KA_IX

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MLCC电容选型以及应用注意事项

2021-6-4 11:34:11 显示全部楼层

片式电容即为SMT电容,目前主要分类为陶瓷电容(MLCC)和钽电容。陶瓷电容又称独石电容,简称MLCC;陶瓷电容是在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极浆材料,叠合后一次烧结为一块不可分割的整体,外面再用树脂包封而成的。

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陶瓷电容

陶瓷电容具有小体积、大容量、Q值高、高可靠和耐高温等优点,但同时具有容量误差较大、温度系数高的缺点。一般用在噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路等。

陶瓷电容的基本结构:

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陶瓷电容材质分类可分为C0G电容、X7R电容、Z5U电容、Y5V电容等不同的介质,其中C0G(NP0)具有高温度补偿特性,适合用于振荡器、谐振器的旁路电容,以及高频电路中的耦合电容;X7R电容是温度稳定型陶瓷电容,温度特性次于C0G,适合要求不高的工业应用;Z5U电容的特点是小尺寸和低成本,适合去耦电路;Y5V电容温度特性最差,但容量大,可取代低容铝电解电容。

陶瓷电容在应用中的选型以及应用注意事项:

1、 选型:


A、容量与误差:实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围。一般常见的容量误差有:J级±5%,K级±10%,M级±20%;
B、 额定工作电压:在电路能够长期稳定工作的最大直流电压,器件选型时,需要降额使用;
C、 温度系数:正常情况下,温度系数越小越好;但这个指标可以结合产品实际的应用环境;
2、 应用:

A、高压陶瓷电容存在压电效应,在使用时需要重点关注该现象;
B、 由于陶瓷电容较为脆弱,易机械损坏,故PCB layout过程中,需要重点关注存在机械应力的位置,同时也需要关注制程中的其他应力可能导致陶瓷电容损坏;
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C、陶瓷电容常见的失效模式为短路,主要的原因为陶瓷电容是由若干片陶瓷薄膜坯压制而成,当因出现内部烧毁导致陶瓷薄膜进行短路现象。另外比较常见的是机械应力导致的失效模式,主要呈现为开路状态,原因在于焊点断裂。

钽电容全称是钽电解电容,通常是将钽粉压制为型,在高温炉中烧结成阳极体,其电介质是将阳极体放入酸中赋能,形成多孔性非晶型氧化钽介质膜,其工作电解质为硝酸猛溶液经高温分解形成氧化猛,通过石墨层作为引出连接用。

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钽电容

钽电容具有小体积(钽氧化膜的介电常数比铝氧化膜的介电常数高)、大容量、耐高温(无电解液)、寿命长、ESR小,但同时具有耐压低、电流小、价格高的缺点。一般用在电路大容量滤波电路等。

钽电容的基本结构:

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钽电容其介质材料是五氧化二钽,阳极是烧结形成的金属钽块,由钽丝引出,传统的负极是固态氧化猛,目前最新的是采用聚合物作为负极材料,性能优于氧化猛。

钽电容在应用中的选型以及应用注意事项:

1、 选型
A、容值:可参考陶瓷电容的选型;
B、 位置:需要接产品的需求进行设计,关键在于需要考虑工作温度,浪涌电流/电压等指标;
C、 耐压:切勿超电压使用,一般需要降额使用;15V以上直流电压滤波不建议采用钽电容,特别在上下电较快的输入口处;低压但上下电较快的场合需要采取缓启动电路或尽量不采用钽电容;

2、应用
A、钽电容的漏电流会随使用温度的增加而增加,高温漏电流变化大的产品在高温状态会由于自己产生热量的不断积累而最终出现击穿现象,因此选型时需要考虑其漏电流的大小;
B、钽电容具有“自愈”特性;
C、钽电容失效模式为电参数变化失效、短路失效和开路失效;主要的失效模式是短路,其机理是由于氧化膜缺陷,钽块与阳极引出线接触产生相对位移,阳极引出钽丝与氧化膜颗粒接触等,大部分钽电容失效是灾难性的,可能发生烧毁,爆炸;
D、钽电容存在极性;
E、钽电容PCB layout尽量远离热源。
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