原创 NPO C0G X7R

 2012-12-17 11:31  2041 16 16 分类: 工程师职场

http://www.hzlitai.com.cn/article/ARM9-article/cphard/1777.html

http://www.52rd.com/Blog/Detail_RD.Blog_edwardflee_30043.html

在我们选择无极性电容式，不知道大家是否有注意到电容的X5R，X7R，Y5V，COG等等看上去很奇怪的参数，有些摸不着头脑，本人特意为此查阅了相关的文献，现在翻译出来奉献给大家。

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。具体来说，就是：

X7R常用于容量为3300pF~0.33uF的电容，这类电容适用于滤波，耦合等场合，电介质常数比较大，当温度从0°C变化为70°C时，电容容量的变化为±15%；

Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容，温度范围比较宽，随着温度变化，电容容量变化范围为±10%或者+22%/-82%。

对于其他的编码与温度特性的关系，大家可以参考表4-1。例如，X5R的意思就是该电容的正常工作温度为-55°C~+85°C，对应的电容容量变化为±15%。

表4-1 电容的温度与容量误差编码

下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是AVX公司的命名方法，其他公司的产品请参照该公司的产品手册。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。

一 NPO电容器

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。

二 X7R电容器

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。下表给出了X7R电容器可选取的容量范围。

三 Z5U电容器

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起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，使其具有广泛的应用范围。尤其是在退耦电路的应用中。下表给出了Z5U电容器的取值范围。

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%

四 Y5V电容器

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电容器的取值范围如下表所示

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%

贴片电容器命名方法可到AVX网站上找到。

NPO,X7R及Y5V电容的特性及主要用途

NPO的特性及主要用途
属1类陶瓷介质，电气性能稳定，基本上不随时间、温度、电压变化，适用于高可靠、高稳定的高额、特高频场合。
特性：
电容范围 1pF～0.1uF (1±0.2V rms 1MHz)
环境温度： -55℃～+125℃ 组别：CG
温度特性： 0±30ppm/℃
损耗角正切值： 15x10-4
绝缘电阻： ≥10GΩ
抗电强度： 2.5倍额定电压 5秒浪涌电流：≤50毫安

X7R的特性及主要用途
属2类陶瓷介质，电气性能较稳定，随时间、温度、电压的变化，其特性变化不明显，适用于要求较高的耦合、旁路、源波电路以及10兆周以下的频率场合。
特性：
电容范围 300pF～3.3uF (1.0±0.2V rms 1KHz)
环境温度： -55℃～+125℃ 组别：2X1
温度特性： ±15%
损耗角正切值： 100Volts: 2.5% max
50Volts: 2.5% max
25Volts: 3.0% max
16Volts: 3.5% max
10Volts: 5.0% max
绝缘电阻： ≥4GΩ或 ≥100S/C (单位：MΩ)
抗电强度： 2.5倍额定电压 5秒浪涌电流：≤50毫安

Y5V的特性及主要用途
属 2类陶瓷介质，具有很高的介电系数，能较容易做到小体积，大容量，其容量随温度变化比较明显，但成本较低。广泛应用于对容量，损耗要求不高的场合。
特性：
电容范围 1000pF～22uF (0.3V 1KHz)
环境温度： -30℃～+85℃
温度特性： ±22%～-82%
损耗角正切值： 50Volts: 3.5%
25Volts: 5.0%
16Volts: 7.0%
绝缘电阻： ≥4GΩ或 ≥100S/C (单位：MΩ)
抗电强度： 2.5倍额定电压 5秒浪涌电流：≤50毫安

NPO与X7R、X5R、Y5V、Z5U神马的有啥区别？
主要是介质材料不同。不同介质种类由于它的主要极化类型不一样，其对电场变化的响应速度和极化率亦不一样。在相同的体积下的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。介质材料划按容量的温度稳定性可以分为两类，即Ⅰ类陶瓷电容器和Ⅱ类陶瓷电容器， NPO属于Ⅰ类陶瓷，而其他的X7R、X5R、Y5V、Z5U等都属于Ⅱ类陶瓷。

什么是Ⅰ类陶瓷，有什么特点？
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类陶瓷的温度特性怎么表示
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 0 ppm/℃
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是同一种电容吗？
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 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。

什么是Ⅱ类陶瓷，有什么特点？
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之间的区别是什么？
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%。

参考资料：

电容参数：X5R,X7R,Y5V,COG_详解.rar

贴片电容材质NP0、X7R、Y5V、Z5U图解及分析(1).rar

陶瓷电容器基础知识.rar

多层片式陶瓷电容器（贴片电容）选用基本知识.rar

贴片电容的材质规格.rar

本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营
详细出处：http://www.52rd.com/Blog/Detail_RD.Blog_edwardflee_30043.html