電容相知識(shí)課件

電容基礎(chǔ)知識(shí)MIKINGXU11/5/05Copyright2003-2005?MAG.LAYERSINTERNATIONALCO.,LTD1/17/20231END(I)什么叫主動(dòng)元件,被動(dòng)元件？(II)什么叫電容？(III)電容分類和內(nèi)部構(gòu)造.(IV)電容的工作原理及作用.(V)電容的主要技術(shù)參數(shù)(VI)電容三大特性Summary:1/17/20232END(I)什么叫被動(dòng)元件,主動(dòng)元件：所謂被動(dòng)元件指:不必接電就可以動(dòng)作，

相對(duì)于主動(dòng)元件，被動(dòng)元件在電壓改變的時(shí)候，電阻和阻抗都不會(huì)隨之改變。被動(dòng)組件可以涵蓋三大類產(chǎn)品：電阻器、電感器和電容器。簡(jiǎn)單地講就是需能（電）源的器件叫主動(dòng)元件，無需能（電）源的器件就是被動(dòng)元件。主動(dòng)組件一般用來信號(hào)放大、變換等，被動(dòng)元件用來進(jìn)行信號(hào)傳輸，或者通過方向性進(jìn)行“信號(hào)放大”。電容,電阻,電感都是被動(dòng)元件(無源元件)。二極管,三極管,IC,晶振,傳感器,連接器都是主動(dòng)元件(有源元件)

。1/17/20233END(II)什么叫電容？電容:當(dāng)兩導(dǎo)電物質(zhì)間以介質(zhì)隔離，用來儲(chǔ)存可能產(chǎn)生的靜電的，容納和釋放電荷的電子元器件，就是電容器,即線路對(duì)電容器進(jìn)行充電—放電過程，如此循環(huán)重復(fù)電容進(jìn)行工作。1/17/20235END(III)電容內(nèi)部構(gòu)造和分類.

電容內(nèi)部主要由兩塊正負(fù)電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成，所以電容類型主要是由電極和絕緣介質(zhì)決定的。按電極介質(zhì)材料分為:NPO,X7R,X5R,Y5V按絕緣介質(zhì)分:有空氣介質(zhì)電容器、油浸電容器及固體介質(zhì):陶瓷、鉭質(zhì)、電解質(zhì)、云母、紙介、薄膜等電容器.1/17/20236END1/17/20237ENDMLCC簡(jiǎn)介：它是有多層單片瓷片疊加而成，面積越大電容量越大，電極一開始用銀這種稀有金屬來做，為了降低成本，現(xiàn)在X7R系列產(chǎn)品的電極采用銀和鎳來做。把陶瓷粉經(jīng)過壓平以后，涂上一個(gè)電極，通過壓力把它壓成一大片以后，做成一個(gè)單個(gè)的陶瓷電容器，有很多不同層疊加，但疊加的層數(shù)越多，受溫度的影響就越敏感。1/17/20239END

NMENobleMetalElectrodeSnNiPdAgorPdAgCeramicBMEBaseMetalElectrodeNiCu

MLCC內(nèi)部結(jié)構(gòu):1/17/202310END

MLCC內(nèi)部結(jié)構(gòu):

Multi-LayerCeramicCapacitor1/17/202311ENDB:鉭質(zhì)電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特性鉭電容內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是經(jīng)過壓結(jié)的鉭粉芯組，整個(gè)芯組通過化學(xué)反應(yīng)在鉭粉表面形成五氧化二鉭，即鉭電容的陽(yáng)極，鉭電容陰極是氧化鉭表面沉淀二氧化錳聚合物；在聚合物的表面涂敷碳,其作用1.為下一個(gè)制程將銀層和聚合體在一起粘接作用。2.碳顆粒的大小直接影響到ESR大小的關(guān)鍵。在碳層外在鍍金屬銀，作為電極引出，可以對(duì)內(nèi)部鉭起到保護(hù)作用使之可以通過高溫回流焊,及使整體具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，并且銀層厚度直接影響耐壓值的高低。1/17/202313END

鉭電容內(nèi)部構(gòu)造:1/17/202314ENDC:鋁電解電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特性電解電容的結(jié)構(gòu)與紙介電容相似，不同的是作為電極的兩種金屬箔不同(所以在電解電容上有正負(fù)極之分，且一般只標(biāo)明負(fù)極)，兩電極金屬箔與紙介質(zhì)卷成圓柱形后，裝在盛有電解液的圓形鋁桶中封閉起來。陽(yáng)極是三養(yǎng)化二鋁，陰極是電解液。若電容器漏電，就容易引起電解液發(fā)熱，從而出現(xiàn)外殼鼓起或爆裂現(xiàn)象耐壓值一般在幾伏特～幾百伏特之間，容量一般在幾微法～幾千微法之間，最高工作溫度一般為85℃～105℃，電解電容出現(xiàn)外殼鼓起或爆裂，并非只有漏電才出現(xiàn)，工作環(huán)境溫度過高或正負(fù)極接反同樣也會(huì)出現(xiàn)。1/17/202315ENDD:紙質(zhì)電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特性紙介電容結(jié)構(gòu)和電解電容類似由兩層正負(fù)錫箔電極和一層夾在錫箔中間的絕緣蠟紙組成，并拆疊成扁體長(zhǎng)方形。額定電壓一般在63V～250V之間，容量較小，基本上是pF(皮法)數(shù)量級(jí)。現(xiàn)代紙介電容由于采用了硬塑外殼和樹脂密封包裝，不易老化，又因?yàn)樗鼈兓竟ぷ髟诘蛪簠^(qū)，且耐壓值相對(duì)較高，所以損壞的可能性較小。萬一遭到電損壞，一般癥狀為電容外表發(fā)熱。1/17/202317END陶瓷,鉭質(zhì),鋁電解電容,紙質(zhì)電容優(yōu)缺點(diǎn)：陶瓷貼片電容一般比較小，外觀呈黑色貼片狀，它體積小、耐熱性好、損耗低，價(jià)格低但容量較小，都在pμF(皮微法)數(shù)量級(jí)，一般適用于高頻電路，又因?yàn)榻^緣介質(zhì)是較厚瓷片，所以額定電壓一般在1～3kV左右，很難會(huì)被電損壞，一般只會(huì)出現(xiàn)機(jī)械破損在主板和顯卡上被大量采用。鉭電容耐高溫性好、穩(wěn)定性高，不過容量較小、價(jià)格貴，一般多在CPU插座附近出現(xiàn)，在中高檔顯卡上用得也比較多；鋁電解電容（直立電容）一般在CPU和內(nèi)存槽附近比較多，鋁電解電容的體積大、容量大，但易受溫度影響，隨著溫度的升高和使用時(shí)間的增加，故障率也相應(yīng)提高；耐壓值一般在幾伏特～幾百伏特之間，容量一般在幾微法～幾千微法之間。紙質(zhì)電容：額定電壓一般在63V～250V之間，容量較小，基本上是pF(皮法)數(shù)量級(jí)。紙介電容由于采用了硬塑外殼和樹脂密封包裝，不易老化，又因?yàn)樗鼈兓竟ぷ髟诘蛪簠^(qū)，且耐壓值相對(duì)較高，所以損壞的可能性較小。1/17/202318END隨著陶瓷粉的工藝不斷往前發(fā)展，貼片陶瓷電容器的耐壓已可滿足500V以上的應(yīng)用。對(duì)于超過500V以上的應(yīng)用，由于陶瓷粉單片的介質(zhì)結(jié)構(gòu)是很薄的，中間采用上述結(jié)構(gòu)的話，就是在1000V工作，也可以起到分散的作用，因此，在高壓應(yīng)用方面有很大的優(yōu)勢(shì)。由于陶瓷電容器有共振的現(xiàn)象，當(dāng)容量比較大，由于陶瓷電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，疊加的層數(shù)很多，可能是200層，這樣，本身共振的概率很高。因此，在手機(jī)或音頻處理應(yīng)用時(shí)，容量超過10F，建議采用鉭電容。而在小于10F應(yīng)用時(shí)陶瓷電容器在性能價(jià)格比上就有很大的優(yōu)勢(shì)。1/17/202319END(V)電容的主要技術(shù)參數(shù)

標(biāo)稱容量、允許誤差、額定電壓、絕緣電阻、漏電流、損耗因數(shù),ESR及DF值均為電容器的主要技術(shù)參數(shù)。

1.額定電壓通常也稱作耐壓，是指在允許的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，電容長(zhǎng)時(shí)間正常工作施加的最大電壓有效值。電容的額定電壓通常是指直流工作電壓。2.絕緣電阻及漏電流電容介質(zhì)不可能絕對(duì)不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流電壓時(shí)，電容器會(huì)有漏電流產(chǎn)生。若漏電流太大，電容器就會(huì)發(fā)熱損壞。除電解電容外，其他電容器的漏電流是極小的，故用絕緣電阻參數(shù)來表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，故用漏電流表示其絕緣性能（與容量成正比）。3.損耗因數(shù)電容的損耗因數(shù)指有功損耗與無功損耗功率之比。通常電容在電場(chǎng)作用下，其儲(chǔ)存或傳遞的一部份電能會(huì)因介質(zhì)漏電及極化作用而變?yōu)橛泻Φ臒崮埽@部分發(fā)熱消耗的能量就是電容的損耗，顯然損耗越大，發(fā)熱也越嚴(yán)重。4.ESR:等效串聯(lián)電阻,一只電容器會(huì)因其構(gòu)造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗，比較重要的就是ESR等效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感─這就是容抗的基礎(chǔ)。電容器提供電容量，要電阻干嘛？故ESR及ESL也要求低…低；但lowESR/lowESL通常都是高級(jí)系列。

ESR的高低，與電容器的容量、電壓、頻率及溫度…都有關(guān)，當(dāng)額定電壓固定時(shí)，容量愈大ESR愈低。當(dāng)容量固定時(shí)，選用高WV額定電壓的品種也能降低ESR；故耐壓高確實(shí)好處多多。頻率的影響：低頻時(shí)ESR高，高頻時(shí)ESR低；當(dāng)然，高溫也會(huì)造成ESR的提升。

1/17/202321END

5.DF:DissipationFactor散逸系數(shù):存在於所有電容器中，有時(shí)DF值會(huì)以損失角tanδ表示DF值是高還是低，就同一品牌、同一系列的電容器來說，與溫度、容量、電壓、頻率……都有關(guān)系；當(dāng)容量相同時(shí)，耐壓愈高的DF值就愈低。DF=1/Q1/17/202322END電介質(zhì)(Dielectrics)判定標(biāo)準(zhǔn)(Specification)測(cè)試條件(TestingCondition)NPOCp<30pF,Q≧400+20Cp;Cp≧30pF,DF≦

0.1%電壓1.0±0.2Vrms,頻率1MHz±10%at25℃(Cp>1000pF,1KHz±10%)X7R/X5R額定電壓(Ratedvoltage)≧50V,DF≦2.5%(Tanδ≦0.025)電壓1.0±0.2Vrms,頻率1KHz±10%,at25℃額定電壓(Ratedvoltage)=25V,16V,DF≦3.5%(Tanδ≦0.035)額定電壓(Ratedvoltage)=10V,6.3V,DF≦5.0%(Tanδ≦0.05)Y5V額定電壓(Ratedvoltage)≧50V,DF≦5.0%(Tanδ≦0.05)電壓1.0±0.2Vrms,頻率1KHz±10%,at25℃額定電壓(Ratedvoltage)=25V,DF≦7.0%(Tanδ≦0.07)額定電壓(Ratedvoltage)=16V,DF≦9.0%(Tanδ≦0.09)額定電壓(Ratedvoltage)=10V,DF≦12.5%(Tanδ≦0.125)額定電壓(Ratedvoltage)=6.3V,DF≦15.0%(Tanδ≦0.15)1/17/202323END

△Cp(%)100NPO

–10X7R/X5R

–20–30Y5V

–4001101102103104aging-hours

範(fàn)例(Example):(1)X7Rat1000hours△Cp=–10%,Decades=3AgingRate=–10÷3=–3.33(%╱decade-hours)(2)Y5Vat1000hours△Cp=–20%,Decades=3AgingRate=–20÷3=–6.67(%╱decade-hours)示意圖1/17/202325END電容特性(二):容值與直流電的關(guān)係

X7R/X5R，Y5V材質(zhì)電容(NPO除外)對(duì)直流電敏感，此類電容於直流加壓下使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生介電常數(shù)降低現(xiàn)象，電壓越大現(xiàn)樣越明顯，進(jìn)而導(dǎo)致有電容值降低的結(jié)果發(fā)生，此為俗稱DCbias效應(yīng)，特別是介電常數(shù)越大，容值降低的越嚴(yán)重。產(chǎn)生原因?yàn)橹绷麟妷鹤璧K介電陶磁體偏極化效應(yīng)，而造成介電常數(shù)降低的現(xiàn)象。1/17/202326END示意圖:

△Cp(%)100NPO–10–20–30X7R/X5R–40–50Y5V–60

VDC/Mil1020304050607080901001101/17/202327END

示意圖:

△DF(%)