помощью омметра практически невозможно.
Для проверки на пробой диэлектрика необходимо отпаять хотя бы один из выводов проверяемого конденсатора. Если при подключении омметра к выводам неэлектролитического конденсатора емкостью менее 0,05 мкФ стрелка прибора отклонится, значит, произошел пробой диэлектрика. Если проверяемый конденсатор имеет емкость более 0,05 мкФ, то при подключении омметра стрелка прибора после небольшого толчка (зарядка конденсатора от батарей омметра) должна вновь вернуться в положение, помеченное на шкале прибора знаком «Бесконечность». В противном случае это указывает на то, что ухудшилась изоляция диэлектрика. Конденсаторы с указанным дефектом необходимо заменить исправными. Следует отметить, что проверка исправности неэлектролитических конденсаторов небольшой емкости при помощи омметра не всегда бывает достаточной, так как при внутреннем обрыве выводов стрелка прибора будет оставаться на месте.
У электролитических конденсаторов, кроме вышеперечисленных дефектов,   происходит  высыхание электролита  и   вследствие  этого уменьшается емкость. Пробой или снижение сопротивления изоляции (утечка) вызывают сильный нагрев такого конденсатора. Проверку его на пробой или утечку производят омметром. При этом переключатель шкал омметра устанавливают в положение X 1000, соответствующее измерению наибольших значений сопротивлений. Прибор подключают к конденсатору параллельно с соблюдением полярности включения. Если конденсатор исправен, то стрелка прибора должна резко отклониться в сторону нулевого показания (зарядка), а затем возвратиться в положение, соответствующее большему сопротивлению. Если стрелка прибора перемещается до значения 50—100 кОм, это указывает на пониженное сопротивление изоляции. Отсутствие показаний прибора при зарядке-разрядке конденсатора свидетельствует о наличии обрыва. Проверку обрыва или уменьшения емкости можно также производить путем параллельного подключения в схему проверяемого конденсатора заведомо исправного конденсатора такой же емкости и с таким же рабочим напряжением. Если работоспособность радиоаппарата восстановится, то проверяемый конденсатор неисправен и его следует заменить.

Неисправность конденсаторов переменной емкости с воздушным диэлектриком заключается в замыкании между роторными и статорными пластинами. При работе радиоприемника такой дефект выражается в виде шорохов, треска или пропадания приема радиостанций в некоторых точках шкалы.
В процессе ремонта БРЭА часто приходится заменять один тип конденсатора другим. В таких случаях следует руководствоваться условиями работы и назначением заменяемого конденсатора в том или ином каскаде. Так, например, можно заменить бумажный конденсатор в УЗЧ слюдяным такого же номинала. В развязывающих фильтрах, блокирующих цепях можно производить замену другими конденсаторами емкостью в 2—3 раза большей, если позволяют габариты. При замене конденсаторов в колебательных контурах обязательно нужно учитывать не только значения номинальной емкости и допустимого отклонения, но и ТКЕ.
При отсутствии конденсатора соответствующей емкости можно произвести замену двумя (или несколькими) последовательно или параллельно соединенными конденсаторами. При последовательном соединении общая емкость конденсаторов будет меньше емкости самого малого из них и может быть подсчитана по формуле:

При параллельном соединении емкости конденсаторов складываются:

В обоих случаях рабочие напряжения конденсаторов должны быть не ниже максимального действующего напряжения в данной цепи.

Литература: С.С. Боровик, М.А. Бродский. «Ремонт и регулировка бытовой радиоэлектронной аппаратуры». Минск; «Вышэйшая школа», 1989г.

В начало

Пример: X7R означает с обозначениями EIA диапазон температур -55/+125 °C, при котором изменение емкости не превышает ±15 % при условии, что постоянное напряжение равно нулю. Код EIA не учитывает, что керамика класса 2 реагирует уменьшением емкости на постоянное напряжение.
С другой стороны, есть и другие стандарты. Вот несколько примеров.

Таблица C2-11. Сравнение классов керамики. ΔC в зависимости от температуры и VDC.

Таблица C2-11 содержит две основные группы керамики класса 2:
• K900⋅⋅⋅K2200; ΔC примерно ±20% в пределах диапазона температур.
• К4000⋅⋅⋅К12 000; очень большие ΔCs на предельных температурах.

В этих группах есть еще много материалов, например недавний материал Y5V, но в наших диаграммах и табличной информации мы в основном ограничимся X7R/2C1 и Z5U/2F4. По спецификации Z5U находится в более ограниченном диапазоне температур, чем 2F4, но это связано только с указанным ΔC, а не с его способностью выдерживать более низкие температуры.

Если мы примем изменения емкости, вызванные холодом, керамика выдержит -55°C. В разделе диаграммы мы более подробно рассмотрим температурную зависимость емкости. Однако не следует превышать верхний предел температуры. Допустимые отклонения емкости для X7R обычно составляют ±5, ±10 или ±20%. Обычные допуски Z5U составляют ±10, ±20 или -20/+80%.

Диэлектрическое поглощение высокое:
• X7R/2C1 ≈ 2,5⋅⋅⋅4,5%;
• Z5U/2F4 ≈ 4,5⋅⋅⋅8,5%.

C 2.11.2 Условия измерения

Таблица C2-12. Керамика 2 класса.

То, что измеряемое напряжение определено и ограничено, зависит, среди прочего, от емкости, которая изменяется с приложенным переменным напряжением. См. примеры на рисунках C2-89 и –93.

Рисунок C2-89. Примеры зависимости ΔC от измерительного напряжения для X7R/2C1 с разными номинальными напряжениями.

Рисунок C2-90. Примеры зависимости ΔC от электрического напряжения для Z5U/2F4 при различных номинальных и эталонных напряжениях.

C 2.11.3 Температура Кюри

Керамические конденсаторы имеют кристаллическую структуру и диполи, которые придают материалам их уникальные диэлектрические постоянные ε _r . Но выше определенной температуры хрупкого перехода, так называемой температуры Кюри, керамика теряет свои диэлектрические свойства. Температура Кюри для керамики класса 2 обычно находится в пределах 125⋅⋅⋅150 °C. Влияния не проявляются ни при какой точной температуре переключения, но становятся постепенно заметными вблизи температуры Кюри. Таким образом, мы должны скорее говорить о диапазоне Кюри.

C 2.11.4 Зависимость емкости от приложенного напряжения

Диэлектрическое поглощение (DA) и ферроэлектричество

Различные типы керамики класса 2 основаны на титанатах бария. Их кристаллическая структура состоит из диполей, которые при поляризации имеют диэлектрический гистерезис. По образцу кривой гистерезиса магнитных материалов их называют сегнетоэлектриками.

На рис. C2-91 показана зависимость заряда конденсатора от приложенного напряжения.

Рисунок C2-91. Конденсатор с сегнетоэлектрическим гистерезисом.

При увеличении напряжения от нуля до предельного значения и последующем снижении зарядная кривая следует другой ветви, которая при напряжении V = 0 оставляет остаточный заряд + ΔQ. Переменное напряжение той же величины заставит кривую зарядки проходить по контурам большой петли гистерезиса на рисунке.

Если переменное напряжение мало, а постоянное напряжение = 0, петля гистерезиса будет следовать за маленьким овалом в центре рисунка. Небольшие изменения напряжения соответствуют большим изменениям заряда, то есть большой емкости. Но если мы наложим небольшое переменное напряжение на значительное постоянное напряжение, то увидим, что ΔV1 соответствует более слабым изменениям заряда ΔQ1. Емкость упала.

На рис. C2-91 показано, как ферроэлектрический материал удерживает остаточный заряд ΔQ на поверхности электрода, когда напряжение на конденсаторе падает до нуля (короткое замыкание внешней цепи). Другими словами, речь идет о диэлектрическом поглощении (DA) в соответствии с разделом C1.1.3 здесь. Но есть и разница.

Сегнетоэлектрическая кривая поворачивается к оси V, в то время как общая кривая DA выглядит как увеличенное изображение центрального овала. В обоих случаях связанный остаточный заряд ΔQ зависит от времени. Если внешняя цепь замкнута накоротко (V = 0), последовательно освобождаются заряды на поверхности электродов, в то время как ΔQ уменьшается.

Поглощение сегнетоэлектрической энергии зависит от полярности. Таким образом, полная реполяризация потребует больше энергии, чем первоначальная поляризация. Но, например, в цифро-аналоговых преобразователях длительность импульса может оказаться недостаточной для удовлетворительной переполяризации.

Значительное диэлектрическое поглощение керамики класса 2 делает ее непригодной для использования в прецизионных интеграторах, таких как цифро-аналоговые преобразователи, особенно при наличии положительных и отрицательных импульсов. Кристаллическая структура сегнетоэлектрических материалов сохраняется вплоть до температуры Кюри.

Особой группой материалов являются антисегнетоэлектрические диэлектрики. В отличие от сегнетоэлектриков, у которых диэлектрическая проницаемость уменьшается с приложенным напряжением, диэлектрическая проницаемость антисегнетоэлектриков мала при низком напряжении и увеличивается с увеличением электрического поля/приложенного напряжения. Эти материалы можно использовать для достижения высокой CV и высокой емкости в приложениях с высоким напряжением, таких как производство энергии или транспортные средства EV / HEV в автомобильной промышленности. См. рисунок ниже для сравнения поляризационных кривых между линейными диэлектриками (класс 1), сегнетоэлектриками (класс 2) и антисегнетоэлектрическими материалами:

Кривые ФЭ для линейных, сегнетоэлектрических и антисегнетоэлектрических диэлектриков; источник: TDK

Пьезоэлектричество

Если мы подвергнем керамический материал класса 2 воздействию напряженности электрического поля, это вызовет слабые движения в керамике. И наоборот, механическое давление создаст электрические заряды в конденсаторе. Явление называется пьезоэлектричество. Керамика BX (K900⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅K1800), подвергшаяся воздействию ударов/вибраций, произвела в эксперименте выходное напряжение до 40 мВ3.

Если мы подключим конденсатор X7R к осциллографу и ударим молотком по компоненту, то иногда получим скачки высокого напряжения, а иногда нет. Это зависит не только от способа нанесения удара, но и варьируется от одного образца к другому. Выходное напряжение зависит как от производителя, так и от партии.

Зависимость от постоянного напряжения

Только рассуждениями вокруг сегнетоэлектрической кривой мы показали, как емкость уменьшается с увеличением постоянного напряжения. Как напряжение постоянного тока влияет на емкость, показано на рисунке C2-9.2. Обратите внимание, как требования спецификации по зависимости от напряжения влияют на другие эквивалентные материалы.

Для X7R никаких требований не предъявляется – зависимость будет большая – , для 2C1 зависимость максимальная до –30%. В классах материалов зависимость от напряжения увеличивается с увеличением номинального напряжения. Толщина диэлектрика не увеличивается пропорционально номинальному напряжению. Таким образом, напряженность электрического поля увеличивается с увеличением номинального напряжения, что, в свою очередь, приводит к несколько усиленной зависимости от напряжения.

Рисунок C2-92. Типовой диапазон кривой зависимости ΔC от напряжения постоянного тока для различных классов материалов.

Зависимость от переменного напряжения

Переменное напряжение оказывает обратное влияние на емкость, чем постоянное напряжение.

Рисунок C2-93. Примеры зависимости ΔC от напряжения переменного тока в процентах от номинального напряжения VR.

Подчеркнем, что на рис. C2-93 представлен один пример. Возможны большие вариации. В любом случае значение норм для измерения емкости очевидно. При измерениях ИК-излучения и испытаниях напряжения MIL и IEC/CECC устанавливают ограничение заряда и разряда не более 50 мА.

Комментарий: Ограничения сомнительны. Некоторые производители решили исключить эти требования из своих каталожных листов. Некоторые даже определяют время нарастания напряжения 1000 В/мкс, что для емкостей выше 1 нФ означает импульсные токи ≥ 1 А!

Если в вашем приложении требуются значительные токи заряда/разряда, уточните у производителя или проверьте сами, какой конденсатор может выдержать, и ограничьте применение одиночными импульсами. Керамика 2 класса не выдерживает интенсивных периодических импульсных нагрузок.

C 2.11.5 Старение

Керамика класса 2 со временем теряет емкость. Снижение называется старением. Оно подчиняется логарифмическому закону и убывает на определенный процент за десятилетие времени.

Рисунок C2-94. Пример диаграммы старения керамики X7R и Z5U.

На диаграмме емкость керамики Z5U уменьшается приблизительно на 6 % за декаду времени, а емкости керамики X7R примерно на 1,3 %.

Типичные константы старения обычно равны
• BX/X7R/2C1 1⋅⋅⋅2%
• Z5U/2F4 3⋅⋅⋅6%.

Постоянная старения k, выраженная в процентах за декаду времени, соответствует общей формуле

Снижение емкости определяется при запуске через 1 час после охлаждения. Во избежание споров о поставленной стоимости соответствующие нормы гласят, что стоимость должна быть гарантирована на момент 1000 часов. Исходя из формулы C2-2, значение за 1000 часов рассчитывается как

[C2-2]

В таблице C2-11 учтено влияние постоянного напряжения. Если приложить временное напряжение постоянного тока с величиной VR, будет наблюдаться затяжной эффект в виде уменьшения емкости более или менее, как если бы компонент подвергался старению в течение 1⋅⋅⋅1½ декады времени (рис. C2-9).5).

Рисунок C2-95. Эффект старения от кратковременного постоянного напряжения величиной VR .

На рисунке мы также видим, как значение емкости увеличивается в некоторой степени, когда напряжение постоянного тока – здесь приблизительно VR – удаляется.

Увеличение может составить примерно
• +2,5% для керамики C21
• +5% для керамики X7R и Z5U.

Старение начинается по определению через 1 час после охлаждения. Теперь, если нагреть конденсатор выше точки Кюри и дать ему остыть, кристаллические структуры ориентируются так же, как и после изготовления, и емкость возвращается к исходному значению, прежде чем снова начнет спадать в соответствии с кривой старения. Одни говорят о «омоложении».

Имейте в виду, что каждая пайка чип-керамики приводит к ее старению. Эффекты замедления старения могут проявляться уже в нижней части диапазона Кюри, если расстояние до точки Кюри компенсируется соответствующим увеличением времени.

C 2.11.6 Температурная зависимость

Зависимость емкости от температуры и напряжения

Рисунок C2-96. Типовой диапазон кривой зависимости емкости от температуры для X7R/2C1 с подачей номинального напряжения и без него.

Рисунок C2-97. Типовой диапазон кривой зависимости емкости от температуры для Z5U/2F4 с приложенным номинальным напряжением и без него.

Tan δ в зависимости от температуры

Рисунок C2-98. Типичные диапазоны кривых и средние кривые для Tan δ в зависимости от температуры в X7R/2C1 и Z5U/2F4.

ИК в зависимости от температуры

Рисунок C2-99. Типичные примеры зависимости ИК от температуры в керамических чипах.

Сопротивление изоляции в керамических конденсаторах класса 2 уменьшается в среднем на одну мощность от комнатной температуры до +125°C.

C 2.11.7 Частотные зависимости

Емкость и тангенс угла поворота δ в зависимости от частоты

Рисунок C2-100. Типичные диапазоны кривых для емкости и Tan δ в зависимости от частоты в керамике X7R и 2C1.

Рисунок C2-101. Типичные диапазоны кривых и средние линии для емкости и Tan δ в зависимости от частоты в керамике Z5U/2F4.

Полное сопротивление и ESR в зависимости от частоты

Рисунок C2-102. Примеры импеданса и ESR в зависимости от частоты в керамике X7R и 2C1.

Рисунок C2-103. Другие примеры частотной зависимости импеданса и ESR.

Рисунок C2-104. Примеры частотной зависимости импеданса и ЭПР в керамике 2Ф4/З5У.

C 2.11.8 Режимы отказа

См. режимы отказа в разделе C2.9.2, Керамические конденсаторы в целом здесь. Просто давайте помнить о важности предотвращения температурных градиентов в керамике во время процессов пайки, особенно в отношении SMD. Ремонт с заменой чипов требует особой осторожности.

Таблица C2-13. Класс Ceramics 2 / x7R-2C1 / Z5U-2F4

Источник изображения: TDK

ABC CLR: Глава C Конденсаторы

Ceramic Compacitors Class 2