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电容的分类及选型知识

电容的分类及选型知识大全电容是电子电路设计中不可缺少的元器件,在滤波、去耦、耦合以及微积分电路中具有不可代替的作用。

市场上生产电容器的厂家极多,比较著名的公司有韩国的SAMSUNG,日本的村田,美国的AVX等。

各个公司的产品都有自己的规格型号和命名方式,选用时应该到官网查找自己所需要的型号。

本文介绍的是电容的一般性分类和选购的基本指导原则,供设计者在设计时宏观把握电容的选型。

电容有多种分类方式,其中最重要的是按照介质进行分类。

因为介质直接影响电容的性能。

一、电容的分类方式1.按结构可分为:1)固定电容、2)可变电容、3)半可变电容(微调电容)顾名思义,固定电容(Fixed capacitance)的容值是固定不变的,当然,这个固定指的是相对固定,因为电容的容值随着电压和温度的改变会稍微有变动,这就是为何电容都有精度,常见的精度有5%,10%,20%等等。

可变电容(Variable capacitor)指的是容值可以改变的电容,道理如滑动变阻器一样。

可变电容多用于相位补偿电路中,例如示波器探头内的补偿电容。

半可变电容(微调电容Tuning capacitor)道理与可变电容一样,但是其电容改变范围很小,也可用于补偿电路。

2.按极性分为:1)极性电容、2)非极性电容极性电容是具有正负方向的,接反会产生严重后果,甚至是爆炸(电解电容),极性电容的容值一般比较大。

非极性电容是没有正负方向之分的,使用更加方便。

3、按照介质分类1)气体介质电容:空气电容2)电解电容:液态电解电容(如铝质电解电容)和固态电解电容(钽电容)3)无机介质电容:瓷介电容、云母电容、玻璃釉电容4)有机介质电容:①聚乙酯电容(Mylar 电容) 、金属化聚乙酯电容(MKT 电容)②聚丙烯电容(PP 电容) 、金属化聚丙烯电容(MKP 电容)③聚苯乙烯电容(PS 电容) 、聚碳酸电容、聚酯电容(涤纶电容)以上为电容分类的大体情况。

其中按照介质分类是最重要的分类方式,因为介质影响电容的性能。

其中每种分类方式中还有其他分类,在后文予以介绍。

二、不同介质电容的特点1.气体介质电容气体介质电容器就是以空气或者其他气体作为介质的电容器,由多片可180°转动的动片与多片固定的定片组成,它的电容量在一定范围内连续可调。

当将动片全部旋进定片间时,其电容量为最大;反之,将动片全部全部旋出定片间时,电容量最小。

如图所示为空气介质可变电容器的外形。

空气介质可变电容器具有能精确调节电容量、介质损耗小、稳定性好、寿命长、体积较大、绝缘电阻高等特点。

一般用在收音机、电子仪器、通信设备及有限广播电视等电子设备中。

空气介质电容器一般应用范围不广。

2、电解电容(Electrolytic capacitor)1)液态电解电容(铝质电解电容)几乎所有的液态电解电容都是铝质电解电容。

铝质电解电容的突出特点是:单位容值大,尺寸小(仅仅是相对而言),电感适中。

其耐压值可以从6.3V 到500V。

铝质电解电容一般为圆柱形。

其缺点是:一般具有极性,漏电流大,损耗大,频率特性差,稳定性差,不能承受低温和低气压,一般只能用于地面设备。

由于铝质电解电容器的上述特点,所以铝质电解电容器一般用于储能、旁路和低频滤波作用。

关于电解电容器特性介绍见《液态铝铝电解电容器特性介绍》,关于铝质电解电容器的电压容值对应关系及封装见《电解电容封装尺寸》及《电解电容封装》。

2)固态电解电容(钽电容)①基本性能概述钽电容是常见的固态电解电容,钽电容是一种用金属钽(Ta)作为阳极材料而制成的电解电容。

按照结构的不同可以分为箔式和钽烧粉结式两种结构。

在钽烧粉结式电容中,又因为工作介质的不同,分为固体电解质的钽电容和非固体电解质的钽电容,其中固体钽电解电容用量大,如CA型,CA42型等。

钽电解电容器与铝电解电容器相比具有如下特点:a.体积小。

钽电容的单位体积内的电容量大,因此体积可以做的更小b.使用温度范围广。

钽电容的温度范围可达-55℃到100℃,铝质电解电容虽然也能达到这个温度,但是性能变差;c.寿命长、绝缘电阻高,漏电流小,功耗低。

钽电容的钽氧化膜不仅能耐腐蚀,还能长时间保持优良的性能。

d.阻抗频率特性好。

钽固体电解电容可以工作在50KHz以上。

e.可靠性高。

钽氧化膜的化学性能稳定,又因钽阳极基体Ta205耐强酸强碱,使得钽电解电容相比铝质电解电容具有低损耗、温度稳定性更好。

但是钽电容也具有一下缺点:漏电流大,价格贵,具有极性,稳定性差,精度差,耐压值低。

目前,钽电容的耐压值最大为50V。

(参加AVX公司提供的参数表)。

②SAMSUNG公司产品基本介绍SAMSUNG公司生产的钽电容有9个系列。

这9个系列的区别与联系如下:SCN series :Stander Series:标准型号封装,容值从0.15u到68u,每种容值对应的封装也不一致,在选购时要注意查找资料。

SCS Series :Miniaturized Tantalum :小型化钽电容。

该系列容值为0.47u 到680uSCS-Pseries :2012 size miniaturized ,该系列全部是2012封装,容值是0.22u 到22u。

可以认为该系列是SCS的缩小版。

SCM-Series:Utral-Miniaturized(1608),超小封装钽电容,1.0u到10u;SCF-Series:Face Down Tantalum:对于滤波、旁路、耦合和阻断电路具有更好的性能;SCE-Series:Low ESR:低等效串联电阻,可以降低功耗SCL-Series:Low Profile Tantalum:该种电容降低了厚度;PCS-Series:该种电容具有较低的等效串联电阻,更加适合大电流波动的处理。

PCL-Series:在PCS的基础上,降低了高度。

3.无机介质电容⑴片状多层陶瓷电容MLCC陶瓷电容器(ceramic capacitor;ceramic condenser )就是用陶瓷作为电介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后经低温烧成银质薄膜作极板而制成。

它的外形以片式居多,也有管形、圆形等形状。

陶瓷电容器又分为低频陶瓷电容器和高频陶瓷电容器两种,或者分成I类陶瓷电容器和II类陶瓷电容器两种。

通常NP0,SL0,COG是I类瓷介电容,X7R,X5R,Y5U,Y5V是II类瓷介电容,I类瓷介电容容量稳定性很好,基本不随温度,电压,时间等变化而变化,但是一般容量都很小,而II类瓷介电容容量稳定性很差,随着温度,电压,时间变化幅度较大,所以一般用在对容量稳定性要求不高的场合,如滤波等。

根据介质的不同,通常可以将陶瓷电容器分为以下几类:①NPO(COG)类,属于第一类陶瓷电容器,超稳定级电容器。

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。

COG是NPO中最好的一种.封装DC=50V DC=100V0805 0.5---1000pF 0.5---820pF1206 0.5---1200pF 0.5---1800pF1210 560---5600pF 560---2700pF2225 1000pF---0.033μF 1000pF---0.018Μf概括为:NPO类陶瓷电容器温度稳定性好,频率特性好。

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。

②稳定级电容器X5R/X7R/X6S介质这三种电容器都是误差在15%或者22%以内的,算作稳定级,但是其使用温度有所不同。

X5R表示工作在-55度到+85度,整个温度范围内偏差正负15%X7R表示工作在-55度到+125度,整个温度范围内偏差正负15%X6S表示工作在-55度到105度,整个温度范围内偏差正负22%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。

封装DC=50V DC=100V0805 330pF---0.056uF 330pF---0.012uF1206 1000pF---0.15uF 1000pF---0.047uF1210 1000pF---0.22uF 1000pF---0.1μF2225 0.01μF---1μF 0.01μF---0.56μF③通用级电容器Z5UZ5U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。

封装DC=25V DC=50V0805 0.01μF---0.12μF 0.01μF---0.1μF1206 0.01μF---0.33μF 0.01μF---0.27μF1210 0.01μF---0.68μF 0.01μF---0.47μF2225 0.01μF---1μF 0.01μF---1μFZ5U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%④能用级电容器Y5VY5V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封装DC=25V DC=50V0805 0.01μF---0.39μF 0.01μF---0.1μF 1206 0.01μF---1μF0.01μF---0.33μF 1210 0.1μF---1.5μF 0.01μF---0.47μF2225 0.68μF---2.2μF 0.68μF---1.5μFY5V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%⑵引线式多层陶瓷电容(独石电容)无极性;插脚式;是用MLCC电容焊接两个引脚,然后把芯用包封材料制造而成;CC41、CT41就属于这类。

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