硬件学习笔记--004 MLCC电容相关知识介绍

1.MLCC电容的定义

        MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层(外电极)，从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容。

2.MLCC的基本参数

1）电容容量

        MLCC规格一般常见封装尺寸为：0201，0402，0603，0805，1206，容量范围一般在0.5pf~1uf。1210，1812，1825，2225，3012、3035为大规格贴片电容，电容范围在1uf~100uf。

2)电容的额定电压

        常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、200V、250V、400V、450V、475V、500V、600V、630V。在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。

        额定电压值与电容的两极板间的距离有关系，额定电压越大，一般距离就要更大，否则介质会被击穿。因此，这就导致了同等容量的电容， 耐压值高的，一般尺寸会更大。设计时需要保证70%以上的余量，最好50%以上。

        村田电容常见耐压值标识如下：

3)电容的种类

        它们通常被分为类I（NPO、COG）温度补偿型、类II（X7R、X5R，Y5V、Z5U）高介电常数型。

        I类电容器为温度补偿性，一般介电材质为氧化钛、锆酸钙等，其介电常数不会随温度、电压的变化而变化，因此其容量基本稳定，即使处于高温、高电压、高频率的环境仲，其tanΘ（损耗正切）也很小，稳定性极佳，且其Q值较高，适合在高稳定性和低损耗谐振电路应用。

        II类电容器为高介电常数型，一般为强节点材料钛酸钡，其相对节点常熟会随着温度、电压的变化而变化，导致容量也会发生变化，静电容量也会随着时间而变化，因此选择时需要留有余量。

4)电容的精度

对于电阻的精度来说，电容的精度要低很多，以下是一般电容的精度

 5)电容的温度特性

        不同类型的电容的工作温度范围是不同的、并且其容量随温度的变化也不同，相差非常大。如下表：

 6)直流偏压

        它描述了电容值随着施加在两端的直流电压增加而减小的情况。换句话说，随着电压的升高，电容的有效值会降低。如果在设计中未考虑偏压特性，电容很容易失效或无法达到性能标准。
下图显示了10uF电容GRM319B31A106KE18的偏压特性，当电压为10V时，有效容值减少了近70%，仅约为3uF。

7)等效串联电阻、阻抗频率特性及谐振频率

        陶瓷电容的绝缘电阻非常大，是兆欧级别的，所以得简化公式为：Z=R+1/jwc+jwL。在频率较低时，电容主要呈容性，在频率比较高时，电容主要呈感性。而谐振的时候，阻抗等于等效串联电阻，此时阻抗达到最小值，如果用来滤波的话，此时效果最好。以下为普通村田电容的ESR表。   

 以下为村田某10uf电容的阻抗频率曲线

        

村田常用电容的谐振频率表

 

   8)漏电流和绝缘电阻

        陶瓷电容绝缘电阻阻值一般比较大，漏电流小。以下为村田的集中普通电容的绝缘电阻表格，可供参考。