(1) 容量與誤差:實際電容量和標稱電容量允許的最大偏差范圍.一般使用的容量誤差有:J級±5%,K級±10%,M級±20%.
精密電容器的允許誤差較小,而電解電容器的誤差較大,它們采用不同的誤差等級.
常用的電容器其精度等級和電阻器的表示方法相同.用字母表示:D級—±0.5%;F級—±1%;G級—±2%;J級—±5%;K級—±10%;M級—±20%.
(2) 額定工作電壓:電容器在電路中能夠長期穩定、可靠工作,所承受的最大直流電壓,又稱耐壓.對于結構、介質、容量相同的器件,耐壓越高,體積越大.
(3) 溫度系數:在一定溫度范圍內,溫度每變化1℃,電容量的相對變化值.溫度系數越小越好.
(4) 絕緣電阻:用來表明漏電大小的.一般小容量的電容,絕緣電阻很大,在幾百兆歐姆或幾千兆歐姆.電解電容的絕緣電阻一般較小.相對而言,絕緣電阻越大越好,漏電也小.
(5) 損耗:在電場的作用下,電容器在單位時間內發熱而消耗的能量.這些損耗主要來自介質損耗和金屬損耗.通常用損耗角正切值來表示.
(6) 頻率特性:電容器的電參數隨電場頻率而變化的性質.在高頻條件下工作的電容器,由于介電常數在高頻時比低頻時小,電容量也相應減小.損耗也隨頻率的升高而增加.另外,在高頻工作時,電容器的分布參數,如極片電阻、引線和極片間的電阻、極片的自身電感、引線電感等,都會影響電容器的性能.所有這些,使得電容器的使用頻率受到限制.
不同材質電容器,最高使用頻率不同.COG(NPO)材質特性溫度頻率穩定性最好,X7R次之,Y5V(Z5U)最差.
敝司江門三巨電子,專業提供貼片電容和壓敏電阻電子元器件,歡迎咨詢產品和進行技術交流!
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如何理解電容器的靜電容量
HOW TO UNDERSTAND THE CAPACITANCE
A.電容量
電容器的基本特性是能夠儲存電荷(Q),而Q值與電容量(C)和外加電壓(V)成正比.
Q = CV
因此充電電流被定義為:
= dQ/dt = CdV/dt
當外加在電容器上的電壓為1伏特,充電電流為1安培,充電時間為1秒時,我們將電容量定義為1法拉.
C = Q/V = 庫侖/伏特 = 法拉
由于法拉是一個很大的測量單位,在實際使用中很難達到,因此通常采用的是法拉的分數,即:
皮法(pF) = 10-12F
納法(nF) = 10-9F
微法(mF)= 10-6F
B.電容量影響因素
對于任何給定的電壓,單層電容器的電容量正比于器件的幾何尺寸和介電常數:
C = KA/f(t)
K = 介電常數
A = 電極面積
t = 介質層厚度
f = 換算因子
在英制單位體系中,f = 4.452,尺寸A和t的單位用英寸,電容量用皮法表示.單層電容器為例,電極面積1.0×1.0″,介質層厚度0.56″,介電常數2500,
C = 2500(1.0)(1.0)/4.452(0.56)= 10027 pF
如果采用公制體系,換算因子f = 11.31,尺寸單位改為cm,
C = 2500(2.54)(2.54)/11.31(0.1422)= 10028 pF
正如前面討論的電容量與幾何尺寸關系,增大電極面積和減小介質層厚度均可獲得更大的電容量.然而,對于單層電容器來說,無休止地增大電極面積或減小介質層厚度是不切實際的.因此,平行列陣迭片電容器的概念被提出,用以制造具有更大比體積電容的完整器件.
在這種“多層”結構中,由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質層非常薄,電極面積A得以大大增加,因此電容量C會隨著因子N(介質層數)的增加和介質層厚度t’的減小而增大.這里A’指的是交迭電極的重合面積.
C = KA’N/4.452(t’)
以前在1.0×1.0×0.56″的單片電容器上所獲得的容量,現在如果采用相同的介質材料,以厚度為0.001″的30層介質相迭加成尺寸僅為0.050×0.040×0.040″的多層元件即可獲得(這里重合電極面積A’為0.030×0.020″).
C = 2500(0.030)(0.020)30/4.452(0.01)= 10107 pF
上面的實例表明在多層結構電容器尺寸相對于單層電容器小700倍的情況下仍能提供相同的電容量.因此通過優化幾何尺寸,選擇有很高介電常數和良好電性能(能在形成薄層結構后保持良好的絕緣電阻和介質強度)的介質材料即可設計和制造出具有最大電容量體積系數的元件.
HOW TO UNDERSTAND THE CAPACITANCE
A.電容量
電容器的基本特性是能夠儲存電荷(Q),而Q值與電容量(C)和外加電壓(V)成正比.
Q = CV
因此充電電流被定義為:
= dQ/dt = CdV/dt
當外加在電容器上的電壓為1伏特,充電電流為1安培,充電時間為1秒時,我們將電容量定義為1法拉.
C = Q/V = 庫侖/伏特 = 法拉
由于法拉是一個很大的測量單位,在實際使用中很難達到,因此通常采用的是法拉的分數,即:
皮法(pF) = 10-12F
納法(nF) = 10-9F
微法(mF)= 10-6F
B.電容量影響因素
對于任何給定的電壓,單層電容器的電容量正比于器件的幾何尺寸和介電常數:
C = KA/f(t)
K = 介電常數
A = 電極面積
t = 介質層厚度
f = 換算因子
在英制單位體系中,f = 4.452,尺寸A和t的單位用英寸,電容量用皮法表示.單層電容器為例,電極面積1.0×1.0″,介質層厚度0.56″,介電常數2500,
C = 2500(1.0)(1.0)/4.452(0.56)= 10027 pF
如果采用公制體系,換算因子f = 11.31,尺寸單位改為cm,
C = 2500(2.54)(2.54)/11.31(0.1422)= 10028 pF
正如前面討論的電容量與幾何尺寸關系,增大電極面積和減小介質層厚度均可獲得更大的電容量.然而,對于單層電容器來說,無休止地增大電極面積或減小介質層厚度是不切實際的.因此,平行列陣迭片電容器的概念被提出,用以制造具有更大比體積電容的完整器件.
在這種“多層”結構中,由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質層非常薄,電極面積A得以大大增加,因此電容量C會隨著因子N(介質層數)的增加和介質層厚度t’的減小而增大.這里A’指的是交迭電極的重合面積.
C = KA’N/4.452(t’)
以前在1.0×1.0×0.56″的單片電容器上所獲得的容量,現在如果采用相同的介質材料,以厚度為0.001″的30層介質相迭加成尺寸僅為0.050×0.040×0.040″的多層元件即可獲得(這里重合電極面積A’為0.030×0.020″).
C = 2500(0.030)(0.020)30/4.452(0.01)= 10107 pF
上面的實例表明在多層結構電容器尺寸相對于單層電容器小700倍的情況下仍能提供相同的電容量.因此通過優化幾何尺寸,選擇有很高介電常數和良好電性能(能在形成薄層結構后保持良好的絕緣電阻和介質強度)的介質材料即可設計和制造出具有最大電容量體積系數的元件.
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@xhsanjv
如何理解電容器的靜電容量HOWTOUNDERSTANDTHECAPACITANCEA.電容量電容器的基本特性是能夠儲存電荷(Q),而Q值與電容量(C)和外加電壓(V)成正比.Q=CV因此充電電流被定義為:=dQ/dt=CdV/dt當外加在電容器上的電壓為1伏特,充電電流為1安培,充電時間為1秒時,我們將電容量定義為1法拉.C=Q/V=庫侖/伏特=法拉由于法拉是一個很大的測量單位,在實際使用中很難達到,因此通常采用的是法拉的分數,即:皮法(pF)=10-12F納法(nF)=10-9F微法(mF)=10-6FB.電容量影響因素對于任何給定的電壓,單層電容器的電容量正比于器件的幾何尺寸和介電常數:C=KA/f(t)K=介電常數A=電極面積t=介質層厚度f=換算因子在英制單位體系中,f=4.452,尺寸A和t的單位用英寸,電容量用皮法表示.單層電容器為例,電極面積1.0×1.0″,介質層厚度0.56″,介電常數2500,C=2500(1.0)(1.0)/4.452(0.56)=10027pF如果采用公制體系,換算因子f=11.31,尺寸單位改為cm,C=2500(2.54)(2.54)/11.31(0.1422)=10028pF正如前面討論的電容量與幾何尺寸關系,增大電極面積和減小介質層厚度均可獲得更大的電容量.然而,對于單層電容器來說,無休止地增大電極面積或減小介質層厚度是不切實際的.因此,平行列陣迭片電容器的概念被提出,用以制造具有更大比體積電容的完整器件.在這種“多層”結構中,由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質層非常薄,電極面積A得以大大增加,因此電容量C會隨著因子N(介質層數)的增加和介質層厚度t’的減小而增大.這里A’指的是交迭電極的重合面積.C=KA’N/4.452(t’) 以前在1.0×1.0×0.56″的單片電容器上所獲得的容量,現在如果采用相同的介質材料,以厚度為0.001″的30層介質相迭加成尺寸僅為0.050×0.040×0.040″的多層元件即可獲得(這里重合電極面積A’為0.030×0.020″).C=2500(0.030)(0.020)30/4.452(0.01)=10107pF上面的實例表明在多層結構電容器尺寸相對于單層電容器小700倍的情況下仍能提供相同的電容量.因此通過優化幾何尺寸,選擇有很高介電常數和良好電性能(能在形成薄層結構后保持良好的絕緣電阻和介質強度)的介質材料即可設計和制造出具有最大電容量體積系數的元件.
只問一句:為什么多層陶瓷電容也叫獨石電容.
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何理解溫度特性TCC
HOW TO UNDERSTAND THE TCC
如何理解溫度特性TCC.pdf
A．溫度系數(容量—溫度特性):
通過調整配方將居里點尖峰移至室溫附近的高K介質在25℃時展現出極高的介電常數,但同時,不管是升溫還是降溫,K值都會出現非常大的變化.而低K介質,其配方系統使得居里尖峰被壓低和寬化,因此能如人們所希望的那樣表現出更佳的穩定性.
Ⅰ類瓷的溫度系數(T.C.)用ppm/℃表示,而Ⅱ類瓷用%ΔC.測量溫度系數的方法是將片式電容器樣品置于溫度可控的溫度實驗室或“T.C.”實驗室中,精確地讀取不同溫度(通常為-55℃、25℃、125℃)下的電容量.顯然,精密的夾具和測試儀器就變得非常重要了,特別是測量小電容量時,其ppm/℃數值非常小,容量較基準值的變化往往遠小于1皮法.由于存在去老化性,因此在測高K的Ⅱ類介質時就必須注意.如果在加熱過程中對去老化的樣品進行測量,其T.C.結果肯定是錯誤的;所以T.C.測量必須在對電容器去老化后至少一個小時才能進行.
采用下面的表達式就可以計算出任何給定的溫度范圍內Ⅰ類介質的溫度系數,單位為ppm/℃:
T.C.(ppm/℃) = [(C2 – C1) / C1(T2 – T1)]106
這里: C1 = T1下的電容量
C2 = T2下的電容量
且 T2 > T1
舉例:某一樣品的電容量測量值如下:
-55℃,1997 pF
25℃,2000 pF
125℃,2004 pF
則-55℃到25℃范圍內的T.C.斜率為:
T.C. = [(2000-1997)106] / 1997[25-(-55)] = 18.7 ppm/℃
25℃到125℃范圍內的T.C.斜率為:
T.C. = [(2004-2000)106] / 2000(125-25) = 20.0 ppm/℃
Ⅱ類介質的溫度系數是以在室溫基準值上變化的百分數來表示的,其變化量較線性介質大了好幾個數量級.
B．介質的分類
Ⅰ類介質由于其采用非鐵電(順電)配方,以TiO2為主要成分(介電常數小于150),因此具有最穩定的性能.通過添加少量其他(鐵電體)氧化物,如CaTiO3 或SrTiO3,構成“擴展型”溫度補償陶瓷則可表現出近似線性的溫度系數,介電常數增加至500.兩種類型的介質都適用于電路中對穩定性要求很高的電容器,即介電常數無老化或老化可忽略不計,低損耗(DF<0.001,或對于擴展型T.C.介質DF<0.002),容量或介質損耗隨電壓或頻率的變化為零或可忽略不計以及線性溫度特性不超出規定的公差.
用“字母—數字—字母”這種代碼形式來表示Ⅰ類陶瓷溫度系數的方法已經被廣泛應用,并被美國電子工業協會(EIA)標準198所采用.
HOW TO UNDERSTAND THE TCC
如何理解溫度特性TCC.pdf
A．溫度系數(容量—溫度特性):
通過調整配方將居里點尖峰移至室溫附近的高K介質在25℃時展現出極高的介電常數,但同時,不管是升溫還是降溫,K值都會出現非常大的變化.而低K介質,其配方系統使得居里尖峰被壓低和寬化,因此能如人們所希望的那樣表現出更佳的穩定性.
Ⅰ類瓷的溫度系數(T.C.)用ppm/℃表示,而Ⅱ類瓷用%ΔC.測量溫度系數的方法是將片式電容器樣品置于溫度可控的溫度實驗室或“T.C.”實驗室中,精確地讀取不同溫度(通常為-55℃、25℃、125℃)下的電容量.顯然,精密的夾具和測試儀器就變得非常重要了,特別是測量小電容量時,其ppm/℃數值非常小,容量較基準值的變化往往遠小于1皮法.由于存在去老化性,因此在測高K的Ⅱ類介質時就必須注意.如果在加熱過程中對去老化的樣品進行測量,其T.C.結果肯定是錯誤的;所以T.C.測量必須在對電容器去老化后至少一個小時才能進行.
采用下面的表達式就可以計算出任何給定的溫度范圍內Ⅰ類介質的溫度系數,單位為ppm/℃:
T.C.(ppm/℃) = [(C2 – C1) / C1(T2 – T1)]106
這里: C1 = T1下的電容量
C2 = T2下的電容量
且 T2 > T1
舉例:某一樣品的電容量測量值如下:
-55℃,1997 pF
25℃,2000 pF
125℃,2004 pF
則-55℃到25℃范圍內的T.C.斜率為:
T.C. = [(2000-1997)106] / 1997[25-(-55)] = 18.7 ppm/℃
25℃到125℃范圍內的T.C.斜率為:
T.C. = [(2004-2000)106] / 2000(125-25) = 20.0 ppm/℃
Ⅱ類介質的溫度系數是以在室溫基準值上變化的百分數來表示的,其變化量較線性介質大了好幾個數量級.
B．介質的分類
Ⅰ類介質由于其采用非鐵電(順電)配方,以TiO2為主要成分(介電常數小于150),因此具有最穩定的性能.通過添加少量其他(鐵電體)氧化物,如CaTiO3 或SrTiO3,構成“擴展型”溫度補償陶瓷則可表現出近似線性的溫度系數,介電常數增加至500.兩種類型的介質都適用于電路中對穩定性要求很高的電容器,即介電常數無老化或老化可忽略不計,低損耗(DF<0.001,或對于擴展型T.C.介質DF<0.002),容量或介質損耗隨電壓或頻率的變化為零或可忽略不計以及線性溫度特性不超出規定的公差.
用“字母—數字—字母”這種代碼形式來表示Ⅰ類陶瓷溫度系數的方法已經被廣泛應用,并被美國電子工業協會(EIA)標準198所采用.
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陶瓷電容的等效串聯電阻損耗
在選用射頻片狀陶瓷電容時,等效串聯電阻(ESR)常常是最重要參數.ESR通常以毫歐姆為單位,是電容的介質損耗(Rsd)和金屬損耗(Rsm)的綜合(ESR＝Rsd+Rsm).事實上所有射頻線路都用到陶瓷電容,所以評估陶瓷電容損耗對線路性能的影響是十分重要的.
低損耗射頻電容的優點
在所有射頻電路設計中,選用低損耗(超低ESR)片狀電容都是一項重要考慮.以下是幾種應用中低損耗電容的優點.在手持便攜式發射設備的末級功率放大器內使用低損耗電容作場效應晶體管源極旁路和漏極耦合,可以延長電池壽命.ESR高的電容增加I2ESR損耗,浪費電池能量.
使用低損耗電容產品使射頻功率放大器更容易提高功率輸出和和效率.例如,用低損耗射頻片狀電容作耦合,可以實現最大的放大器功率輸出和效率.對于目前的射頻半導體設備,例如便攜手持設備的單片微波集成電路,尤其是如此.許多這種設備的輸入阻抗極低,因此輸入匹配電路中電容的ESR損耗在全部網絡的阻抗中占了很大的百分比.如果設備輸入阻抗是1歐姆而電容ESR是0.8歐姆,約40%的功率將由于ESR損耗而被電容消耗掉.這將減低效率和輸出功率.高射頻功率應用也需要低損耗電容,這方面的典型應用是要使一個高射頻功率放大器和動態阻抗相匹配.例如半導體等離子爐需要高射頻功率匹配,設計匹配網絡時使用了電容.負載從接近零的低阻抗大幅度擺動到接近開路,導致匹配網絡中產生大電流,使電容負荷劇增.這種情況使用超低損耗電容,例如ATC的100系列陶瓷電容,最為理想.發熱控制,特別是在高射頻功率情況下,和元件ESR直接有關.這種情況下的電容功率耗散可以經由I2ESR 損耗計算出來.低損耗電容產品在這些線路中能減少發熱,使線路發熱問題更容易控制.
使用低損耗電容可增加小信號放大器的有效增益和效率.設計低噪聲放大器(LNA)時使用低損耗陶瓷電容可以把熱噪聲(KTB)減到最小.使用超低損耗電容也可很容易地改善信噪比和總體噪聲溫度.設計濾波網絡時使用低損耗陶瓷電容能把輸入頻帶插入損耗(S21)減到最小,而且使濾波曲線更接近矩形,折返損耗性能更好.MRI成象線圈的陶瓷電容必須是超低損耗.這些電容和MRI線圈相接,線圈是調諧電路的一部分.因為MRI 掃描器要檢測極弱的信號,線圈的損耗必須很低,一般在幾個毫歐姆的量級.如果ESR損耗超過這個量級,而設計者沒有采取措施降低損耗,成象分辨率就會降低.ATC100系列陶瓷電容組具有超低損耗,因而經常用于線圈電路.這些電容組在諧振電路中發揮功能,卻不增加整個線路的損耗.
歡迎大家參與討論!
在選用射頻片狀陶瓷電容時,等效串聯電阻(ESR)常常是最重要參數.ESR通常以毫歐姆為單位,是電容的介質損耗(Rsd)和金屬損耗(Rsm)的綜合(ESR＝Rsd+Rsm).事實上所有射頻線路都用到陶瓷電容,所以評估陶瓷電容損耗對線路性能的影響是十分重要的.
低損耗射頻電容的優點
在所有射頻電路設計中,選用低損耗(超低ESR)片狀電容都是一項重要考慮.以下是幾種應用中低損耗電容的優點.在手持便攜式發射設備的末級功率放大器內使用低損耗電容作場效應晶體管源極旁路和漏極耦合,可以延長電池壽命.ESR高的電容增加I2ESR損耗,浪費電池能量.
使用低損耗電容產品使射頻功率放大器更容易提高功率輸出和和效率.例如,用低損耗射頻片狀電容作耦合,可以實現最大的放大器功率輸出和效率.對于目前的射頻半導體設備,例如便攜手持設備的單片微波集成電路,尤其是如此.許多這種設備的輸入阻抗極低,因此輸入匹配電路中電容的ESR損耗在全部網絡的阻抗中占了很大的百分比.如果設備輸入阻抗是1歐姆而電容ESR是0.8歐姆,約40%的功率將由于ESR損耗而被電容消耗掉.這將減低效率和輸出功率.高射頻功率應用也需要低損耗電容,這方面的典型應用是要使一個高射頻功率放大器和動態阻抗相匹配.例如半導體等離子爐需要高射頻功率匹配,設計匹配網絡時使用了電容.負載從接近零的低阻抗大幅度擺動到接近開路,導致匹配網絡中產生大電流,使電容負荷劇增.這種情況使用超低損耗電容,例如ATC的100系列陶瓷電容,最為理想.發熱控制,特別是在高射頻功率情況下,和元件ESR直接有關.這種情況下的電容功率耗散可以經由I2ESR 損耗計算出來.低損耗電容產品在這些線路中能減少發熱,使線路發熱問題更容易控制.
使用低損耗電容可增加小信號放大器的有效增益和效率.設計低噪聲放大器(LNA)時使用低損耗陶瓷電容可以把熱噪聲(KTB)減到最小.使用超低損耗電容也可很容易地改善信噪比和總體噪聲溫度.設計濾波網絡時使用低損耗陶瓷電容能把輸入頻帶插入損耗(S21)減到最小,而且使濾波曲線更接近矩形,折返損耗性能更好.MRI成象線圈的陶瓷電容必須是超低損耗.這些電容和MRI線圈相接,線圈是調諧電路的一部分.因為MRI 掃描器要檢測極弱的信號,線圈的損耗必須很低,一般在幾個毫歐姆的量級.如果ESR損耗超過這個量級,而設計者沒有采取措施降低損耗,成象分辨率就會降低.ATC100系列陶瓷電容組具有超低損耗,因而經常用于線圈電路.這些電容組在諧振電路中發揮功能,卻不增加整個線路的損耗.
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