在电子电路设计中,贴片电容是一种极为常见且关键的电子元件。然而,面对众多不同型号的贴片电容,如 X5R、X7R、Y5V、Z5U、C0G 等,很多人在选用时会感到困惑。实际上,这些都是贴片陶瓷电容,它们名字是由一个叫 EIA 的组织命名的,其的不同之处在于温度相关性能变化。
这些贴片陶瓷电容虽同属一类,但因层间使用的电介质不同,呈现出不同的温度特性。它们的容值和误差(生产误差,因为实际生产中每个电容很难做到完全一样)都是在 25℃,也就是室温下定义的。当工作温度偏离室温时,无论是温度升高还是降低,它们的容值都会发生改变。
下面为大家详细介绍各种贴片电容的特性和用途:
- C0G (EIA code) 或 NP0 (产业习惯称呼):所用材料受温度影响较小(Negative - Positive zero),温度系数在 0±30ppm/℃以内,电容值随频率和电压变化小于 ±0.05%。由于其电介质损耗较小,常用于滤波器、时钟电路以及晶振匹配电路中。它的高频特性良好,可应用到 G bit 级的电路中。不过,这类电容的容值比较有限,一般小于 10nF。除了 C0G/NP0,还有其它常用的电介质材料,如 P350、N1000/M3K。
- X7R:是工业中广泛采用的温度稳定型电容器,具有中等介电常数,电气性能较稳定。在温度、电压等条件改变时,性能变化不显著,适用于隔直、耦合、旁路以及对容量稳定性要求不太高的鉴频电路。在使用温度( - 55℃~ + 125℃)范围内,容值变化率在 ±15% 以内,老化率为 10 年 1%。它属于强电介质,电容值一般在 100pF~2.2uF。
- Y5V:这种材料具有较高的介电常数,常用于生产比容较大的大容量电容器产品,能用较小的尺寸做出大容量的电容。但其容量稳定性较 X7R 差,容量、损耗对温度、电压等测试条件较为敏感。它是普通用途的电容器,在使用温度( - 30~ + 85℃)范围内,容值变化率较大,在 + 22 /- 82% 以内,老化率为 10 年 5%,容值范围为 1000pF~10μF。
- Z5U:在相同体积下电容量较大,且等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低,具有良好的频率响应。主要用于退耦电路,也适用于要求大容量、使用温度范围接近于室温的旁路、耦合等低直流偏压的电路中。其工作温度为 + 10℃到 + 85℃,温度特性为 + 22% 到 - 56%。属于 Ⅱ 类陶瓷,为铁电陶瓷介质,比电容大,电容量随温度呈非线性变化,损耗相对较大。
- X5R:具有较高的介电常数,常用于生产比容较大、标称容量较高的大容量电容器产品,主要应用在电子整机中的振荡、耦合、滤波及旁路电路中。工作温度范围通常为 - 55℃~ + 85℃,电容容量随温度变化为 ±15%,属于 Ⅱ 类陶瓷的稳定级。
此外,贴片电容的体积、容值和电压之间也存在一定的特性关系。贴片电容的体积越小,所能做到的容值就越小;相对应的,体积越大,能做到的容值也就越大。另外,容值越大,所能做到的电压就越低,容值越小,所能做到的电压就越高,误差范围也就越大。以下为大家列举一些常规情况:
- 0201:容值只能做到 2.2UF,电压做到 6.3V ,误差 +/-20%。
- 0402:容值只能做到 10UF,电压做到 10V ,误差 +/-20%。
- 0603:容值只能做到 47UF,电压做到 6.3V ,误差 +/-20%。
- 0805:容值只能做到 47UF,电压做到 10V ,误差 +/-20%。