MLCC溫度特性由 EIA 規(guī)格與 JIS 規(guī)格等制定。分類(lèi)表,如上圖所示,5U/Y5V 、Z5U/Z5V 也已經(jīng)改為歸為第二類(lèi),其實(shí)也很多場(chǎng)景不再使用。所以,通用 MLCC 大致可分為 I 類(lèi)(低電容率系列、順電體)和 II 類(lèi)(高電容率系列、鐵電體)兩類(lèi)。
一類(lèi)為溫度補(bǔ)償類(lèi) NP0 電介質(zhì)這種電容器電氣性能穩(wěn)定,基本上不隨溫度、電壓、時(shí)間的改變,屬超穩(wěn)定型、低損耗電容材料類(lèi)型,適用在對(duì)穩(wěn)定性、可靠性要求較高的高頻、特高頻、甚高頻電路中。


二類(lèi)包括 X5R、X8R、X6S、Y5V 等,主材均是鈦酸鋇,只是添加的貴金屬不一樣。X7R 電介質(zhì)由于 X7R 是一種強(qiáng)電介質(zhì),因而能制造出容量比 NPO 介質(zhì)更大的電容器。這種電容器性能較穩(wěn)定,隨溫度、電壓時(shí)間的改變,其特有的性能變化并不顯著,屬穩(wěn)定電容材料類(lèi)型,使用在隔直、耦合、傍路、濾波電路及可靠性要求較高的中高頻電路中。Y5V 電介質(zhì)這種電容器具有較高的介電常數(shù),常用于生產(chǎn)比容較大、標(biāo)稱(chēng)容量較高的大容量電容器產(chǎn)品。但其容量穩(wěn)定性較 X7R 差,容量、損耗對(duì)溫度、電壓等測(cè)試條件較敏感,主要用在電子整機(jī)中的振蕩、耦合、濾波及旁路電路中。
MLCC 常用的規(guī)格有 C0G(NP0)、X7R、Z5U、Y5V 等,不同的規(guī)格有不同的特點(diǎn)和用途。
C0G 電容器具有高溫度補(bǔ)償特性,適合作旁路電容和耦合電容
X7R 電容器是溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器,適合要求不高的工業(yè)應(yīng)用
Z5U 電容器特點(diǎn)是小尺寸和低成本,尤其適合應(yīng)用于去耦電路
Y5V 電容器溫度特性差,但容量大,可取代低容鋁電解電容
C0G、X7R、Z5U 和 Y5V 的主要區(qū)別是它們的填充介質(zhì)不同。在相同的體積下由于填充介質(zhì)不同所組成的電容器的容量就不同,隨之帶來(lái)的電容器的介質(zhì)損耗、容量穩(wěn)定性等也就不同,所以在使用電容器時(shí)應(yīng)根據(jù)電容器在電路中作用不同來(lái)選用不同的電容器。
C0G(NP0)電容器
C0G 是一種常用的具有溫度補(bǔ)償特性的 MLCC。它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。C0G 電容量和介質(zhì)損耗穩(wěn)定,使用溫度范圍也寬,在溫度從 -55℃到+125℃時(shí)容量變化為 0±30ppm/℃,電容量隨頻率的變化小于±0.3ΔC。C0G 電容的漂移或滯后小于±0.05%,相對(duì)大于±2%的薄膜電容來(lái)說(shuō)是可以忽略不計(jì)的。其典型的容量相對(duì)使用壽命的變化小于±0.1%。
C0G 電容器隨封裝形式不同其電容量和介質(zhì)損耗隨頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。C0G 電容器適合用于振蕩器、諧振器的旁路電容,以及高頻電路中的耦合電容。
下圖中,為 1206 封裝、C0G 溫度特性、25V 耐壓、0.22μF 電容的電容值隨溫度的變化曲線(xiàn)。在全部規(guī)格要求的溫度范圍之類(lèi),電容的值為 0.21996μF, 0.22016μF,誤差非常小。

X7R 電容器
X7R 電容器被稱(chēng)為溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器。X7R 電容器溫度特性次于 C0G,當(dāng)溫度在 -55℃到+125℃時(shí)其容量變化為 15%,需要注意的是此時(shí)電容器容量變化是非線(xiàn)性的。
X7R 電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下也是不同的,它隨時(shí)間的變化而變化,大約每 10 年變化 1%ΔC,表現(xiàn)為 10 年變化了約 5%。
X7R 電容器主要應(yīng)用于要求不高的工業(yè)應(yīng)用,并且電壓變化時(shí)其容量變化在可以接受的范圍內(nèi),X7R 的主要特點(diǎn)是在相同的體積下電容量可以做的比較大。
X5R 與 X7R 主要是上限溫度沒(méi)有那么高,也是大量被使用。
為 1206 封裝、X7R 溫度特性、25V 耐壓、0.22μF 電容的電容值隨溫度的變化曲線(xiàn)。在全部規(guī)格要求的溫度范圍之類(lèi),電容的值為 0.204μF, 0.224μF,誤差相對(duì) C0G 大了一個(gè)數(shù)量級(jí),但是溫度特性表現(xiàn)還是非常不錯(cuò)的。

Z5U 電容器
Z5U 電容器稱(chēng)為“通用”陶瓷單片電容器。這里要注意的是 Z5U 使用溫度范圍在+10℃到+85℃之間,容量變化為+22%到 -56%,介質(zhì)損耗為 4%。Z5U 電容器主要特點(diǎn)是它的小尺寸和低成本。對(duì)于上述兩種 MLCC 來(lái)說(shuō)在相同的體積下,Z5U 電容器有的電容量,但它的電容量受環(huán)境和工作條件影響較大,它的老化率也是,可達(dá)每 10 年下降 5%。
盡管它的容量不穩(wěn)定,由于它具有小體積、等效串聯(lián)電感(ESL)和等效串聯(lián)電阻(ESR)低、良好的頻率響應(yīng)等特點(diǎn),使其具有廣泛的應(yīng)用范圍,尤其是在去耦電路中的應(yīng)用。
在一些廠(chǎng)家的已經(jīng)找不到相應(yīng)的選型規(guī)格。下圖為 NP0、X7R、Y5V、Z5U 的溫度特性對(duì)比曲線(xiàn)。

Y5V 電容器
Y5V 電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,Y5V 介質(zhì)損耗為 5%。Y5V 材質(zhì)的電容,溫度穩(wěn)定性不好,溫度變化會(huì)造成容值大幅變化,設(shè)計(jì)時(shí)候一定要考慮到,在 -30℃到 85℃范圍內(nèi)其容量變化可達(dá)+22%到 -82%,Y5V 會(huì)逐漸被溫度特性好的 X7R、X5R 所取代。在一些廠(chǎng)家的已經(jīng)找不到相應(yīng)的選型規(guī)格。下圖為網(wǎng)友實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

C0G、X7R、Z5U、Y5V 的溫度特性、可靠性依次遞減,成本也是依次減低的。在選型時(shí),如果對(duì)工作溫度和溫度系數(shù)要求很低,可以考慮用 Y5V 的,但是一般情況下要用 X7R,要求更高時(shí)必須選擇 C0G 的。一般情況下,MLCC 都設(shè)計(jì)成使 X7R、Y5V 材質(zhì)的電容在常溫附近的容量,容量相對(duì)溫度的變化軌跡是開(kāi)口向下的拋物線(xiàn),隨著溫度上升或下降,其容量都會(huì)下降。
并且 C0G、X7R、Z5U 、Y5V 介質(zhì)的介電常數(shù)也是依次減少的,所以,同樣的尺寸和耐壓下,能夠做出來(lái)的容量也是依次減少的。實(shí)際應(yīng)用中很多公司的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工程師按理論計(jì)算,而不了解 MLCC 廠(chǎng)家的實(shí)際生產(chǎn)狀況,常常列出一些很少生產(chǎn)甚至不存在的規(guī)格,這樣不但造成采購(gòu)成本上升而且影響交期。比如想用 0603/C0G/25V/3300pF 的電容,但是 0603/C0G/25V 的 MLCC 一般只做到 1000pF。

評(píng)論