多層陶瓷電容器的電路設(shè)計應(yīng)用范圍

發(fā)布時間:2024-02-09

提及片狀多層陶瓷電容器的普及歷史,就不能不說"小型化"和"大容量化"這兩個重要的關(guān)鍵詞。隨著小型化和大容量化的不斷推進(jìn),新的市場被不斷開拓出來。不過,對電子設(shè)備的設(shè)計人員來說,重要的性能指標(biāo)并非只有這兩個。因?yàn)槠瑺疃鄬犹沾呻娙萜髟趽碛虚L處的同時也存在短處。設(shè)計人員需要充分了解片狀多層陶瓷電容器的不足,以便在實(shí)際的電子電路設(shè)計中靈活對應(yīng)。這將有利于電子設(shè)備降低設(shè)計成本,縮短開發(fā)周期。
片狀多層陶瓷電容器已誕生近50年。其間,片狀多層陶瓷電容器通過介電體層的薄型化以及新型介電體材料的開發(fā),穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)小型化和大容量化。由此,片狀多層陶瓷電容器逐漸從率先普及的鋁電解電容器、鉭電解電容器、薄膜電容器手中奪取市場,勢力范圍不斷擴(kuò)大。
以額定電壓為縱軸,以靜電容量為橫軸,本圖顯示了各種電容器的產(chǎn)品范圍。
片狀獨(dú)石陶瓷電容器迅速向大容量化方向推進(jìn),其范圍逐漸擴(kuò)大。
而鋁電解電容器和鉭電解電容器也在努力向高耐壓化和大容量化方向發(fā)展,以追趕片狀獨(dú)石陶瓷電容器。
比如靜電容量范圍在10μ~100μf的產(chǎn)品中,2002年片狀多層陶瓷電容器的所占比例幾乎為零,但隨著向小型化和大容量化方向發(fā)展,到2005年可向市場投放產(chǎn)品中,片狀多層陶瓷電容器的所占比例就升至約1/3,到2007年更是提高到了約2/3。
按照不同的靜電容量對電容器的總需求進(jìn)行了統(tǒng)計,分別明確了片狀獨(dú)石陶瓷電容器、鋁電解電容器、鉭電解電容器各自所占比例。從圖中可以看出,片狀獨(dú)石陶瓷電容器在大容量產(chǎn)品中的比例在逐年提高。
片狀多層陶瓷電容器與鋁電解電容器和鉭電解電容器的市場邊界產(chǎn)品為,額定電壓10v左右時容量為100μf,數(shù)十v時則為數(shù)十μf。今后,這一界限無疑將進(jìn)一步向著大靜電容量的方向移動。
esr較低,對異常電壓耐受性強(qiáng)對片狀多層陶瓷電容器擴(kuò)大勢力范圍起到推動作用的是小型化和大容量化。不過,在為電子設(shè)備選擇電容器時,要考慮的特性不僅僅是外形尺寸和靜電容量。片狀多層陶瓷電容器絕不是萬能的。在擁有長處(優(yōu)點(diǎn))的同時,也同樣存在短處(缺點(diǎn)),因此需要對片狀多層陶瓷電容器的各種特性加以注意。
這里通過表1列出了片狀多層陶瓷電容器、鋁電解電容、鉭電解電容器的相互比較結(jié)果。片狀多層陶瓷電容器的優(yōu)點(diǎn)有兩個。
一個是等效串聯(lián)阻抗(esr:equivalent series resistance)較小,因此頻率特性出色。esr是指電容器內(nèi)部電極等的阻抗。這一阻抗較大的話,除了判斷噪聲吸收特性優(yōu)劣的依據(jù)、即阻抗的頻率特性會變差之外,阻抗導(dǎo)致的發(fā)熱也不容忽視。因此,在安裝于微處理器、dsp及mcu等半導(dǎo)體芯片的周圍,用于對噪聲進(jìn)行吸收的去耦用途時,較低的esr值是不可或缺的要素。
另一個是對異常電壓具有較強(qiáng)的耐受性。比如,以額定電壓為16v、靜電容量為10μf的產(chǎn)品進(jìn)行直流擊穿電壓的比較時,鋁電解電容器只有30v,鉭電解電容器也不過30~60v。而片狀多層陶瓷電容器極高,可以達(dá)到約200v。因此,即使電子設(shè)備因某種原因而出現(xiàn)了浪涌電壓或脈沖電壓時,如果配備的是片狀多層陶瓷電容器的話,仍可將絕緣擊穿導(dǎo)致故障的可能性控制在較低水準(zhǔn)上。
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