GigaOhm

Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)

Многослойные керамические конденсаторы (Multilayer Ceramic Capacitors, MLCC) представляют собой наиболее быстро растущий рынок, по сравнению с остальными типами конденсаторов. В свою очередь чип MLCC конденсаторы играют решающую роль в технологии поверхностного монтажа с момента их появления. MLCC конденсаторы имеют ценные особенности, которые обеспечивают их широкое распространение. Среди таких особенностей можно отметить: высокую удельную емкость, широкий диапазон номинальных емкостей, широкий диапазон рабочих напряжений, стандартный набор типоразмеров, позволяющий легко использовать аналоги различных фирм производителей.

Основные параметры MLCC конденсаторов

Номинальная емкость (capacitance value) (пФ/нФ/мкФ).

Является основным параметром конденсатора. Емкость конденсаторов может изменяться под действием различных факторов.

Начальная точность емкости (capacitance tolerance) (%)

Начальная точность емкости характеризует максимальное отклонение емкости от номинального значения. В таблице ниже приведены применяемые стандартные обозначения и соответствующие им значения начальной точности емкости.


Символ
обозначения
Начальная
точность емкости
A ±0.05pF
B(Ж) ±0.10pF
C(У) ±0.25pF
D(Д) ±0.5pF
E ±0.5%
F ±1%
G ±2%
H ±2.5%
J(И) ±5%
K(С) ±10%
L ±15%
M(В) ±20%
N(Ф) ±30%
P -0%/+100%
S -20%/+50%
W -0%/+200%
X -20%/+40%
Z -20%/+80%

Рабочее напряжение (rated voltage) (В)

Характеризует постоянное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору без потери его эксплуатационных свойств во всем диапазоне рабочих температур. MLCC-конденсаторы при определенных условиях способны выдерживать напряжения значительно превышающие рабочее напряжение.

Температурный коэффициент емкости ТКЕ (temperature coefficient) (ppm/°С)

ТКЕ характеризует изменение емкости при росте температуры. Измеряется в ppm/°С (одна миллионная часть (10-6) на градус).

Графики зависимости емкости от температуры для различных типов диэлектриков
Графики зависимости емкости от температуры для различных типов диэлектриков

Классификация керамических конденсаторов согласно стандарта EIA RS-198.

Class 1

Керамические конденсаторы класса 1 являются наиболее стабильными в отношении температуры. Они имеют высокую добротность, низкие диэлектрические потери, практически линейную зависимость температурного коэффициента и их свойства слабо зависят от частоты в пределах рабочего диапазона.

Такие конденсаторы находят применение во времязадающих цепях и фильтрах, а также в схемах температурной компенсации.

Конденсаторы класса 1 по стандарту EIA RS-198 обозначаются с помощью трех символов, характеризующих параметр ТКЕ:


Первый символ Второй символ Третий символ
ТКЕ Множитель ТКЕ Допуск ТКЕ
Обозначение Значение,
ppm/°С
Обозначение Значение Обозначение Значение,
ppm/°С
C 0,0 0 -1 G ±30
B 0,3 1 -10 H ±60
L 0,8 2 -100 J ±120
A 0,9 3 -1000 K ±250
M 1,0 4 1 L ±500
P 1,5 6 10 M ±1000
R 2,2 7 100 N ±2500
S 3,3 8 1000
T 4,7
V 5,6
U 7,5
*все значения для диапазона 25-85°С

Class 2

В керамических конденсаторах класса 2 используется диэлектрик с большей удельной емкостью, чем у конденсаторов класса 1 и поэтому такие конденсаторы имеют лучшую объемную эффективность (большие значения емкости при малых размерах), но при этом худшую точность и стабильность. Кроме того, данный диэлектрик характеризуется нелинейным изменением емкости при изменении температуры. Емкость также зависит от прикладываемого напряжения.

Они применяются в приложениях, где требуется сохранить определенное минимальное значение емкости, например, в буферных (buffer), блокировочных (by-pass), разделительных (coupling), развязывающих (decoupling) и дифференциальных цепях. Классическое применение – микрофоны.

Конденсаторы класса 2 по стандарту EIA RS-198 обозначаются исходя из диапазона изменения емкости от температуры.:


Первый символ Второй символ Третий символ
Нижняя граница
рабочей температуры
Верхняя граница
рабочей температуры
Максимальное изменение
емкости от температуры
Обозначение Значение,
°С
Обозначение Значение,
°С
Обозначение Значение,
%
X -55°C 2 +45°C A ±1.0%
Y -30°C 4 +65°C B ±1.5%
Z +10°C 5 +85°C C ±2.2%
6 +105°C D ±3.3%
7 +125°C E ±4.7%
8 +150°C F ±7.5%
9 +200°C P ±10.0%
R ±15.0%
S ±22.0%
T +22%, -33%
U +22%, -56%
V +22%, -82%

Особенности измерения емкости MLCC-конденсаторов

При измерении емкости MLCC-конденсаторов часто возникают вопросы к точности полученных результатов. Для прояснения ситуации нам необходимо обратиться к особенностям диэлектриков. Диэлектрик конденсаторов 2 класса имеет ферримагнитные свойства. При изменении температуры значение диэлектрической проницаемости изменяется. Соответственно, во время измерения температура должна находиться в пределах, оговоренных производителем в документации. Кроме того, могут оговариваться и параметры влажности и давления. Однако для качественных измерений перечисленных требований недостаточно. Сам по себе процесс ориентации доменов в диэлектрике является достаточно медленным процессом, а значит не только в момент измерения необходимо поддерживать температуру, но и до измерения конденсаторы должны быть выдержаны при заданной температуре. Еще одной важной особенностью измерения емкости является выбор тестового напряжения. В данном случае проявляется эффект смещения при постоянном токе (DC-bias). В итоге разные измерительные приборы будут давать различные данные. Особенно это заметно на примере конденсаторов большой емкости.

Случайная фраза

В лепешку разобьюсь, а до земли долечу!