Обозначение керамических конденсаторов: Маркировка конденсаторов — цифровая, цветная её расшифровка

Керамические, стеклокерамические конденсаторы | Основы электроакустики

Керамические, стеклокерамические и стеклопленочные конденсаторы

В зависимости от электрических свойств, керамику служащей диэлектриком, керамические конденсаторы могут быть

• высоко­частотными,
• низкочастотными,
• термостабильными,
• термокомпенса­ционными.

Высокочастотная керамика (тиконд и др.) обладает ма­лыми диэлектрическими потерями (на радиочастотах tg6<0,001) и невысокой диэлектрической проницаемостью (от 12 до 1500). Низ­кочастотная керамика Характеризуется относительно большими ди­электрическими потерями (на частотах нескбльких килогерц tg6< 0,04) и высокой диэлектрической проницаемостью (от 1000 до 8000). От вида керамики зависит температурная стабильность емко­сти керамических конденсаторов. По значениям ТКЕ конденсаторы из высокочастотной керамики делят на, группы (табл. 32), обозначае­мые буквами П (положительный) и М (отрицательный) и числом, указывающим среднее значение ТКЕ на 1 ° на радиочастотах.

По значениям ТКЕ в диапазоне рабочих температур конденса­торы из низкочастотной керамики делят  на группы, обозначаемые буквой Н и числом, указывающим, на сколько процентов может из­мениться емкость конденсаторов в этом диапазоне по срайнению с температурой 20 °С  Конденсаторы с малым значением ТКЕ (группы ПЗЗ, М47) от­носят к термостабильным, а с большим отрицательным (Ml500) — к термокомпенсационным. Будучи включенными в резонансные кон­туры, такие конденсаторы позволяют .скомпенсировать положитель­ный ТКЕ других элементов схемы. Наиболее распространены керамические дисковые КД, КДУ и трубчатые КТ конденсаторы. Наряду с этими конденсаторами применяют пластинчатые и монолитные. Дисковые конденсаторы КД1, КД2, КДУ  представляют собой керамический диск, на поверхности которого нанесены метал лизирозанпые обкладки с проволочными токоотводами, а трубчатые КТ-1, КТ-2, КТ-3  — керамическую трубку, на внутрен-нюю и наружную поверхности которой нанесены обкладки, покры­тые защитной эмалью определенного цвета и снабженные проволоч­ными токоотводами. Такие конденсаторы применяют в контурных, разделительных или блокированных цепях радиоаппаратуры. Элек­трические параметры дисковых конденсаторов приведены в табл.34, а трубчатых — в табл. 35.

Трубчатые конденсаторы — проходные КТП-1 — КТП-3 , опорные КО-1, КО-2  и дисковые КДО-1, КДО-2 — применяют в качестве фильтровых в цепях постоянного и переменного токов ори рабочих напряжениях до 750 В. Пластинчатые керамические конденсаторы К10-7  выпускают с неболь­шой толщиной (0,2 — 0,4 мм) диэлектрической пластины прямоуголь­ной формы, на плоскости которой нанесены металлизированные об­кладки. Конденсаторы КЮ-7а имеют номинальные напряжения 250 В и емкости от 6,8 до 6800 пФ и от 0,01 до 0,033 мкФ, а К10-7 в — 50 В и от 22 до 6800 пФ, а также от 0,01 до 0,047 мкФ соответст­венно Конденсаторы применяют для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов в диапазоне температур от — 60 до + 155°С. Однонаправленные выводы конденсаторов обеспечивают их использование да платах с печатным монтажом. Монолитные керамические конденсаторы КЮ-23, КЮ-17 выпус­кают малогабаритными с толщиной слоя диэлектрика 0,025 — 0,07 мм и используют для работы в цепях постоянного и переменного токов, а также в импульсных режимах различных микросхем и диапазоне температур от — 60 до +85 С. Пределы номинальных напряжений конденсаторов К10*23 — 16 В, емкостей от 2,2 до 3000 пФ и от 680 до 33000 пФ, а конденсаторов КЮ-17 — 25 В, от 22 пФ до 0,012 мкФ и от 470 пФ до 0,33 мкФ соответственно.

Стеклокерамические конденсаторы СКМ К22У-1, К22У-2, К22У-3 и К22-5, имеющие секции из стеклокерамики и серебряной илн алюминиевой фольги, могут работать в цепях постоянного и пе­ременного токов, а также в импульсных режимах в диапазоне температур от — 60 до +155°С. Емкость стеклокерамических конденса­торов лежит в пределах от 75 пФ до 0,047 мкФ. Конденсаторы К22У-1 используют в качестве контурных, разделительных, сеточных, блоки­ровочных, а К22У-3 — в гибридных интегральных микросхемах.

 Стеклопленочные конденсаторы заменяют дорогостоящие слюдяные, имеют меньшие по сравнению с ними габаритные размеры. Их используют для работы в.цепях постоянного тока и импульсных режимах. Эти конденсаторы применяют в резонансных контурах и других высокочастотных схемах. Пределы номинальных емкостей, напряжение и диапазон рабочих температур стеклопленочных кон­денсаторов приведены в табл. 36

Таблица 32

Примечание. Цвет окраски точка на корпусе М75 красный, а МЗЗО — зеленый. 

Таблица 33

 Таблица 34 

Таблица 35

. Таблица 36

Система условных обозначений и маркировка конденсаторов

Условное
обозначение
конденсаторов может быть сокращенным
и полным.

В соответствии с действующей системой
сокращенное условное обозначение
состоит из букв и цифр.

Первый
элемент – буква или сочетание букв,
обозначающие подкласс конденсатора:

К
– постоянной емкости,

КТ
– подстроечные,

КП
– переменной емкости.

Второй
элемент
– обозначение группы конденсатора в
зависимости от материала диэлектрики
в соответствии с табл. 1.

Третий элемент –
пишется через дефис и обозначает
регистрационный номер конкретного типа
конденсатора. В состав третьего элемента
может входить также буквенное обозначение.

Приведенная система
не распространяется на условные
обозначения старых типов конденсаторов,
в основу которых брались различные
признаки: конструктивные разновидности,
технологические особенности,
эксплуатационные характеристики,
области применения и т.д. Например:

КД
– конденсаторы дисковые,

КМ
– конденсаторы монолитные,

КСО
– конденсаторы слюдяные опрессованные,

ЭТО
– электролитические танталовые объемно
– пористые,

КПК
– Конденсаторы подстроечные керамические
и др.

Полное
условное обозначение конденсатора
состоит из сокращенного обозначения,
обозначения и величины основных
параметров и характеристик, необходимых
для заказа и записи в конструкторской
документации, обозначения климатического
исполнения и документа на поставку.

Параметры и
характеристики, входящие в полное
условное обозначение, указываются в
следующей последовательности: обозначение
конструктивного исполнения, номинальное
напряжение, номинальная емкость,
допускаемое отклонение емкости (допуск),
группа и класс по температурной
стабильности емкости, номинальная
реактивная мощность, другие, необходимые
дополнительные характеристики.

Таблица 2.

Условное обозначение
конденсаторов в зависимости от материала
диэлектрика

Окончание табл. 2

Параметры и
характеристики, входящие в полное
условное обозначение, указываются в
следующей последовательности: обозначение
конструктивного исполнения, номинальное
напряжение, номинальная емкость,
допускаемое отклонение емкости (допуск),
группа и класс по температурной
стабильности емкости, номинальная
реактивная мощность, другие, необходимые
дополнительные характеристики.

Рассмотрим примеры
условных обозначений конденсаторов.

1. Керамический
   конденсатор постоянной емкости на
   номинальное напряжение до 1600 В с
   регистрационным номером 17 сокращенно
   обозначается КЮ-17.

2. Подстроечный
   керамический конденсатор с
   регистрационным
   номером 25 сокращенно
   обозначается КТ4-25.

3. Конденсатор
   керамический КЮ-7В, всеклиматического
   исполнения «В», группы ТКЕ М47, номинальной
   емкостью 27 пФ, с допуском ±10%, поставляемый
   по ГОСТ 5.621-70, имеет полное условное
   обозначение:

КЮ-7В-М47-27пФ±10% ГОСТ
5.621-70

4. Конденсатор
   полиэтилентерефталатный К74-5 номинальной
   емкостью 0,22мкФ, с допуском ±20%, поставляемый
   по ГОСТ 5.623-70, имеет полное условное
   обозначение:

К74-5-0.22 мкФ±20% ГОСТ
5.623-70

5.Конденсатор
оксидно-электролитический алюминиевый
К50-7, конструктивного варианта «а», на
номинальное напряжение 250 В, номинальной
емкостью 100 мкФ, всеклиматического
исполнения «В», поставляемый по ГОСТ
5. 636.-70, имеет полное условное обозначение:

К50-7а-250 В-100 мкФ-В
ГОСТ 5.636-70

6. Конденсатор
подстроечный с твердым керамическим
диэлектриком, малогабаритный КПК-М, с
пределами номинальной емкости от 2 до
7 пФ, поставляемый по ГОСТ 5.500-76, имеет
полное условное обозначение:

КПК-М-2/7 ГОСТ
5.500-76.

Маркировка на
конденсаторах (так же как и условное
обозначение) буквенно-цифровая. Она
содержит сокращенное обозначение
конденсатора, номинальное напряжение,
номинальное значение емкости, допуск,
обозначение климатического исполнения
(буква «В» для конденсаторов
всеклиматического исполнения) и дату
изготовления.

В
зависимости от
размеров маркируемых конденсаторов и
вида технической документации могут
применяться полные или сокращенные
(кодированные) обозначения номинальных
емкостей и их допускаемых отклонений.
Кодированные обозначения предназначены
для маркировки малогабаритных
конденсаторов и для записи на малоформатных
многоэлементных принципиальных
электрических схемах.

Полное обозначение
номинальных емкостей состоит из значения
номинальной емкости (цифра) и обозначения
единицы измерения (пФ – пикофарады, мкФ
– микрофарады, Ф — фарады), например: 1,5
пФ; 0,5 мкФ; 1Ф.

Кодированное
обозначение номинальных емкостей
состоит из трех или четырех знаков,
включающих две или три цифры и букву.
Буква кода из русского или латинского
алфавита (в скобках) обозначает множитель,
составляющий значение емкости, и
определяет положение запятой десятичного
знака. Буквы П (р),
Н (n),
М (μ),
И (m),
Ф (F)
обозначают множители 10^-12,
10^-9,
10^-6,
10^-3
и 1 соответственно для значений емкости,
выраженных в фарадах. Для приведенного
примера следует писать: 1П5 (1р5),
10Н (10n),
10М (10μ),
1Ф0 (1F0).

Полное обозначение
допускаемого отклонения состоит из
цифр, а кодированное из буквы. В связи
с тем, что буквенное обозначение допусков
изменялось и на практике могут встречаться
различные варианты.

MLCC, X7R, C0G, Y5V… » Примечания по электронике

Керамические конденсаторы используются в огромных количествах в качестве MLCC для поверхностного монтажа и выводных устройств с различными формами керамических диэлектриков: C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и т. д.

Учебное пособие по конденсаторам Включает:
Использование конденсаторов
Типы конденсаторов
Электролитический конденсатор
Керамический конденсатор
Танталовый конденсатор
Пленочные конденсаторы
Серебряный слюдяной конденсатор
Суперконденсатор
Конденсаторы для поверхностного монтажа
Технические характеристики и параметры
Как купить конденсаторы — советы и подсказки
Коды и маркировка конденсаторов
Таблица преобразования

Керамический конденсатор получил свое название из-за того, что в качестве диэлектрика в нем используются керамические материалы.

В семействе керамических конденсаторов используется много форм керамического диэлектрика: распространенные типы включают C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U, хотя их гораздо больше.

Хотя керамические конденсаторы в течение многих лет использовались в качестве электронных компонентов с выводами в очень многих электронных схемах, именно в качестве конденсаторов для поверхностного монтажа, SMT, где их свойства позволяют достичь очень малых размеров конденсаторов, сохраняя при этом высокие уровни производительности и емкости. .

Выбор освинцованных керамических конденсаторов

В результате бесчисленные миллиарды этих керамических конденсаторов, известных как MLCC, используются каждый год во всех видах электронного оборудования, поскольку их очень легко размещать на печатных платах.

Благодаря своим свойствам, включая производительность на всех частотах, включая радиочастоты, доступные диапазоны емкости, емкость для заданного объема, устойчивость и стабильность для некоторых форм диэлектрика, это одна из самых популярных форм доступных конденсаторов.

В то время как танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы используются для более высоких значений емкости свыше 1 мкФ, керамические конденсаторы доминируют на рынке для значений емкости менее 1 мкФ.

Керамические конденсаторы

, как в виде устройств с выводами, так и в виде конденсаторов для поверхностного монтажа, доступны для номиналов от нескольких пикофарад до значений чуть ниже 1 мкФ. Однако чаще всего они используются в качестве компонентов для поверхностного монтажа.

Основы керамического конденсатора

Керамический диэлектрик, используемый в этих электронных компонентах, обладает многими полезными свойствами, включая низкий коэффициент потерь и приемлемый уровень стабильности, но это зависит от конкретного типа используемой керамики.

Используемая керамическая технология развивалась в течение многих лет, и это привело к тому, что сегодня можно достичь гораздо более высоких уровней емкости и производительности, чем это было возможно ранее.

Как следует из названия, керамические конденсаторы основаны на керамических диэлектриках. Керамика, используемая в керамических конденсаторах, представляет собой смесь тонко измельченных гранул параэлектрических или сегнетоэлектрических материалов. Их смешивают с другими материалами для достижения желаемых характеристик.

Керамика спекается при высоких температурах. Сформированная таким образом керамика образует электрическую и механическую основу конденсаторов.

Толщина керамических слоев в конденсаторах часто очень мала, но зависит от материала и требуемого рабочего напряжения.

Например, для низковольтных конденсаторов керамический диэлектрический слой может быть толщиной всего 5 мкм, но это часто ограничивается размером зерна керамического материала.

Есть несколько типов керамических конденсаторов, которые можно получить:

• Дисковый керамический конденсатор: Дисковый керамический конденсатор чаще всего используется в качестве конденсатора с выводами. Как видно из названия, он имеет форму диска с двумя выводами, выходящими из нижней части корпуса.

  Весь конденсатор покрыт смолой для обеспечения физической защиты и предотвращения проникновения влаги и других загрязняющих веществ.

  Внутренняя конструкция дискового керамического конденсатора

  Основной компонент состоит из одного диска из керамического диэлектрика. На этот диэлектрик наносятся электроды, а затем к электродам прикрепляются проволочные выводы. Наконец, добавляется смоляное покрытие и предварительно формируются выводы для придания любой формы, которая может понадобиться для процесса сборки.

  Дисковый керамический конденсатор со свинцом

• Конденсатор MLCC для поверхностного монтажа : Конденсаторы для поверхностного монтажа являются наиболее широко используемым форматом для этих компонентов в наши дни, поскольку компоненты для поверхностного монтажа используются в огромных количествах для массового производства электронного оборудования.

  В керамическом конденсаторе для поверхностного монтажа используется так называемый многослойный керамический конденсатор конструкции MLCC.

  По определению, многослойный керамический конденсатор представляет собой конденсатор для поверхностного монтажа, состоящий из нескольких отдельных слоев, уложенных вместе параллельно, при этом общий контакт осуществляется через поверхности выводов компонентов.

  Поперечное сечение конденсатора MLCC, показывающее его конструкцию

  Корпус конденсатора обычно имеет тонкое покрытие для защиты конденсатора от проникновения влаги и других загрязняющих веществ, которые могут изменить его характеристики.

  Торцевое соединение конденсатора MLCC выполнено из нескольких слоев — внутренние обеспечивают хорошее соединение с электродами внутри конденсатора, а внешние предназначены для обеспечения превосходной паяемости.

  Во многих случаях в выводах MLCC используется либо серебряно-палладиевый сплав (AgPd) в соотношении 65 : 35, либо серебро, погруженное для соединения с электродами конденсатора.

  Затем может быть барьерный слой из гальванического никеля и, наконец, он покрыт слоем гальванического олова (NiSn).

  Выбор керамического конденсатора SMD

• Проходной конденсатор:   Проходные конденсаторы используются в приложениях, где требуется высокий уровень подавления в коробках экранов, через которые могут проходить провода.

Дисковые керамические конденсаторы с основными выводами широко используются для общей развязки и связи в различных схемах, а также широко используются в ВЧ-схемах, поскольку их частотная характеристика хорошо распространяется в ВЧ- и микроволновый диапазоны в зависимости от конкретного конденсатора. .

В настоящее время многие более специализированные дисковые керамические конденсаторы включаются во многие схемы — они используют более сложные диэлектрики и обеспечивают высокий уровень производительности.

Аналогично для версий компонентов для поверхностного монтажа базовые конденсаторы с хорошими характеристиками доступны для развязки, связи и т.п., а также для радиочастотных конструкций.

Опять же, произошло значительное увеличение производительности и разнообразия диэлектриков, доступных для керамических конденсаторов для поверхностного монтажа, с версиями с высокой устойчивостью и стабильностью, которые широко доступны и по относительно низкой цене, особенно в количествах, в которых они используются.

Тип керамического диэлектрика

Керамический конденсатор

может использовать целый ряд различных диэлектриков, в отличие от других типов конденсаторов, включая танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы. Эти разные диэлектрики придают конденсаторам очень разные свойства, поэтому помимо выбора керамического конденсатора может также потребоваться второе решение о конкретном типе диэлектрика.

Часто упоминаются обычные диэлектрики керамических конденсаторов, включая C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и многие другие, указанные в списке дистрибьюторов. Но знание того, какой тип лучше, требует небольшого дальнейшего исследования.

Керамический конденсатор с маркировкой, указывающей тип диэлектрика (X7R)

Классы диэлектрика керамического конденсатора

Чтобы упростить выбор конденсаторов с требуемым диэлектриком, некоторые отраслевые организации определили ряд классов применения керамического диэлектрика.

Эти классы применения разделяют различные диэлектрики, доступные для керамических конденсаторов, на разные классы в соответствии с предполагаемым применением.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы класса 3

Классы применения диэлектриков керамических конденсаторов
Класс	Описание	Общие типы
Класс 1	Эти керамические конденсаторы обеспечивают высокий уровень стабильности и низкий уровень потерь и идеально подходят для использования в резонансных цепях.	НП0, Р100, Н33, Н75 и т. д.
Класс 2	класса 2 обладают высокой объемной эффективностью, т. е. большой емкостью при заданном объеме для сглаживания, обхода, связи и развязки.	X7R, X5R, Y5V, Z5U и т. д.
Класс 3	обеспечивают более высокий объемный КПД, чем керамические конденсаторы класса 2, но их температурная стабильность не так хороша. Типичная характеристика изменения емкости в зависимости от температуры составляет от −22% до +56% в диапазоне от 10°C до 55°C.	Доступны только компоненты с выводами. Больше не стандартизирован.

Эти классы керамических конденсаторов стандартизированы международными организациями, включая IEC, Международную электротехническую комиссию и EIA, Альянс электронной промышленности.

Керамический конденсатор класса 1 диэлектрик

Керамические конденсаторы

, в которых используются диэлектрики класса 1, обладают высочайшими характеристиками с точки зрения стабильности и потерь. Они могут обеспечить точные конденсаторы с высокими допусками со стабильными коэффициентами напряжения и температуры. Они также обеспечивают низкие потери и поэтому подходят для использования в генераторах, фильтрах и т.п.

Керамические диэлектрики класса 1

обычно изготавливаются на основе тонкоизмельченных материалов, таких как диоксид титана (TiO ₂ ), с добавками цинка, циркония, ниобия, магния, тантала, кобальта и стронция, хотя многие современные составы C0G (NP0) содержат неодим, оксиды самария и других редкоземельных элементов.

Коды конденсаторов класса 1:

Для определения характеристик диэлектрика керамического конденсатора используется трехзначный код, который относится к диэлектрикам керамического конденсатора класса 1.

• Первый символ представляет собой букву, обозначающую значащую цифру изменения емкости в зависимости от температуры в ppm/°C
• Второй символ является числовым и дает множитель
• Третий символ представляет собой букву и дает максимальную ошибку в ppm/C

В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.

В качестве примера, одним распространенным типом конденсатора класса 1 является C0G, и он будет иметь 0 дрейф с погрешностью ±30ppm/°C.

C0G (NP0) — самая популярная формула керамических материалов класса 1 EIA.

Керамика

C0G (NP0) является одним из самых стабильных диэлектриков для конденсаторов. Изменение емкости в зависимости от температуры составляет 0 ±30 ppm/°C, что составляет менее ±0,3% ΔC от -55°C до +125°C. Дрейф емкости или гистерезис для керамики C0G (NP0) незначителен и составляет менее ± ± 0,05 % по сравнению с ± 2 % для пленок.

Керамический диэлектрик C0G (NP0) обычно имеет «добротность» более 1000 и демонстрирует небольшие изменения емкости или «добротности» в зависимости от частоты. В дополнение к этому диэлектрическое поглощение обычно составляет менее 0,6%, что аналогично слюде, которая известна своим очень низким поглощением.

Выбор керамического конденсатора SMD

Керамический конденсатор класса 2 с диэлектриком

Диэлектрики керамических конденсаторов класса 2 имеют гораздо более высокий уровень диэлектрической проницаемости, чем их аналоги класса 1. Это дает им гораздо более высокий уровень емкости для данного объема, т. е. лучшую эффективность объемной емкости. Однако это происходит за счет точности и стабильности. В дополнение к этому они демонстрируют нелинейный температурный коэффициент и емкость, которая в небольшой степени зависит от приложенного напряжения.

Благодаря этим характеристикам они идеально подходят для приложений с развязкой и связью, где точное значение емкости не критично, но где может быть проблема с пространством.

Коды конденсаторов класса 2

Три кода используются для определения характеристик диэлектрика керамического конденсатора.

• Первый символ — буква. Это дает низкую рабочую температуру.
• Второе числовое значение указывает максимальную рабочую температуру.
• Третий символ — буква, обозначающая изменение емкости в диапазоне температур.

В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.

Популярные керамические диэлектрики класса 2 включают X7R, работающий в диапазоне температур от −55 до +125°C, с ΔC/C0 ±15%, Y5V, работающий в диапазоне температур от −30 до +85°C с ΔC/C0 +22/-82% и Z5U, который имеет температурный диапазон от +10 до +85°C и ΔC/C0 = +22/-56%.

Керамический конденсатор класса 3 диэлектрик

Керамические конденсаторные диэлектрики

класса 3 обеспечивают чрезвычайно высокий уровень диэлектрической проницаемости, причем показатели диэлектрической проницаемости в 50 000 раз выше, чем у некоторых керамических изделий класса 2.

С другой стороны, эти конденсаторные диэлектрики намного хуже с точки зрения точности и стабильности, а также старения с течением времени, емкости, зависящей от напряжения, нелинейной температурной характеристики и высоких потерь.

Еще одним недостатком этих конденсаторов является то, что их невозможно изготовить в многослойном формате, что исключает версии для поверхностного монтажа.

Эти конденсаторы были заменены другими технологиями, в результате чего они больше не стандартизируются IEC или EIA.

Керамический конденсатор класса 4 диэлектрик

Это были так называемые конденсаторы с барьерным слоем. Хотя в них использовались диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью, они были вытеснены другими типами и в течение некоторого времени не стандартизировались.

Существует множество диэлектриков, которые можно использовать для керамических конденсаторов. Их производительность тщательно подобрана, чтобы гарантировать, что они соответствуют требуемым уровням производительности. При выборе керамического конденсатора для конкретного применения обращение к приведенным выше таблицам может дать необходимую информацию.

Обзор керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы

широко используются в современном производстве электроники. Хотя керамические конденсаторы изначально использовались как электронные компоненты с выводами, по мере того, как технология поверхностного монтажа стала применяться в массовом производстве, вскоре они появились как конденсаторы для поверхностного монтажа. Сегодня многослойные керамические конденсаторы производятся в огромных количествах и дополняют характеристики других конденсаторов, таких как электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы, которые, как правило, используются для более высоких значений емкости выше 1 мкФ.

В таблице ниже приведены основные характеристики керамических конденсаторов.

Больше электронных компонентов:
Батареи
конденсаторы
Соединители
Диоды
полевой транзистор
Индукторы
Типы памяти
Фототранзистор
Кристаллы кварца
Реле
Резисторы
ВЧ-разъемы
Переключатели
Технология поверхностного монтажа
Тиристор
Трансформеры
Транзистор
Клапаны/трубки

    Вернуться в меню «Компоненты». . .

Основы керамических конденсаторов

Джон Максвелл, директор по разработке продукции

  Спросите об этом продукте
  Доступно в формате PDF

Введение

Назначение:

• Познакомить с керамическими чип-конденсаторами

Задачи:

• Описать производственный процесс и базовую структуру керамических конденсаторов
• Объясните системы материалов и основные характеристики керамических конденсаторов
• Опишите некоторые характеристики керамических конденсаторов

Эта презентация представляет собой краткий обзор конденсаторов с керамическим чипом. Охватываемые темы: базовая структура, производственный процесс, спецификации и основные характеристики.

Основные сведения о керамических конденсаторах

• Конденсатор представляет собой электрическое устройство, накапливающее энергию в электрическом поле между парой близко расположенных пластин
• Конденсаторы используются в качестве устройств накопления энергии, а также могут использоваться для различения высокочастотных и низкочастотных сигналов. Это делает их полезными в электронных фильтрах
• Значение емкости: мера того, сколько заряда конденсатор может хранить при определенном напряжении
• MLCC: многослойный керамический конденсатор
  • Слои керамики и металла чередуются для получения многослойного чипа

Конденсаторы — это устройства, которые накапливают энергию в виде электрического поля. Их также можно использовать для фильтрации сигналов разных частот. Значение емкости является показателем того, сколько электрического заряда может удерживать конденсатор.

Многослойные керамические конденсаторы состоят из чередующихся слоев керамики и металла.

Рисунок 1

Процесс изготовления керамических конденсаторов включает в себя несколько этапов.

• Смешивание: Керамический порошок смешивается со связующим и растворителями для получения суспензии, что облегчает обработку материала.
• Отливка ленты: суспензия выливается на конвейерную ленту внутри сушильной печи, в результате чего получается сухая керамическая лента. Затем его разрезают на квадратные кусочки, называемые листами. Толщина листа определяет номинальное напряжение конденсатора.
• Трафаретная печать и укладка: электродные чернила изготавливаются из металлического порошка, который смешивается с растворителями и керамическим материалом для изготовления электродных чернил. Теперь электроды печатаются на керамических листах методом трафаретной печати. Это похоже на процесс печати футболки. После этого листы укладываются для создания многослойной конструкции.
• Ламинирование: к стопке прикладывается давление, чтобы сплавить все отдельные слои, в результате чего создается монолитная структура. Это называется бар.
• Резка: планка разрезается на все отдельные конденсаторы. Детали теперь находятся в так называемом «зеленом» состоянии. Чем меньше размер, тем больше деталей в бруске.
• Обжиг: детали обжигаются в печах с медленно движущимися конвейерными лентами. Температурный профиль очень важен для характеристик конденсаторов.
• Терминатор: Терминатор обеспечивает первый слой электрического и механического соединения с конденсатором. Металлический порошок смешивают с растворителями и стеклянной фриттой, чтобы создать краску для заделки. Затем каждую клемму конденсатора погружают в чернила, а детали обжигают в печах.
• Покрытие: в процессе гальванопокрытия на контакт наносится слой никеля, а затем слой олова. Никель представляет собой барьерный слой между выводом и лужением. Олово используется для предотвращения окисления никеля.
• Тестирование: Детали тестируются и сортируются в соответствии с их правильными допусками по емкости.
• На этом изготовление конденсатора завершено. Детали могут быть упакованы на ленту и намотаны после этого процесса или отправлены навалом.

Основной металл по сравнению с системами из драгоценных металлов

В настоящее время для изготовления керамических конденсаторов используются две системы материалов: электрод из драгоценного металла и электрод из недрагоценного металла. Система с драгоценными металлами является более старой технологией и использует электроды из палладиевого серебра, серебряные выводы, затем никелирование и лужение. Сегодня эта система материалов в основном используется для высоковольтных деталей с номиналом 500 В и выше. Система из недрагоценных металлов представляет собой более новую технологию и использует никелевые электроды, никелевые или медные выводы, а также никелирование и лужение. Эта система материалов обычно используется для деталей с номинальным напряжением ниже 500 В постоянного тока.

Основы MLCC

Значение емкости конденсатора определяется четырьмя факторами. Количество слоев в детали, диэлектрическая проницаемость и активная площадь напрямую связаны со значением емкости. Диэлектрическая проницаемость определяется керамическим материалом (NP0, X7R, X5R или Y5V). Активная область — это просто перекрытие между двумя противоположными электродами.

Толщина диэлектрика обратно пропорциональна значению емкости, поэтому чем толще диэлектрик, тем ниже значение емкости. Это также определяет номинальное напряжение детали: более толстый диэлектрик имеет более высокое номинальное напряжение, чем более тонкий. Вот почему основной компромисс в MLCC находится между напряжением и емкостью.

Критические характеристики

• Коэффициент рассеяния: % энергии, теряемой в виде тепла в конденсаторе
• Диэлектрическое выдерживаемое напряжение: напряжение выше номинального, которое конденсатор может выдерживать в течение коротких периодов времени
• Сопротивление изоляции: Относится к току утечки детали (он же сопротивление постоянному току)

Важнейшими характеристиками конденсатора являются диэлектрическая проницаемость, коэффициент рассеяния, выдерживаемое диэлектрическое напряжение и сопротивление изоляции.

Диэлектрическая проницаемость: зависит от используемого керамического материала. В таблице приведены различные диэлектрики и некоторые их характеристики. Как вы можете видеть, NP0 имеет самую низкую диэлектрическую проницаемость, за ней следует X7R, который имеет значительно более высокую константу, и Y5V, который еще выше. Вот почему значения емкости для конденсаторов X7R намного выше, чем у конденсаторов NP0, а Y5V имеет более высокую емкость, чем X7R. Изменение емкости в зависимости от температуры очень мало для деталей NP0 в диапазоне от -55°C до 125°C и становится больше для X7R, а затем еще больше для Y5V. Таким образом, чем большую емкость обеспечивает материал, тем ниже стабильность емкости при изменении температуры.

Коэффициент рассеивания: это процент энергии, теряемой конденсатором в виде тепла. Как вы можете видеть, материал NP0 очень эффективен, за ним следует X7R, затем Y5V, наименее эффективный из трех материалов.

Выдерживаемое напряжение диэлектрика: относится к кратковременному перенапряжению, которое конденсатор способен выдержать без повреждений.

Сопротивление изоляции: это сопротивление конденсатора постоянному току, оно тесно связано с током утечки.

Характеристики керамических конденсаторов

Низкий импеданс, эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и эквивалентная последовательная индуктивность (ESL). По мере увеличения частоты керамика имеет большее преимущество перед электролитами.

Заключительная часть этой презентации посвящена характеристикам керамических конденсаторов. MLCC имеют низкий импеданс по сравнению с танталовыми и другими электролитическими конденсаторами. Это включает более низкую индуктивность и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Это позволяет использовать керамические конденсаторы на гораздо более высоких частотах, чем электролитические конденсаторы.

Характеристики керамических конденсаторов

Температурный коэффициент: Описывает изменение емкости в зависимости от температуры. Керамические материалы определяются их температурным коэффициентом

Температурный коэффициент емкости: Описывает изменение емкости в зависимости от температуры. Керамические материалы определяются их температурным коэффициентом. Например, X7R означает, что емкость может изменяться на +/- 15 % в диапазоне температур от -55°C до 125°C. На графике показан температурный коэффициент для материалов NP0, X7R и Y5V.

Коэффициент напряжения: Описывает изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения. Потеря емкости может достигать 80% при номинальном напряжении. Это свойство керамических материалов, применимое ко всем производителям

Коэффициент емкости по напряжению: описывает изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения постоянного тока. Это свойство керамических материалов и относится ко всем производителям. На графике показаны типичные кривые коэффициента напряжения для конденсаторов X7R и NP0 с номинальным напряжением 500 В постоянного тока. Обратите внимание, что емкость NP0 остается стабильной при приложенном напряжении, в то время как материал X7R может иметь потерю емкости на 80 % при номинальном напряжении.

Старение: X7R, X5R и Y5V испытывают снижение емкости с течением времени, вызванное релаксацией или перенастройкой электрических диполей внутри конденсатора.

Для X7R и X5R потери составляют 2,5 % за декаду в час, а для Y5V — 7 % за декаду в час, диэлектрик NP0 не проявляет этого явления » (примерно 125°C), кристаллическая структура конденсатора возвращается в исходное состояние, а значение емкости наблюдается после изготовления.

Старение: X7R, X5R и Y5V испытывают снижение емкости с течением времени, вызванное расслаблением или перенастройкой электрических диполей внутри конденсатора. Для X7R и X5R потери составляют 2,5 % за декаду в час, а для Y5V — 7 % за декаду в час, диэлектрик NP0 не стареет.

Старение обратимо при нагревании конденсаторов выше «точки Кюри» (около 125°C), кристаллическая структура конденсатора возвращается в исходное состояние, а значение емкости наблюдается после изготовления.

Этот слайд предназначен для справки и показывает расшифровку номеров деталей Johanson Dielectrics.