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不同材质陶瓷电容(NP0、X7R、Y5V、Z5U)性能浅析

发布时间:2014-07-30 12:29:46  访问量:104  

 按美国电工协会(EIA)标准,不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类:超稳定级(工类)的介质材料为COG或NPO;稳定级(II类)的介质材料为X7R;能用级(Ⅲ)的介质材料Y5V。

这类参数描述了电容采用的电介质材料类别,温度特性以及误差等参数,不同的值也对应着一定的电容容量的范围。具体来说,就是:X7R常用于容量为3300pF~0.33uF的电容,这类电容适用于滤波,耦合等场合,电介质常数比较大,当温度从0°C变化为70°C时,电容容量的变化为±15%;Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容,温度范围比较宽,随着温度变化,电容容量变化范围为±10%或者+22%/-82%。对于其他的编码与温度特性的关系,大家可以参考表。


陶瓷电容材质NP0、X7R、Y5V、Z5U的选用图解及分析

区别:NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。


例如 :C0G = NP0,.TC.= 0′(-1)±30 ppm

C: 0 N : 正(Negative)

0: -1 P : 负(Positive)

G: ±30 ppm 0 : ±0


曲线图:

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。



X7R材质电容器

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。

下表给出了X7R电容器可选取的容量范围。

封 装 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

它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。

Z5U材质电容器

Z5U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=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%

Y5V材质电容器

Y5V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%


NPO电气性能稳定,基本上不随温度、时间、电压的改变而改变,适用于对稳定性、可靠性要求较严格的场合,由于电气性能稳定,可很好的工作在高频、特高频、甚高频频段;X7R电气性能较稳定,随温度、时间、电压的变化,其特性变化并不明显,适用于要求较高的耦合、旁路、滤波电路及10兆周以下的中频场合;Y5V具有很高的介电系数,常用于生产小体积,大容量的电容器,其容量随温度改变比较明显,但成本较低,仍广泛用于对容量,损耗要求不高的耦合、滤波、旁路等电路场合.

内电极:它与陶瓷介质交替叠层,提供电极板正对面积;

PME-Ag/Pd :主要在X7R和Y5V中高压MLCC产品系列中,材料成本高。

BME-Ni:目前大部分产品均为Ni内电极,材料成本低,但需要还原气氛烧结。

端电极:

基 层:铜金属电极或银金属电极,与内电极相连接,引出容量。

阻挡层:镍镀层,热阻挡作用,可焊的镍阻挡层能避免焊接时Sn层熔落。

焊接层:Sn镀层,提供焊接金属层。

不同材质陶瓷电容温度系数表:

 

  封 装 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。


X7R、Z5U和Y5V电容器

 
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