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贴片电容的电介质材料种类有哪些不同?

点击:821次时间:2022-05-22
贴片电容的X5R,X7R,Y5V,Z5U,COG,COH等等这类参数,描述了电容采⽤的电介质材料类别,温度特性以及误差等参数,不同的值也对应着⼀定的电容容量的范围,分别有哪些不同呢?下面我们分别讲解下。
高频类:此类介质材料的电容器为Ⅰ类电容器,包括通用型高频 COG、COH 电容器和温度补偿型高频HG、LG、PH、RH、SH、TH、UJ、SL 电容器。其中 COG、COH 电容器电性能最稳定,几乎不随温度、电压和时间的变化而变化,适用于低损耗,稳定性要求高的高频电路,HG、LG、PH、RH、SH、TH、UJ、SL 电容器容量随温度变化而相应变化,适用于低损耗、温度补偿型电路中。
X7R、X5R、X7S、X6S:此类介质材料的电容器为Ⅱ类电容器,具有较高的介电常数,容量比Ⅰ类电容器高,具有较稳定的温度特性,适用于容量范围广,稳定性要求不高的电路中,如隔直、耦合、旁路、鉴频等电路中。
Y5V:此类介质材料的电容器为Ⅱ类电容器,是所有电容器中介电常数最大的电容器,但其容量稳定性较差,对温度、电压等条件较敏感,适用于要求大容量,温度变化不大的电路中。
Z5U:此类介质材料的电容器为Ⅱ类电容器,其温度特性介于 X7R 和 Y5V 之间,容量稳定性较差,对温度、电压等条件较敏感,适用于要求大容量,使用温度范围接近于室温的旁路,耦合等,低直流偏压的电路中。
Ⅰ类陶瓷特点:
Ⅰ类陶瓷电容器(ClassⅠceramic capacitor),过去称高频陶瓷电容器(High-frequency ceramic capacitor),介质采用非铁电(顺电)配方,以TiO2为主要成分(介电常数小于150),因此具有最稳定的性能;或者通过添加少量其他(铁电体)氧化物,如CaTiO3 或SrTiO3,构成“扩展型”温度补偿陶瓷,则可表现出近似线性的温度系数,介电常数增加至500。这两种介质损耗小、绝缘电阻高、温度特性好。特别适用于振荡器、谐振回路、高频电路中的耦合电容,以及其他要求损耗小和电容量稳定的电路,或用于温度补偿。
Ⅰ类陶瓷的温度特性表示方法:
Ⅰ类陶瓷的温度容量特性(TCC)非常小,单位往往在ppm/℃,容量较基准值的变化往往远小于1皮法。美国电子工业协会(EIA)标准采用“字母+数字+字母” 这种代码形式来表示Ⅰ类陶瓷温度系数。比如常见的C0G。
C0G代表的温度系数究竟是多少?
C表示电容温度系数的有效数字为0ppm/℃
0 表示有效数字的倍乘因数为 -1(即10的0次方)
G 表示随温度变化的容差为±30ppm
计算下来,C0G电容最终的TCC为:0×(-1)ppm/℃±30ppm/℃。而相应的其他Ⅰ类陶瓷的温度系数,例如U2J电容,计算下来则为:-750 ppm/℃±120 ppm/℃。 
NPO和C0G之间的关系:
NPO是美国军用标准(MIL)中的说法,其实应该是NP0(零),但一般大家习惯写成NPO(欧)。这是Negative-Positive-Zero的简写,用来表示的温度特性。说明NPO的电容温度特性很好,不随正负温度变化而出现容值漂移。
从前面我们已经知道,C0G是I类陶瓷中温度稳定性最好的一种,温度特性近似为0,满足“负-正-零”的含义。所以C0G其实和NPO是一样的,只不过是两个标准的两种表示方法(当然,容值更小、精度略差一点的C0K、C0J等也是NPO电容)。类似的,U2J对应于MIL标准中的组别代码为N750。
NPO是⼀种最常⽤的具有温度补偿特性的单⽚陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和⼀些其它稀有氧化物组成的。
NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之⼀。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃,电容量随频率的变化⼩于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后⼩于±0.05%,相对⼤于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使⽤寿命的变化⼩于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同,⼤封装尺⼨的要⽐⼩封装尺⼨的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。
NPO电容器适合⽤于振荡器、谐振器的槽路电容,以及⾼频电路中的耦合电容。 
Ⅱ类陶瓷特点:
Ⅱ类陶瓷电容器(Class Ⅱ  ceramic capacitor)过去称为为低频陶瓷电容器(Low frequency ceramic capacitor),指用铁电陶瓷作介质的电容器,因此也称铁电陶瓷电容器。这类电容器的比电容大,电容量随温度呈非线性变化,损耗较大,常在电子设备中用于旁路、耦合或用于其它对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中。其中Ⅱ类陶瓷电容器又分为稳定级和可用级。X5R、X7R属于Ⅱ类陶瓷的稳定级,而Y5V和Z5U属于可用级。
X5R、X7R、Y5V、Z5U之间的区别:
区别主要还在于温度范围和容值随温度的变化特性上。下表提示了这些代号的含义。
以X7R为例。
X  代表电容最低可工作在  -55℃
7  代表电容最高可工作在  +125℃
R   代表容值随温度的变化为 ±15%
同样的,Y5V正常工作温度范围在-30℃~+85℃, 对应的电容容量变化为+22~-82%;而Z5U 正常工作温度范围在+10℃~+85℃,对应的电容容量变化为+22~-56%。
X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%,需要注意的是此时电容器容量变化是⾮线性的。
X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的,它也随时间的变化⽽变化,⼤约每10年变化1%ΔC,表现为10年变化了约5%。
X7R电容器主要应⽤于要求不⾼的⼯业应⽤,⽽且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的⽐较⼤。
X7R/X7S/X5R/X6S电容器的取值范围如下表所⽰(厂家不同取值范围有细微差异):
Y5V电容器是⼀种有⼀定温度限制的通⽤电容器,在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%。
Y5V的⾼介电常数允许在较⼩的物理尺⼨下制造出⾼达4.7µF电容器。
Y5V电容器的其他技术指标如下:⼯作温度范围 -30℃ ~ +85℃温度特性 +22% ~ -82% 介质损耗最⼤ 5%
Z5U电容器称为”通⽤”陶瓷单⽚电容器。这⾥⾸先需要考虑的是使⽤温度范围,对于Z5U电容器主要的是它的⼩尺⼨和低成本。对于上述三种陶瓷单⽚电容器来说在相同的体积下Z5U电容器有最⼤的电容量。但它的电容量受环境和⼯作条件影响较⼤,它的⽼化率最⼤可达每10年下降5%。
尽管它的容量不稳定,由于它具有⼩体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、良好的频率响应,使其尽管它的容量不稳定,由于它具有⼩体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、良好的频率响应,使其具有⼴泛的应⽤范围。尤其是在退耦电路的应⽤中。
Z5U电容器的其他技术指标如下:⼯作温度范围 +10℃ ~ +85℃温度特性 +22% ~ -56% 介质损耗最⼤ 4%。
COG/NPO/Y5V/Z5U电容器的取值范围如下表所⽰(厂家不同取值范围有细微差异):
贴片电阻在电路上出现问题,有可能是贴片电容本身质量不良,亦有可能是设计时选取规格欠佳或是在表面贴装机械力热冲击等对贴片电容造成一定的损伤等因素造成。
正确选择一颗贴片电容时,除了要提供其规格尺寸及容量大小外,还必须特别注意到电路对这颗片式电容的温度系数、额定电压等参数的要求。贴片电容标准命名方法及定义:贴片电容的命名,国内和国外的产家有一些区别但所包含的参数是一样的。

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