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电容器基础知识

发布时间:2009-07-29 16:19:55发布人:
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器件基础知识(电容器)

2.2  电容器

2.2.1 基本概念

序号

电容器类别

基本概念

1

铝电解电容器

一种用铝箔作电极的电解质电容器,可分为有极性和双极性两种。

2

钽电解电容器

一种用钽作电极的电解质电容器,有固体、非固体;极性、双极性之分

3

金膜电容器

一处通过真空蒸发工艺,在聚酯膜(聚碳酸酯、聚丙烯等)上流淀金属铝面而形成的电容器。

4

0独石电容器

一种带引线的多层陶瓷电容器。根据其材料的温度特性可为NPOX7RZSUY5V等。

5

瓷介电容器

一种用陶瓷材料或高介电材料作介质的电容器

6

涤纶电容器

一种用涤纶材料作介质的电容器

7

片状电容器

一种尺寸小,引出端特性和形状适于表面安装技术的电容元件

8

穿心电容器

一种用云母片做介质的电容元件

9

可变电容器

一种可调节电容量大小的电容元件

10

固体铝电容器

 

11

片状固体铝电容器

 

 

2.2.2 电容器分类

(1)常用电容器按介质分类: (在选择电容器时,介质种类是最主要的考虑因素)。

 


 

     

      公司正在大量使用的电容器种类在分类图中用黑体字表示。

         云母电容器

        在各种介质中,云母电容器是性能非常优良的一大类电容器,主要用作高频高稳定电容器,工作频率可到几个吉赫兹(GHz),广泛应用在对电容器的稳定性和可靠性要求很高的场合。迄今尚未发现有任何无机绝缘材料的综合性能超过云母。其特点是介电强度高,介电常数大,功率损耗小,化学稳定性高,热膨胀系数小,耐热性好,并具有优良的机械性能,很容易制成各种形式的电容器,其中以迭片云母电容器最常见,用途最广。

        云母的种类很多,但作为电容器介质应用的主要是天然云母(含水硅酸铝)的白云母和金云母,以及合成的氟金云母。对高频性能要求较严的云母电容器主要采用白云母。

        云母电容器的额定工作电压可到几千伏(甚至几万伏),容量一般小于几万皮法(pF)(可以做到几十万皮法)。其容量精度一般在±5%以内,用作标准的云母电容器的电容量精度可到±0.01%或更高,并具有很高的稳定性。

        由于云母材料稀少,价格昂贵,仅在对电容器的稳定性和高频特性要求极高的情况下才使用,目前BOM中尚未给出专门的分类,因此选型规范中省略云母电容器的具体内容。

(2)BOM 中电容器分类    

电容器

 

分类名称

小类编码

备注

08

电解类

铝电解电容器

0801

液体电解质

 

 

钽电解电容器

0802

固体烧结型

 

 

固体铝电容器(试用)

0810

新产品(无机、有机)

 

 

片状固体铝电容器(试用)

0811

新产品(无机、有机)

 

有机薄膜类

金膜电容器

0803

金属化薄膜

 

 

涤纶电容器(话机专用)

0806

 

 

陶瓷类

独石电容器

0804

多层陶瓷、插装

 

 

瓷介电容器

0805

单层陶瓷、插装

 

 

片状电容器

0807

SMD、固定、两端引出

 

 

穿芯电容器

0808

 

 

 

可变电容器

0809

 

 

2.2.3   常用电容器应用的一般要求

(一)电容器的选择

电容器用途与种类参照表(参考)

用途

电容器种类

选用类别

 

高频旁路滤波

1MHz以上)

陶瓷

片状陶瓷(0807)

 

聚酯(金属化)

无感卷绕(0803)

 

聚丙烯(金属化)

无感卷绕(0803)

 

低频旁路滤波

1MHz以下)

铝电解

 

 

钽电解

 

 

陶瓷 II

片状陶瓷(0807)

 

聚酯

 

滤波器用、谐振

陶瓷 I 型(高Q值)

注意精度要求

片状陶瓷(0807)

 

云母

 

高频耦合

陶瓷

片状陶瓷(0807)

 

金属化薄膜

 

 

云母

 

低频耦合

铝电解(注意极性)

卷绕型 (0801)

 

钽电解(注意极性)

固体烧结型(0802)

 

陶瓷 II

片状陶瓷(0807)

 

聚酯(金属化)

无感卷绕(0803)

电源输入滤波

铝电解

卷绕型(0801)  低成本

 

钽电解

固体烧结型(0802)高性能

 

陶瓷 II

片状陶瓷(0807)小体积

 

聚酯

无感卷绕(0803) 安全

高频高压

陶瓷

瓷介 0805 (插装、价格低)

片状 0807(体积小,价格高)

 

云母

价格极高、体积极大

高频阻抗匹配

陶瓷 I

片状陶瓷 (0807)

储能

铝电解

卷绕 (0801)

EMI

陶瓷

穿心 (0808)

 

        注:固体铝电容器,云母电容器情况见相关章节内容,聚苯乙烯电容器,玻璃釉及玻璃等其它电容器不属于大量使用的电容器种类,没有列出。

(二) 额定工作电压和电容量范围

      (BOM中特定分类电容器的典型值)

电容器种类

额定电压(VDC)

电容量范围

安装方式

备注

0801铝电容器

4~550

0.1 μF~1F

插装,SMD

液体电解质

0802钽电容器

4~50

0.1 μF~470 μF

SMD,插装

固体烧结型

0803金膜电容器

50~2K

1000pF~10μF

插装

SMD在发展中

0804独石电容器

50~200

10 μF

插装

多层陶瓷

0805瓷介电容器

50~5K

0.22 μF

插装

单层陶瓷

0807片状电容器

50~3K

0.5PF-47μF

SMD

多层陶瓷(单层未用)

0808穿芯电容器

25V,50V,100V

10pF~1.5μF

SMD,插装

参照MURATA手册

0809可变电容器

25V,50V,100V

0.65~40pF

SMD,插装

参照MURATA手册

        注:1F(Farad)=106μF=109nF=1012pF

        说明: 上表中的数值是此类别电容器可达到的额定电压和电容量范围,具体电容器系列的额定电压和电容量范围需查阅电容器制造商的手册。

        目前公司使用的穿芯电容器和可变电容器主要是MURATA公司的产品,上表中列出MURATA公司产品额定电压和电容量范围(各系列型号的值请查阅厂家手册)

(三)电容器应用的一般要求

(1) 不选用极限和边缘规格

        不选用各分类电容器的极限规格,如1uF以下的电解电容器或电容器具体系列中的最大最小值的边缘规格。

(2)降额使用

        降额使用是提高电容器工作可靠性和寿命的最重要手段。

        不同类别的电容器具有不同的绝缘介质和自愈机制,对承受应力(主要是工作电压和工作环境温度)的降额程度要求有差异,但一般都在0.6倍额定承受应力下使用。不超过0.7倍。

(3)电容量变化

       电容器在实际工作时的电容量不同于标称电容量,外加应力下电容量漂移应在电路要求的范围内。同时应考虑电容器随工作时间的延长电容器逐渐老化,电容量逐渐变化(一般情况下减小),应给出设计裕度(一般为电路要求变化范围的一半,如电路要求可在±10%范围内变化,应选择在±5%内变化的电容器)

(4)  额定工作温度

       各种具体型号的电容器都有规定的额定环境工作温度范围, 在实际使用中不应超过规定的环境工作温度。

(5) 管脚表层金属

       管脚表层金属采用Sn/PbSn,焊接性能好,价格便宜,尽量避免采用贵金属管脚或外电极的电容器(对特殊种类的电容器,如其行业通用贵金属作管脚的表层金属,则应采用行业的通用标准,目前华为技术尚未采用)

(6)  极性电容器不能反向使用

        极性电容器是指电解电容器,电解电容器是目前电容量最大的电容器,不能在反向的状态下使用,如果必须应用于反向状态时,请选用无极性电解电容器。

(7) 安装

       尽量采用表面贴装的电容器,尤其是钽电容器,陶瓷电容器,表面贴装不仅生产效率高,体积小,且由于大量使用而价格低。为节省空间还可使用表面贴装的集成电容器(是多层陶瓷电容器阵列,又称电容排,目前公司的产品中还没有使用)

       金属化薄膜电容器的表面安装技术在逐步批量应用中。

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

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