标签: 陶瓷电容器

三端子电容器（3 Terminal Capacitor）是一种特殊结构的电容器，在普通电容器基础上增加了一个引脚，其中两个引脚贯通了同一电极。虽然这是一个微小的改变，却从结构上缩短了信号环路，使电容器的滤波效果发生了明显的改善。 对于高频电路中的滤波应用，普通电容的引线电感是有害的。三端电容却巧妙地利用引线电感，构成了一个T型低通滤波器，使高频滤波效果大幅改善。如果在三端子电容的两根贯通引线上分别安装一个铁氧体磁珠，则会大大增加T型滤波器的滤波效果，成为一种常见的片状滤波器组件。 1、引线型三端电容器 电容器就像三明治，两个电极之间夹着一块电介质。由于其引线端子部分带有微小的电感（残留电感），作为旁路电容使用时会与地面产生电感。这个残留电感会产生干扰，降低频率性能，表现出V字型插入损耗曲线。 引线型二端子电容器构造 为改善二端子电容器的高频特性，业界对其引线端子的形状进行了改进，三端子电容器因此诞生。 电容器插入损耗频率特性 三端子电容器将两根引线分别连接至电源和信号线的输入、输出端，将相反一侧接地。通过这种连接方式，两根引线侧的引线电感将不进入大地侧，由此可极大地减小接地电感。 引线型三端子电容器构造 此外，由于两根引线侧的引线的电感作用类似T型滤波器的电感，能够起到降低干扰的作用。 2、片状三端子电容器 目前所使用的电容器多为片状多层陶瓷电容器（MLCC）。二端子MLCC夹着电介质薄片，分别与两侧外部电极连接的内部电极交错层叠。由于为片状结构，且无引线，因此该部分没有残留电感。然而，由于其内部还存在微量电感，因此在较高频率下将导致性能下降。 二端子MLCC电容器构造 与引线型的三端子电容器一样，三端子MLCC也可通过改变电极结构提高高频性能。三端子MLCC在芯片两端接地，夹住电介质，使贯通电极与接地电极交互层叠，从而形成类似于穿心电容器的结构。贯通电极的电感与引线型三端子电容器中的情况一样，起到类似于T型滤波器的电感作用，因此可减小残留电感的影响。此外，由于接地端连接距离较短，因此该部分的电感也非常微小。并且，由于接地端连接两端，因此呈并联连接状态，电感也将降低一半。 三端子多层陶瓷电容器构造 比较片状三端子电容器与片状二端子多层电容器发现，两者静电容量相同， 因此在低频范围内特性相同。但是二端子电容器在频率超过10MHz后性能便开始下降，而三端子电容器则在超过100MHz后才会出现性能下降。片状MLCC在一定高频范围内都不会出现性能下降，适用于需要去除高频干扰应用。 通过片状三端子MLCC电容器改善高频特性 实际上，三端子MLCC名为三端子，但实为四端结构。这是因为，虽然四端设计可减少接地端电感，但电气特性方面，无论哪个端子都具备相同电位。 3、三端MLCC安装方法 三端子MLCC具贯通端子与接地端子，因此与普通的二端子电容器相比，安装方法有所不同。 由于半导体器件是精细工艺制造的，要求电源和信号链路元件的引脚都表现出低阻抗。三端子MLCC作为旁路电容器安装时，应在切断信号或电源模式后，将MLCC连接上贯通电极，并在接地端子处准备好接地模式进行连接。为保持阻抗处于较低水平，必须尽量将接地模式短距离连接在稳定的接地层上。 在高速处理器、游戏台CPU/GPU、智能手机等数字设备中，一般使用多层板，这时PCB布线应尽量短，推荐以通孔方式将三端子MLCC连接至接地层。

陶瓷电容器（ceramic capacitor）以电子陶瓷为介质材料，具有使用温度高，比容量大，耐潮湿性好，介质损耗较小，电容温度系数可在大范围内选择等优点，在电子电路中应用广泛。但随时间延长，陶瓷电容器会出现介质老化现象，使用时须引起注意。 电介质的老化 电路应用中，我们使用的大多是2类陶瓷电容器，老化主要是介质特性（NP0、X7R、Z5U、Y5V）所致。介质老化是铁电类介质材料（主要成分为钛酸钡）的一种效应，主要表现为介电常数随时间延长而缓慢降低，老化率是介电常数随时间递减的变化率，与时间成对数关系。 老化率和容值在t小时后的关系可用公式表示： Ct=C10×（1-A／100lgt） 其中： Ct：t小时以后的容值； C10：t0时刻容值，通常选取生产加工完成24h后的容值作为老化时间轴的起点t0时刻时的容值； A：介质老化常数（老化率）； t：电容器所经历的老化时间，从生产过程中最后一次加热结束开始，单位为小时。 因此，在设计低漂移的线路时，要选用低老化率或无老化电容。并且设计师要根据老化率和温度特性（TCC）来选择电容器的最小容值。 电容器去老化 如果电容器储存时间超过1000h后，或经过老化筛选试验后进行检测，电容值超出规范要求时应进行去老化处理：即将电容器加热至高于居里温度的某一温度，则会起到去老化作用，电容器的老化现象消失；当电容器再次冷却时，老化会重新开始。 去老化的常用方法是：在上极限温度（或高于极限温度，最高温度可至150℃）下放置1h，然后室温下保持24h后，再进行检测。 电容器被安装到设备后，如果长期处于未通电状态，电容器也会有老化现象，即电容量会缓慢减少。在设备开机通电瞬间，电容器在电源电场的作用下，介质电耦极子极性因放置时间的延长而发生偏转的部分会瞬间被扭正，即极性排列状态将接近该电容器出厂的状态，电容量将得到一定程定的恢复。 电容器储存 为了减缓老化，陶瓷电容器应应该存放在温度（5～40）℃，相对湿度70％以下环境。只有使用时才打开防潮包装袋，要避免将电容器存放在含二氧化硫和酸性气体等腐蚀性环境中。 如果电容器在发货超过一年后才使用，必须重新检测电容器的电性能，并对可焊性进行检测，合格后才能使用。

在汽车、工业、数据中心和电信行业使用的电源系统中， MLCC 常常用在滤波、振荡、去耦、缓冲和接口电路中，一般要求耐压大于 100V ，同时 ESR 和 ESL 越小越好，取得安规认证是必须的入门证书。 通用电源中，输入端通常采用 MLCC 进行去耦和过滤 EMI ，这里要求 MLCC 具备低 ESR 和低 ESL 。在电源输出端， MLCC 被用于降低输出纹波，以及控制因为高压摆率加载瞬变而导致的输出电压过冲和欠冲，这里要求 MLCC 的耐压要达到 100V 以上。 MLCC 在各种 电源系统中 应用 行业 电路及功能 性能要求 通用电源 输入端去耦、过滤 EMI ，输出端降低纹波，控制因为高压摆率加载瞬变而导致的输出电压过冲和欠冲 。 低 ESR 和低 ESL ，耐压 100V 以上 。 汽车 汽车对 MLCC 要求苛刻，需要在高温、高压及高功率环境下使用，具备更小尺寸 、 更高电容值 来 降低 杂波 并保持操作系统的稳定 ， 以符合轻量化需求。 符合 AEC-Q200 标准基本品质要求 ， 在高温、高压及高功率环境使用 。 - 小型化 、 高容值 、 高可靠性 ； - 低 ESL 、低 ESR 的 X5R 和 X6S 最佳。 工业自动化 电源及逆变器的 AC/DC 转换器、 DC/DC 转换器电路 。 250V 以上耦合电容，低损耗高频 NP0 MLCC 。 能源 作为逆变器的缓冲电容器，用以除去高频噪声成分 。 大容量、高耐纹波性 。 智能终端 智能手机、 GPS 终端的电源端 。 小型化、超薄 3 端子 MLCC ，能有效减少 5G 智能手机应用处理器（ AP ）电源端产生的高频噪音 。 5G 网络 管控 5G 基站电源纹波、负载瞬变和 EMI 等 。 大容量、高可靠性，耐高温，在 125 ℃也能使用 。 汽车对 MLCC 要求苛刻， AEC-Q200 标准为基本品质要求 。 汽车 ADAS 等电子系统的 处理器（ ECU ）繁多， 需要 透过小型化高容值可靠性 的 低 ESL 、低 ESR MLCC 来降低 杂波 并保持操作系统的稳定 ， 在最短的时间内进行检测、分析和计算快速变化的车内外数据。 对于电动汽车， 需要 MLCC 在高温、高压及高功率环境下使用， X7R 和 NPO MLCC 被认为最能够满足许多电动车需求。然而，车身体积和重量总是会影响其整体能源效率，需考量更小尺寸并具备更高电容值的 MLCC 以符合轻量化需求， 实际上只有 X5R 和 X6S MLCC 满足 这些 需求。 在工业自动化中， MLCC 大量应用于电源及逆变器的 AC/DC 转换器、 DC/DC 转换器电路中，例如 AC 线滤波器和一次二次结合的耦合电容，要求 AC 额定电压达到 250V 以上。对于高频开关应用中 MLCC ，一般要求采用低损耗电容器，如采用 1 类介质材料的温度补偿型 NP0 MLCC 。 在能源行业的逆变器电路中，通常会采用一个缓冲电容器来除去高频噪声成分，这就需要采用大容量、高耐纹波性的 MLCC 来应对。 用于 5G 终端和 AIoT 电源系统的 3T MLCC 5G 网络电源数量 显著增加 ， MLCC 使用率 更广 ， 主要用来 管控电源纹波、负载瞬变过冲 / 欠冲和电磁干扰 (EMI) 等。然而， 5G 基站用电路基板和元件发热比 4G 更厉害， 这就要求 安装在周围的 DC 截止用、匹配用 MLCC 电容器也需要经受高温，即使在 125 ℃上限温度也能够使用。 对于 5G 终端和 AIoT 设备 ，小型化、超薄 3 端子 MLCC 电容器（ 3T MLCC ）是理想选择，这能有效减少应用处理器（ AP ）、 SOC 和 GPU 电源端产生的高频噪音。随著终端系统频率提高， 3T MLCC 作为新型式电容器用途将越来越广泛。

陶瓷电容器的绝缘电阻表示当在电容器端子之间施加直流电压 (无纹波) 时，在设定时间 (比如60秒) 之后施加电压和漏电流之间的比率。当一个电容器绝缘电阻的理论值无穷大时，因为实际电容器的绝缘电极之间的电流流量很小，实际电阻值是有限的。上述电阻值称为"绝缘电阻"，并用兆欧 和欧法拉 等单位表示。 绝缘电阻值的性能 当直流电压直接施加在电容器后，突入电流 (也称充电电流) 的流量如下图1所示。随着电容器逐渐被充电，电流呈指数降低。   图1 电流I (t) 随时间的增加而分为三类 (如方程 (1) 所示)，即充电电流Ic (t)、吸收电流Ia (t) 和漏电电流Ir。 I (t)=Ic (t)+Ia (t)+Ir 方程 (1) 充电电流表明电流通过一个理想的电容器。与充电电流相比，吸收电流有一个延迟过程，并且在低频范围内伴随有介电损耗、造成高介电常数电容器 (铁电性电容器) 极性相反并在陶瓷与金属电极界面上发生肖特基障垒。 漏电电流是在吸收电流的影响降低后，在一定阶段出现的常数电流。 因此，下述电流值随施加在电容器上的时间电压量而变化。这意味着，只有在指定电压用途下的定时测量才能确定电容器的绝缘电阻值。 绝缘电阻值 绝缘电阻值以兆欧 或欧姆法拉 等单位表示。 其规定值随电容值而改变。该值用标称电容值和绝缘电阻的乘积 (CR的乘积) 来表示。例如: 当绝缘电阻在10,000MΩ以上时，电容为0.047µF或更小，当绝缘电阻为500ΩF时，其值大于0.047µF。 绝缘电阻值的保证 性能 性能（1） 性能（2） 标准数值 静电容量C≦0.047μF・・・10000MΩ以上 C＞0.047μF・・・500ΩF以上 50ΩF以上 测试条件 测量电压･･･额定电压 充电时间･･･2分钟 测量温度･･･常温 充放电电流･･･50mA以下 测定电压･･･额定电压 充电时间･･･1分钟 测定温度･･･常温 充放电电流･･･50mA以下   计算公式范例 为1µF时 性能（1）的绝缘电阻值 "=500ΩF/1*10 -6 F" "=500Ω/1*10 -6 " "=500Ω*10 6 " " =500MΩ 以上" 性能（2）的绝缘电阻值 "=50ΩF/1*10 -6 F" "=50Ω/1*10 -6 " "=50Ω*10 6 " " =50MΩ 以上"   代表容量值 性能（1） 绝缘电阻值 性能（2） 绝缘电阻值 1μF 500MΩ以上 50MΩ以上 2.2μF 227MΩ以上 22.7MΩ以上 4.7μF 106MΩ以上 10.6MΩ以上 10μF 50MΩ以上 5MΩ以上 22μF - 2.27MΩ以上 47μF - 1.06MΩ以上 100μF - 0.5MΩ以上 如上表所示，电容值越高，其绝缘电阻值越低。 其原因解释如下: 考虑到独石陶瓷电容器可以看作是一个导体，根据施加在其上的电压和电流，利用欧姆定律可以计算出绝缘电阻。   绝缘电阻值R可以用方程 (2) 表示，导体的长度为L，导体的横截面面积为S，电阻率为ρ。 R=ρ • L/S 方程 (2)   同样，电容量C可以用方程 (3) 表示，独石陶瓷电容器两个电极之间的距离 (电介质厚度) 用L表示，内部电极的面积用S表示，介电常数为ε。 C ∝ ε • S/L 方程 (3) 方程 (4) 由方程 (2) 和方程 (3) 得出，由方程 (4) 可知R与C成反比。 R ∝ ρ • ε/C 方程 (4) 绝缘电阻越大表明直流电压下的漏电电流越小。一般情况下，绝缘电阻值越大，电路的精确性越高。从无到有|国内MLCC电容构建产业新格局http://www.mlcc1.com/news/24.html

电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。 下面介绍一下常用电容器的分类和特点： 1． 陶瓷电容器： 用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是：体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大，但损耗和温度系数较大，适用于低频电路。 2． 铝电解电容器： 它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质，插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理，做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性，适于电源滤波或低频电路中，使用时，正、负极不要接反。 3． 云母电容器： 用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是：介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小，适用于高频电路。 4． 纸介电容器： 用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大，适用于低频电路。 5． 钽铌电解电容器： 它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是：体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好，用在要求较高的设备中。 6． 薄膜电容器： 结构相同于纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介质常数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大，可用于高频电路。 7． 金属化纸介电容器： 结构基本相同于纸介电容器，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔，体积小、容里较大，一般用于低频电路。 8． 油浸纸介电容器： 它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高，但体积较大。 在实际应用中，第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器；第二要考虑到电容器的标称容量，允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数；第三对于有正、负极性的电解电容器来说，正、负极在焊接时不要接反。 相关阅读： 从名称认识电容在电路中的作用 为什么电容器变薄了，静电容量却反而增加了呢？ 元器件基础知识：电容器是如何工作的？