電容1——電容的分類

2021-01-15 硬體十萬個為什麼

什麼是電容?

電容是最基本的電子元器件

電容就是兩塊導體中間夾著一塊絕緣體構成的電子元件,就像三明治一樣。電容是電子設備中最基礎也是最重要的元件之一。電容的產量佔全球電子元器件產品(其它的還有電阻、電感等)中的40%以上。基本上所有的電子設備,小到閃盤、數位相機,大到太空梭、火箭中都可以見到它的身影。作為一種最基本的電子元器件,電容對於電子設備來說就象食品對於人一樣不可缺少。

小小一顆電容卻是一個國家工業技術能力的完全體現,尤其是高檔電容所代表的是本國精密加工、化工、、材料、基礎研究的水平(美國、日本是世界上電容設計研究能力最高的兩個國家)大家千萬別小看它,其高檔產品的設計製造要求甚至不亞於CPU。同樣是這棵不起眼的電容,上到神五,下到U盤,可以說有 電源的地方就有它。

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電容是無處不在的

電容的用途非常多,主要有如下幾種:

1.隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。

2.旁路(去耦):為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。

3.耦合:作為兩個電路之間的連接,允許交流信號通過並傳輸到下一級電路

4.濾波:這個對DIY而言很重要顯卡上的電容基本都是這個作用。

5.溫度補償:針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來的影響,而進行補償,改善電路的穩定性。

6.計時:電容器與電阻器配合使用,確定電路的時間常數。

7.調諧:對與頻率相關的電路進行系統調諧,比如手機、收音機、電視機。

8.整流:在預定的時間開或者關半閉導體開關元件。

9.儲能:儲存電能,用於必須要的時候釋放。例如相機閃光燈,加熱設備等等。(如今某些電容的儲能水平已經接近鋰電池的水準,一個電容儲存的電能可以供一個手機使用一天。

陶瓷電容常用在超高頻器件例如GPU上

無機介質電容器:包括大家熟悉的陶瓷電容以及雲母電容,在CPU上我們會經常看到陶瓷電容。陶瓷電容的綜合性能很好,可以應用GHz級別的超高頻器件上,比如CPU/GPU。當然,它的價格也很貴。

有機介質電容器:例如薄膜電容器,這類電容經常用在音箱上,其特性是比較精密、耐高溫高壓。

雙電層電容器:這種電容的電容量特別大,可以達到幾百f(f=法,電容量單位,1f=1000000μf)。因此這種電容可以做UPS的電池用,作用是儲存電能。說句題外話,如果把地球算做一個孤立導體的話,那麼它的容量只有700μf,還不如主板上用的一個鋁電容。

電解電容器:由於主板、顯卡等產品使用的基本都是電解電容,因此這是我們要講的重點。大家熟悉的鋁電容,鉭電容其實都是電解電容。如果說電容是電子元器件中最重要和不可取代的元件的話,那麼電解電容器又在整個電容產業中佔據了半壁江山。我國電解電容年產量300億隻,且年平均增長率高達30%,佔全球電解電容產量的1/3以上。

大家別小看電解電容,它其實是一個國家的工業能力和技術水平的反映。世界上最先進的電解電容的設計和生產國是美國和日本,頂級的電解電容器的生產工藝要求非常高,別看我國電解電容產量這麼高,可是各項核心技術都掌握在其它國家手裡,我國也就能算來料加工的「世界工廠」而已,自主力量還很薄弱,並且生產的產品也都以低檔的為主。

電解電容器特點一:單位體積的電容量非常大,比其它種類的電容大幾十到數百倍。

電解電容器特點二:額定的容量可以做到非常大,可以輕易做到幾萬μf甚至幾f(但不能和雙電層電容相比)。

電解電容器特點三:價格比其它種類具有壓倒性優勢,因為電解電容的組成材料都是普通的工業材料,比如鋁等等。製造電解電容的設備也都是普通的工業設備,可以大規模生產,成本相對比較低。

目前,新型的電解電容發展的非常快,某些產品的性能已達到無機電容器的水準,電解電容正在替換某些無機和有機介質電容器。電解電容的使用範圍相當廣泛,基本上,有電源的設備都會使用到電解電容。例如通訊產品,數碼產品,汽車上音響、發動機、ABS、GPS、電子噴油系統以及幾乎所有的家用電器。由於技術的進步,如今在小型化要求較高的軍用電子對抗設備中也開始廣泛使用電解電容。

電解電容的分類,傳統的方法都是按陽極材質,比如說鋁或者鉭。所以,電解電容按陽極分,為以下幾種:


1.鋁電解電容。不管是SMT貼片工藝的(上圖左,就是大家說的「貼片電容」,識別方式是底坐有黑色橡膠),還是直插式的,或者有塑料表皮的(上圖右就是直插式有塑料表皮的,這個被很多人認為是「電解電容」),只要它們的陽極材質是鋁,那麼他們就都叫做鋁電解電容。電容的封裝方式和電容的品質本身並無直接聯繫,電容的性能只取決於具體型號,這個我們後面會詳細說明。



紫色的是SANYO OSCON TCNQ系列高檔電容,採用直插封裝

2.鉭電解電容。陽極由鉭構成,就是那種我們在顯卡上一見到就會驚呼「這個顯卡做工真不錯!」的那種黃色或黑色小顆粒。目前很多鉭電解電容都用貼片式安裝,其外殼一般由樹脂封裝(採用同樣封裝的也可能是鋁電解電容)。但是,鉭電容的陰極也是電解質,所以很不幸的,它也是大家十分瞧不起的「電解電容」的一種。(有種晴天霹靂的感覺吧?)。



需要提及的是,鋁電解電容和鉭電解電容不是由封裝形式決定的。像上圖的黃色與黑色小方塊,通常我們認為其是鉭電解電容,但實際其陽極也有可能是鋁,也就是說它們也有可能是鋁電容而不是鉭電容。(第二個晴天霹靂!?)



是否有橡膠底坐,是判斷SMT貼片與直插封裝的主要依據

3。鈮電解電容。這種電容如今已經用的比少,所以就不多介紹了。

以往傳統的看法是鉭電容性能比鋁電容好,因為鉭電容的介質為陽極氧化後生成的五氧化二鉭,它的介電能力(通常用ε表示)比鋁電容的三氧化二鋁介質要高。因此在同樣容量的情況下,鉭電容的體積能比鋁電容做得更小。(電解電容的電容量取決於介質的介電能力和體積,在容量一定的情況下,介電能力越高,體積就可以做得越小,反之,體積就需要做得越大)再加上鉭的性質比較穩定,所以通常認為鉭電容性能比鋁電容好。

但這種憑陽極判斷電容性能的方法已經過時了,目前決定電解電容性能的關鍵並不在於陽極,而在於電解質,也就是陰極。因為不同的陰極和不同的陽極可以組合成不同種類的電解電容,其性能也大不相同。採用同一種陽極的電容由於電解質的不同,性能可以差距很大,總之陽極對於電容性能的影響遠遠小於陰極。


1.電解液。電解液是最傳統的電解質,電解液是由GAMMA丁內酯有機溶劑加弱酸鹽電容質經過加熱得到的。我們所見到的普通意義上的鋁電解電容的陰極,都是這種電解液。使用電解液做陰極有不少好處。首先在於液體與介質的接觸面積較大,這樣對提升電容量有幫助。其次是使用電解液製造的電解電容,最高能耐260度的高溫,這樣就可以通過波峰焊(波峰焊是SMT貼片安裝的一道重要工序),同時耐壓性也比較強。此外,使用電解液做陰極的電解電容,當介質被擊穿的後,只要擊穿電流不持續,那麼電容能夠自愈。但電解液也有其不足之處。首先是在高溫環境下容易揮發、滲漏,對壽命和穩定性影響很大,在高溫高壓下電解液還有可能瞬間汽化,體積增大引起爆炸(就是我們常說的爆漿);其次是電解液所採用的離子導電法其導電率很低,只有0.01S(電導率,歐姆的倒數)/CM,這造成電容的ESR值(等效串聯電阻)特別高。



鋁電解液電容爆漿


傳統鋁電解液電容都有防爆槽,這是為了讓壓力容易被釋放,不會發生更大的爆炸。但某些產品為了節約成本省去了防爆槽的工序。

2. 二氧化錳。二氧化錳是鉭電容所使用的陰極材料。二氧化錳是固體,傳導方式為電子導電,導電率是電解液離子導電的十倍(0.1S/CM),所以ESR比電解液低。所以,傳統上大家覺得鉭電容比鋁電容好得多,同時固體電解質也沒有洩露的危險。此外二氧化錳的耐高溫特性也比較好,能耐的瞬間溫度在500度左右。二氧化錳的缺點在於在極性接反的情況下容易產生高溫,在高溫環境下釋放出氧氣,同時五氧化二鉭介質層發生晶質變化,變脆產生裂縫,氧氣沿著裂縫和鉭粉混合發生爆炸。另外這種陰極材料的價格也比較貴。(和鋁電解液電容相比,雖然都是爆炸,可原理卻不一樣,有多少人能注意到這點呢?)


傳統上認為鉭電容比鋁電容性能好 主要是由於鉭加上二氧化錳陰極助威後才有明顯好於鋁電解液電容的表現。如果把鋁電解液電容的陰極更換為二氧化錳, 那麼它的性能其實也能提升不少。


3.接下來我們就要引出一種革命性的陰極——TCNQ。TCNQ是一種有機半導體,是一種絡合鹽。TCNQ在電容方面的應用,是在90年代中後期才出現的,它的出現代表著電解電容技術革命的開始。TCNQ是一種有機半導體,因此使用TCNQ的電容也叫做有機半導體電容,例如早期的三洋OSCON產品。TCNQ的出現,使電解電容的性能可以直接挑戰傳統陶瓷電容霸佔的很多領域,使電解電容的工作頻率由以前的20KHZ直接上升到了1MHZ。TCNQ的出現,使過去按照陽極劃分電解電容性能的方法也過時了。因為即使是陽極為鋁的鋁電解電容,如果使用了TCNQ作為陰極材質的話,其性能照樣比傳統鉭電容(鉭+二氧化錳)好得多。TCNQ的導電方式也是電子導電,其導電率為1S/CM,是電解液的100倍,二氧化錳的10倍。



紫色為TCNQ電容(SANYO)


使用TCNQ作為陰極的有機半導體電容,其性能非常穩定,也比較廉價。不過它的熱阻性能不好,其熔解溫度只有230 -240攝氏度 ,所以有機半導體電容一般很少用SMT貼片工藝製造,因為無法通過波峰焊工藝,所以我們看到的有機半導體電容基本都是插件式安裝的。TCNQ還有一個不足之處就是對環境的汙染。由於TCNQ是一種氰化物,在高溫時容易揮發出劇毒的氰氣,因此在生產和使用中會有限制。

 

4.如果說TCNQ是電解電容革命的開始的話,那麼真正的革命的主角當屬PPY(聚吡咯)以及PEDT這類固體聚合物導體。



著名的SANYO OSCON SVP系列鋁固體聚合物導體電容


70年代末人們發現,使用攙雜法可以獲得優良的導電聚合物材料,從而引發了一場聚合物導體的技術革命。1985年,小日本首次開發了聚吡咯膜,如果使用複合法的話,可以使其導電率達到銅和銀的水平,但它又不是金屬而相當於工程塑料,附著性比金屬好,同時價格也比銅和銀低很多,此外,在受力情況下,其導電率還會產生變化(其特性很像人的神經系統)。這無疑是電容研發者夢寐以求的陰極材質。2000年,美國人因為發明了大規模製造PPY聚吡咯膜的方法,而獲得了當年的諾貝爾化學獎,其重要性可見一斑。聚吡咯的用途非常廣泛,從隱形戰鬥機到人工手,以及顯示器和電池、電容等等。聚吡咯的研發實力,可以反映出一個國家的化學水平,而我國的西安交通大學和成都電子科技大學在這方面比較突出。



三洋CVEX 固體聚合物導體+電解液混合電容 注意防爆槽


使用PPY聚吡咯和PEDT做為陰極材料的電容,叫做固體聚合物導體電容。其電導率可以達到100S/CM,這是TCNQ鹽的100倍,是電解液的10000倍,同時也沒有汙染。固體聚合物導體電容的溫度特性也比較好,可以忍耐300度以上的高溫,因此可以使用SMT貼片工藝安裝,也適合大規模生產。固體聚合物導體電容的安全性較好,當遇到高溫的時候,電解質只是熔化而不會產生爆炸,因此它不像普通鋁電解液電容那樣開有防爆槽(三洋有一種CVEX電容,陰極為固體聚合物導體加電解液的混合型,因此也有防爆槽)。固體聚合物導體電容的缺陷在於其價格相對偏高,同時耐電壓性能不強。


GF 6800U使用的CHEMICON PS/16V電容 無防爆槽

最新銳的GF 6800 Ultra顯卡,在NVIDIA公版上就使用了CHEMICON PS/16V固體聚合物導體電容。我看到有些「高手」對此不屑一顧,說16V算什麼?確實,和使用電解液為陰極的電容相比,16V確實不算什麼。但是在16伏特電壓下,它的ESR性能不是一般的電解液電容所能達到的,因此才被應用到GF 6800 Ultra這樣的頂級顯卡上。

小地:使用不同的陽極和陰極材料可以組合成多種規格的電解電容,是嗎?

華巨:是這樣的。基本上所有組合都可以。例如鉭電解電容也可以使用固體聚合物導體做為陰極,而鋁電解電容既可以使用電解液,也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等。現在新型的鉭電容也採用了PPY和PEDT這類固體聚合物導體做陰極,因此性能進步很多,也沒有以往二氧化錳陰極易爆炸的危險。如今最好的鉭聚合物電容的ESR可以達到5毫歐姆。這類性能高、體積小的鉭聚合物電容一般使用手機、數位相機等一些對體積要求較高的設備上。


無論是插件還是貼片式的安裝工藝,電容本身都是直立於PCB的,根本的區別方式是SMT貼片工藝安裝的電容,有黑色的橡膠底座。SMT的好處主要在於生產方面,其自動化程度高,精度也高,在運輸途中不像插件式那樣容易受損。但是SMT貼片工藝安裝,需要波峰焊工藝處理,電容經過高溫之後可能會影響性能,尤其是陰極採用電解液的電容,經過高溫後電解液可能會幹枯。插件工藝的安裝成本低,因此在同樣成本下,電容本身的性能可以更好一些。由於歐美工廠的機械成本低而人工比較貴,所以大部分傾向於SMT貼片製造。而國內工廠的人工較便宜,所以廠商更願意使用插件式安裝。


在性能方面,插件式電容對頻率的適應性差一些,不過不到500MHz以上的頻率是很難體現出差異的。使用插件式安裝的電容中也有很好的產品,例如CHEMICON的PS系列有一部分就是使用插件式的。


主板上的電容大多有「皮」




新款主板開始使用鋁聚合物高檔電容


所有的直立式電容都是鋁殼電容。只不過有一部分電容外面包了PVC薄膜,這樣對溫度的適應性會好一點,但是這樣做會汙染環境,所以現在的電容都很少使用了。從成本上將,有塑料外皮的電容對鋁殼要求低,成本會低一些。主板產品因為面積大,可以用穩壓電源,這樣開關頻率相對較低,所以沒必要太好的電容,而顯卡因為面積小,對電容要求就高。不過現在很多新款主板也開始用比較高檔的電容了。

 


電解電容陰極材質性能特性對比

陰極材質

電解液

二氧化錳

TCNQ

固體聚合物導體(PPY/PEDT)

固體聚合物導體+電解液(CVEX混合型)

導電率

0.01S/CM

0.1S/CM

1S/CM

100S/CM

100S+0.01S/CM

導電方式

離子導電

電子導電

電子導電

電子導電

電子+離子導電

熱阻性能

260度

500度

230度(不適合SMT貼片)

300度

260度

優點

價格最便宜,耐壓性優良,有自愈特性

性能穩定

價格相對便宜,導電率高,綜合性能較好

無汙染,不會爆炸,良好的溫度特性,LOW ESR值

具備固體聚合物導體電容和電解液電容的一切優點與缺點

缺點

受溫度影響巨大,ESR高,安全性不高

容易汙染,安全性不高,價格也比較貴

不耐高溫,有汙染,耐電壓值低

價格昂貴 沒有自愈特性,耐電壓值低

  在以上表格當中,紅線代表鋁聚合物導體電容,綠色虛線表示普通鋁電解液電容,藍色虛線表示鉭二氧化錳電容,黃色虛線表示超大容量(1000μF)、超大體積(後面的「Φ」符號代表了各自的體積)的鋁電解液電容。表格的X軸線表示頻率,Y軸線表示阻抗,Y軸的阻抗數值越低,ESR值就越低,性能就越好。 這個表格體現的是在頻率逐步提升的情況下,不同種類電容的性能變化。可以看出,當頻率達到10KHz以上的時候鋁聚合物導體電容的ESR值繼續保持在較低的水平,當達到100KHz的時候,其ESR值低於其它所有類型的電容,包括鉭電容和容量為1000μF的鋁電解液電容(注意:兩者的體積比例為300:5000),而該電容的容量僅為47μF。到了1MHZ,鋁聚合物導體電容優勢更明顯。

以上這4個表格代表的是陶瓷電容(左邊兩個表格)和TCNQ有機半導體電容(右邊兩個表格),在施加電壓為0V(上表)和20V(下表)的兩種情況下,其ESR值的波動。可以看出,陶瓷電容在20V電壓,頻率接近100KHz的時候ESR出現了劇烈的波動。而TCNQ電容的ESR值則保持平滑的曲線。新電解材料的使用使電解電容在某些方面比電容的王者陶瓷電容更有優勢。   當極性接反並施加2倍額定電壓和20A電流時不同陰極鉭電容的反映:如上圖,使用二氧化錳為陰極的鉭二氧化錳電容全部爆炸,而使用PPY為陰極的鉭固體聚合物電容雖然全部報廢,但表面無損。這反映了二氧化錳陰極電容和聚合物電容在安全性上的差異。

 

鉭電解電容簡介

固體鉭電容器是1956年由美國貝樂試驗室首先研製成功的,它的性能優異,是所有電容器中體積小而又能達到較大電容量的產品。鉭電容器外形多種多樣,並容易製成適於表面貼裝的小型和片型元件。適應了目前電子技術自動化和小型化發展的需要。雖然鉭原料稀缺,鉭電容價格較昂貴,但由於大量採用高比容鉭粉(30KuF.g-100KuF.V/g),加上對電容器製造工藝的改進和完善,鉭電解電容器還是得到了迅速的發展,使用範圍日益廣泛。鉭電容器不僅在軍事通訊,航天等領域廣泛使用,而且使用範圍還在向工業控制,影視設備、通訊儀表等產品中大量使用。

目前生產的鉭電解電容器主要有燒結型固體、箔形卷繞固體、燒結型液體等三種,其中燒結型固體約佔目前生產總量的95%以上,而又以非金屬密封型的樹脂封裝式為主體。小型化、片式化配合SMT技術下方興未艾,片式燒結鉭電容器已逐漸成主流。

固體鉭電容器電性能優良,工作溫度範圍寬,而且形式多樣,體積效率優異,具有其獨特的特徵:

鉭電解電容器的工作介質是在鉭金屬表面生成的一層極薄的五氧化二鉭膜。

此層氧化膜介質完全與組成電容器的一端極結合成一個整體,不能單獨存在。因此單位體積內所具有的電容量特別大。即比容量非常高,因此特別適宜於小型化。

在鉭電解電容器工作過程中,具有自動修補或隔絕氧化膜中的疵點所在的性能,使氧化膜介質隨時得到加固和恢復其應有的絕緣能力,而不致遭到連續的累積性破壞。這種獨特自愈性能,保證了其長壽命和可靠性的優勢。

鉭電解電容器具有非常高的工作電場強度,並較任何類型電容器都大,以此保證它的小型化。

鉭電解電容器可以非常方便地獲得較大的電容量,在電源濾波、交流旁路等用途上少有競爭對手。

具有單向導電性,即所謂有「極性」,應用時應按電源的正、負方向接入電流,電容器的陽極(正極)接電源「+」極,陰極(負極)接電源的「-」極;如果接錯不僅電容器發揮不了作用,而且漏電流很大,短時間內芯子就會發熱,破壞氧化膜隨即失效。

工作電壓有一定的上限平值,但這方面的缺點對配合電晶體或集成電路電源,是不重要的。

電解電容器一般認為是一種性能優良,使用壽命長的電子元件,它的失效率正常時可達七級。但它總還是符合電子元器件的失效普遍規律,即澡盆形失效曲線,前期失效可在老煉過程中剔除。因此只有隨機失效的可能性。而這種無效即有製造工藝控制問題,還常常伴隨產品在使用過程的不當或超載所致,綜合說來大約有三種模式即電流型、電壓型和發熱型。

鉭電解電容器具有儲藏電量、進行充放電等性能,主要應用於濾波、能量貯存與轉換,記號旁路,耦合與退耦以及作時間常數元件等。在應用中要注意其性能特點,正確使用會有助於充分發揮其功能,其中諸如考慮產品工作環境及其發熱溫度,以及採取降額使用等措施,如果使用不當會影響產品的工作壽命。

燒結型固體 電解質片狀鉭電容器


燒結型固體電解質柱狀樹脂包封鉭電容器


燒結型固體電解質金屬殼鉭電容器


燒結型液體電解質金屬殼鉭電容器


燒結型固體電解質端帽式鉭電容器

貼片電容的種類和特點

單片陶瓷電容器(通稱貼片電容)是目前用量比較大的常用元件,就AVX公司生產的貼片電容來講有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的規格,不同的規格有不同的用途。下面我們僅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V來介紹一下它們的性能和應用以及採購中應注意的訂貨事項以引起大家的注意。不同的公司對於上述不同性能的電容器可能有不同的命名方法,這裡我們引用的是AVX公司的命名方法,其他公司的產品請參照該公司的產品手冊。
NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要區別是它們的填充介質不同。在相同的體積下由於填充介質不同所組成的電容器的容量就不同,隨之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同。所以在使用電容器時應根據電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器。

一 NPO電容器
NPO是一種最常用的具有溫度補償特性的單片陶瓷電容器。它的填充介質是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。
NPO電容器是電容量和介質損耗最穩定的電容器之一。在溫度從-55℃到+125℃時容量變化為0±30ppm/℃,電容量隨頻率的變化小於±0.3ΔC。NPO電容的漂移或滯後小於±0.05%,相對大於±2%的薄膜電容來說是可以忽略不計的。其典型的容量相對使用壽命的變化小於±0.1%。NPO電容器隨封裝形式不同其電容量和介質損耗隨頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。下表給出了NPO電容器可選取的容量範圍。

封 裝 DC=50V DC=100V
0805 0.5---1000pF 0.5---820pF
1206 0.5---1200pF 0.5---1800pF
1210 560---5600pF 560---2700pF
2225 1000pF---0.033μF 1000pF---0.018μF

NPO電容器適合用于振蕩器、諧振器的槽路電容,以及高頻電路中的耦合電容。


二 X7R電容器
X7R電容器被稱為溫度穩定型的陶瓷電容器。當溫度在-55℃到+125℃時其容量變化為15%,需要注意的是此時電容器容量變化是非線性的。
X7R電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下是不同的,它也隨時間的變化而變化,大約每10年變化1%ΔC,表現為10年變化了約5%。
X7R電容器主要應用於要求不高的工業應用,而且當電壓變化時其容量變化是可以接受的條件下。它的主要特點是在相同的體積下電容量可以做的比較大。下表給出了X7R電容器可選取的容量範圍。

封 裝 DC=50V DC=100V
0805 330pF---0.056μF 330pF---0.012μF
1206 1000pF---0.15μF 1000pF---0.047μF
1210 1000pF---0.22μF 1000pF---0.1μF
2225 0.01μF---1μF 0.01μF---0.56μF


三 Z5U電容器
Z5U電容器稱為」通用」陶瓷單片電容器。這裡首先需要考慮的是使用溫度範圍,對於Z5U電容器主要的是它的小尺寸和低成本。對於上述三種陶瓷單片電容起來說在相同的體積下Z5U電容器有最大的電容量。但它的電容量受環境和工作條件影響較大,它的老化率最大可達每10年下降5%。
儘管它的容量不穩定,由於它具有小體積、等效串聯電感(ESL)和等效串聯電阻(ESR)低、良好的頻率響應,使其具有廣泛的應用範圍。尤其是在退耦電路的應用中。下表給出了Z5U電容器的取值範圍。

封 裝 DC=25V DC=50V
0805 0.01μF---0.12μF 0.01μF---0.1μF
1206 0.01μF---0.33μF 0.01μF---0.27μF
1210 0.01μF---0.68μF 0.01μF---0.47μF
2225 0.01μF---1μF 0.01μF---1μF

Z5U電容器的其他技術指標如下:
工作溫度範圍 +10℃ --- +85℃
溫度特性 +22% ---- -56%
介質損耗 最大 4%


四 Y5V電容器
Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,在-30℃到85℃範圍內其容量變化可達+22%到-82%。
Y5V的高介電常數允許在較小的物理尺寸下製造出高達4.7μF電容器。
Y5V電容器的取值範圍如下表所示

封 裝 DC=25V DC=50V
0805 0.01μF---0.39μF 0.01μF---0.1μF
1206 0.01μF---1μF 0.01μF---0.33μF
1210 0.1μF---1.5μF 0.01μF---0.47μF
2225 0.68μF---2.2μF 0.68μF---1.5μF

Y5V電容器的其他技術指標如下:
工作溫度範圍 -30℃ --- +85℃
溫度特性 +22% ---- -82%
介質損耗 最大 5%

技術的發展是日新月益的,前幾年我還在為電解電容能否工作在音頻(20KHZ)上和人爭執,轉眼現在新電解電容都在挑戰20MHZ了。這幾年我遇到無數設計上因為電容選擇錯誤而導致惡性後果的事件(比如耕宇4200顯卡花屏退貨,XX廠主板電容爆漿),也看到不少廠商和所謂「高手」在電容上誤導消費者。

最令人擔心的是現在很多電子設計人員都沒能注意到電容的地位越來越舉足輕重,技術的發展已使電容脫胎換骨了,忽視對它們的研究是很危險的。還好我們國家還是有不少真正的人才在關注(比如西安交大和電子科大)。為了讓我們在基礎電子領域不落後先進國家太遠,筆者鬥膽寫點科普的東西(真正的研究人員往往不屑做)。

在搜集了兩年資料以及利用筆者可以參考內部資料的特權(基本上很多電容廠對配方和材質都是保密的,小日本尤其如此)後寫就此文,希望讀者特別是年輕讀者能抓緊時間投入到基礎研究中去,特別感謝PCPOP小地和李想以及我的朋友谷毅等人的大力協助,沒有他們的幫忙我不可能那麼勤奮地準備文章,僅以此文獻給廣大讀者和那些為我國基礎電子產業默默奉獻的棟梁。



相關焦點

  • 電容的工作原理及電容的分類選擇與應用
    話說電容之一:電容的作用作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:1、應用於電源電路,實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用。下面分類詳述之:1)旁路旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。 就像小型可充電電池樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。
  • 電容的分類與區別
    一、電容的分類與作用電容是由兩個金屬極,中間夾有絕緣材料(介質)構成的。
  • 多層陶瓷片式電容(MLCC,普通貼片電容)分類封裝介紹
    是指MLCC,即多層陶瓷片式電容(Multilayer Ceramic Capacitors)。常規貼片電容按材料分為COG(NPO),X7R,Y5V,其引腳封裝有0201,0402,0603.0805.1206,1210,1812,1825,2225.  貼片電容基本結構  多層陶瓷電容(MLCC)是由平行的陶瓷材料和電極材料層疊而成。
  • 電容的作用與分類
    第2講:電容器的參數與分類    在電子產品中,電容器是必不可少的電子器件,它在電子設備中充當整流器的平滑濾波、電源的退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由於電容器的類型和結構種類比較多,因此,我們不僅需要了解各類電容器的性能指標和一般特性,而且還必須了解在給定用途下各種元件的優缺點,以及機械或環境的限制條件等。這裡將對電容器的主要參數及其應用做簡單說明。
  • 常見CBB電容的分類與作用介紹
    我們知道,CBB電容種類雖然很多,但真正我們使用較多的並沒有幾種,今天就來詳細介紹一下CBB電容常見有哪些分類,它們各有什麼作用,為大家普及一些CBB電容的相關常識。CBB電容的分類與作用1、CBB21/CBB22電容。CBB21和CBB22是同一種電容器,在以前技術落後的時候是兩種電容器,但現的薄膜技術進步了,基本上現在都叫CBB22電容了。
  • 電容的分類、用途及圖片識別
    電容的分類、用途及圖片識別 Garen 發表於 2017-03-06 18:23:03 電容器,通常簡稱其容納電荷的本領為電容,用字母C表示。
  • 電容式觸控筆原理,電容筆分類,電容筆優缺點對比
    電容式觸控筆原理,電容筆分類,電容筆優缺點對比 作者: 51Touch     時間:2012-12-10     源於:中國觸控螢幕網    總點擊:
  • 電容結構分類及使用方法
    電容結構分類   鋁電解電容器   它是由鋁圓筒做負極、裡面裝有液體電解質,插人一片彎曲的鋁帶做正極製成   電容符號   ①是基本電容符號,如陶瓷電容雲母電容薄膜電容。②-⑥有極性電容,電解電容符號,彎片為負極,空心為正極。⑦為可調電容符號,⑧為微調電容符號。   需要注意的是,電解電容有正負之分,電路圖上會標上+、-,其它電容則是-、-。
  • 史上最全電容分類 我們夠不著的高端電容!
    同時,中國是最大的基礎電子元件市場,一年消耗的電阻和電容,數以萬億計。1.按照結構分三大類:固定電容器、可變電容器和微調電容器。2.按電解質分類:有機介質電容器、無機介質電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質電容器等。3.按用途分有:高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。
  • 電容式傳感器的分類、優缺點和電容式傳感器的測量轉換電路
    但電容式壓力傳感器的電容與上下電極之間的距離的關係是非線性關係,因此,要用具有補償功能的測量電路對輸出電容進行非線性補償。  電容式傳感器的分類  根據傳感器的工作原理可把電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質型三種類型。  根據傳感器的結構可把電容式傳感器分為三種類型的結構形式。
  • 從電容十說中了解電容
    下面分類詳述之:1)旁路 旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。 就像小型可充電電池樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。 為儘量減少阻抗,旁路電容要儘量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過大而導致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。2)去藕 去藕,又稱解藕。
  • 從做工看電源 細數電容分類百科全書
    1細數電容分類百科全書    談到電源的好壞,有經驗的玩家都會將用料放在第一位,這個用料大多指PCB上元件的品牌,規格參數。用料直接關係到電源輸出的穩定性,電源的耐用性以及電源的價格。用料肯下血本的電源,其性能一定更加穩定。所以說,電容用料雖然只是電源選購中的一個小環節,但是卻是最能給一個電源良莠下定論一個指標。
  • 電容基本知識科普:主要參數和分類
    二、電容的容值  電容的符號是C,在國際單位制裡,電容的單位是法拉,簡稱法,符號是F,由於法拉這個單位太大,所以常用的電容單位有毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)等,換算關係如下  1法拉(F) = 1000毫法(mF) = 1000000微法(μF);  1微法(μF) = 1000納法
  • 電容分類以及外觀圖詳解
    重點如何下載 《電容分類以及外觀圖詳解》高清PDF電子書首先請在朋友圈或微信群分享此文,然後點擊閱讀原文進入電力電子技術與新能源公眾號,在公眾號裡給小編發消息:下載|電容分類以及外觀圖詳解建議複製粘貼過去不會碼錯字喲,O(∩_∩)O~小編便會將 電容分類以及外觀圖詳解 PDF電子書的下載連結發給您啦,O(∩_∩)O~看完有收穫?
  • 初識電容補充——濾波2(XY電容)與電容的串並聯
    從圖中可以看出,1與2是方向相反的,即差模,3與4是方向相同的,即共模。,且可以推斷出以下信息:差模是傳輸線之間的,共模是傳輸線對地之間的。X電容為什麼要稱為X電容,Y電容為什麼要叫做Y電容?,看圖1,C1的位置,再加上L、N線,看起來看個X,所以濾除差模的電容叫做X電容(其實,也像斜倒的H);C2、C3的位置,加上接地,看起來像個Y,因此濾除共模的電容叫做Y電容。此處濾波分析,都是將電容看做導體,幹擾信號直接從電容處經過,從而不對後級電路產生影響。
  • 真正讀懂電容傳感器的原理、分類、參數與特性
    電容傳感器 電容傳感器,英文名稱為capacitive type transducer,是一種將其他量的變換以電容的變化體現出來的儀器。其主要由上下兩電極、絕緣體、襯底構成,在壓力作用下,薄膜產生一定的形變,上 下級間距離發生變化,導致電容變化,但電容並不隨極間距離的變化而線性變化,其還需測量電路對輸出電容進行一定的非線性補償。
  • mkp電容是什麼電容_CBB電容與MPK電容的區別
    其交流功率很簡單可以計算,P=U*U/XC=U*U/(1/2πfC) 式中U為交流電壓的有效值,XC為容抗f為交流電壓U對應的頻率,C就是容量。至於各種不同容量電容的所能承受的功率參照下圖的交流電壓與頻率按上述公式計算。
  • 電容相關知識
    電容容值等於其中一金屬板上的電荷量除以兩極板之間的電壓。電荷量單位庫倫,簡稱庫;電壓單位伏特,簡稱伏;電容容值單位法拉,簡稱法。影響電容大小的因素:1.兩金屬板之間的電介質,電介質與電容值成正比。2.金屬板的正對面積,電容兩金屬板正對面積與電容值成正比。
  • 電容的型號命名以及電容的標誌方法
    電容的型號命名:1) 各國電容器的型號命名很不統一, 國產電容器的命名由四部分組成:第一部分: 用字母表示名稱, 電容器為C。第二部分: 用字母表示材料。
  • 電容分類的N種詳解
    瓷介電容器又分 1 類電介質(NPO、CCG));2 類電介質(X7R、2X1)和 3 類電介質(Y5V、2F4)瓷介電容器。1 類瓷介電容器具有溫度係數小、穩定性高、損耗低、耐壓高等優點。最大容量不超過1 000 pF,常用的有CC1、 CC2 、CC18A、CC11、CCG等系列。