Принцип работы и классификация керамических конденсаторов

Конденсатор — это электрическое устройство, которое сохраняет энергию в виде электрического поля. Он состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком или непроводящим веществом. Типы конденсаторов условно делятся на фиксированную емкость и переменную емкость. Наиболее важными являются конденсаторы с фиксированной емкостью, но существуют и конденсаторы с переменной емкостью, например вращающиеся или подстроечные конденсаторы. Конденсаторы с фиксированной емкостью делятся на пленочные, керамические, электролитические и сверхпроводящие. В этой статье кратко представлены принцип работы, структура и особенности применения керамических конденсаторов.

1. Полярность керамических конденсаторов.

Керамические конденсаторы чаще всего встречаются во всех электрических устройствах, в которых в качестве диэлектриков используются керамические материалы. Керамические конденсаторы являются неполяризованными устройствами, а это значит, что они не имеют полярности. Таким образом, его можно подключить в любом направлении на плате. Поэтому они обычно намного безопаснее электролитических конденсаторов. Это обозначение неполяризованного конденсатора, приведенное ниже. Многие типы конденсаторов, например, танталовые шариковые конденсаторы, не имеют полярности.

2. Структура и характеристики керамических конденсаторов.

Существует три основных типа керамических конденсаторов, но есть и другие типы на выбор:

1. Дисковые керамические конденсаторы с выводами для сквозного монтажа с полимерным покрытием.

2. Многослойные керамические конденсаторы для поверхностного монтажа (MLC).

3. Особый тип бессвинцового дискового керамического конденсатора СВЧ-диапазона, предназначенный для установки в слот на печатной плате.

Керамические дисковые конденсаторы изготавливаются путем покрытия обеих сторон керамического диска серебряными контактами, как показано на рисунке выше. Керамические дисковые конденсаторы имеют емкость от 10 пФ до 100 μ Ф и различные номинальные напряжения в диапазоне от 16 В до 15 кВ и даже больше.

Для достижения более высокой емкости эти устройства могут быть изготовлены из нескольких слоев. MLCC изготовлены из смеси параэлектрических и сегнетоэлектрических материалов или покрыты металлическими контактами. После завершения процесса наслаивания устройство помещают при высокую температуру и смесь спекают, в результате чего получается керамический материал с желаемыми свойствами. Наконец, полученный конденсатор состоит из множества конденсаторов меньшего размера, соединенных параллельно, что приводит к увеличению емкости.

Понятно, что MLCC состоят из более чем 500 слоев с минимальной толщиной слоя около 0,5 микрон. По мере развития технологий толщина слоя будет уменьшаться, а емкость увеличиваться при том же объеме.

Диэлектрики керамических конденсаторов различаются от производителя к производителю, но распространенные соединения включают диоксид титана, титанат стронция и титанат бария.

Принцип работы керамических конденсаторов

3. Классификация керамических конденсаторов.

В зависимости от различных керамических материалов их можно разделить на низкочастотные керамические конденсаторы и высокочастотные керамические конденсаторы. По структурной форме их можно разделить на несколько типов конденсаторов, таких как дисковые конденсаторы, трубчатые конденсаторы, прямоугольные конденсаторы, листовые конденсаторы и конденсаторы со сквозными отверстиями. Различные категории керамических конденсаторов определяются в зависимости от диапазона рабочих температур, температурного дрейфа и допусков.

1. Керамические конденсаторы класса I.

Этот тип емкости в основном связан с температурой. Это наиболее стабильные конденсаторы, имеющие почти линейные характеристики.

Наиболее распространенными соединениями, используемыми в качестве диэлектриков, являются:

А. Титанат магния с положительным температурным коэффициентом.

Б. Титанат кальция для конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом.

2. Керамические конденсаторы класса II.

Этот тип конденсаторов показывает лучшие характеристики с точки зрения объемного КПД, но это происходит за счет более низкой точности и стабильности. Поэтому они часто используются в приложениях развязки, связи и байпаса, где точность не важна.

A. Диапазон температур: от -50 ° C до +85 ° C.

B. Коэффициент рассеивания: 2,5%

C. Точность: низкая.

3. Керамические конденсаторы класса III.

Этот тип керамического конденсатора имеет высокий объемный КПД, низкую точность и низкий коэффициент потерь. Он не выдерживает высокого напряжения. В качестве диэлектрика обычно используется титанат бария.

A. Конденсаторы класса III изменяют свою емкость от -22% до +50%.

B. Диапазон температур от +10 ° C до +55 ° C.

C. Коэффициент рассеяния: от 3 до 5%.

D. Имеет довольно низкую точность (обычно 20% или -20/+80%).

E. Обычно используется для развязки или других приложений электропитания, где точность не является проблемой.