硬件学习笔记（器件篇）—— MLCC（三）

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一、C0G-X7R-X5R-Y5V等电容区别

之前的文章中以及提到，为什么会有这么多型号的电容，原因是介质材料不同，能做大容量的材料温度特性不好，温度特性好的又做不了大容量。我们对电容器进行一个分类

I类电容器：C0G

• 电性能最稳定
• 常用于：谐振器，谐振，高频耦合。

II类电容器：X7R、X5R、Y5V、Z5U

• 电容随温度非线性变化
• 常用于旁路、耦合
• 分为稳定剂和可用级

1. 稳定级：容量随温度变化不大，例：X7R、X5R
2. 可用级：容量随温度变化非常大，常用于要求大容量，温度变化不大的电路中，例：Y5V、Z5U

通过具体参数进行对比

温度系数/特性

温度系数：

1. 可以看到C0G的标称温度系数非常小，只有30ppm/℃，例：从20度升高到80度，电容量变化30*（80-20）=1800ppm=0.18%
2. X5R和X7R容量随温度变化可达到±15%，稳定性很一般
3. Z5U和Y5V就更夸张了，读表格最后两行，Y5U在某个温度下，电容量甚至会减小80%

工作温度范围：

1. C0G的工作温度范围很宽，-55℃~125℃
2. X5R的最高温度85℃
3. Z5U的工作范围设置只有10℃~85℃

容量范围及电压

这里用0603的封装50V条件下进行对比，可以看到C0G是0.1-6800(pF)，Y5V和Z5U是1000-1000000(pF)，X7R是150-470000(pF)，X5R是0.47-1(uF)。

• 综合容量排序为：Y5V和Z5U最大，然后X5R，再是X7R，C0G容量最小
• 印证了温度特性越好，容量越做不高

小结

1. C0G，X7R，X5R，Y5V，Z5U等电容，其温度稳定性按次序下降、Y5V和Z5U电容温度特性很差，需要谨慎使用

2. C0G、X7R、X5R、Y5V、Z5U等电容，其容量上限按照次序增大，C0G容量最小，Y5V和Z5U最大。

二、陶瓷电容的直流偏压特性

定义

• 在电容上加上直流电压，电容实际容量下降。电容的容量标称值是在20℃，1V或者0.5V电压下测试的
• 温度的影响之前讲过，这次讲直流电压的影响

什么时候需要比较准确的电容量

我们将陶瓷电容用于去耦和耦合电路，用多大的是凭经验，出现故障也只会调整电容的容值。那么，什么时候我们需要比较准确的电容量呢？那就是计算DCDC输出纹波的时候。

在选定DCDC芯片和电感的时候，根据实际的输入和输出电压。要想减小纹波，可以改变的就只有滤波电容了。

实际测试纹波＞计算纹波

• ESR不背锅

如果不考虑直流偏压特性，我们会发现，实际电路做出来纹波值是比算出来要大的。我们可以怀疑陶瓷电容的ESR被忽略了，但是在之前的文章中已经提到，uf级别的陶瓷电容的ESR值大概有多少，将数据带入我们会发现，测试值还是比计算值要大

• 真正原因是陶瓷电容的直流偏压特性

直流电压对陶瓷电容的影响非常大，举个例子：

如上图，47uF的X5R电容在6.3V只有10uF不到

常用电容直流偏压特性（村田官网）

I类电容：NP0，C0G，容量基本不随电压的变化而变化

II类电容：X7R，X5R容量随电压变化大

对于II类电容器：
1、容量越大，偏压特性就越明显，随电压升高，容量不断下降。
2、同容量，不同耐压电容，在相同电压下，电容量下降差不多，不存在高耐压值的电容容量下降得少。
3、同容量，同耐压下，封装大的电容容量下降得慢

小结

MLCC陶瓷电容的直流偏压特性很明显，容量越大随电压升高容量下降越快，设计电路时必须考虑。

本文为学习课程“硬件工程师练成之路”的笔记