Керамічний конденсатор

Керамі́чний конденса́тор — конденсатор, у якому як діелектрик використано керамічний матеріал. Керамічні конденсатори є природним елементом практично будь-якої електронної схеми. Вони мають здатність працювати з сигналами мінливої полярності, хороші частотні характеристики, малі втрати, незначні струми витоку, невеликі габаритні розміри й низьку вартість. Там же, де ці вимоги перетинаються, вони практично незамінні. Але проблеми, пов'язані з технологією їх виробництва, відводили цьому типу конденсаторів нішу пристроїв малої ємності. Керамічний конденсатор на 10 мкФ ще недавно сприймався як дивовижна екзотика, і коштувало таке диво, як жменя алюмінієвих електролітичних тих же ємності і напруги, чи як кілька аналогічних танталових. Однак розвиток технологій дав змогу відразу декільком фірмам заявити про досягнені їхніми керамічними конденсаторами ємності в 100 мкФ і анонсувати початок виробництва ще більших значень. А безперервне падіння цін на всі вироби цієї групи змушує уважніше придивитися до вчорашньої екзотики, щоб не відстати від технічного прогресу і зберегти конкурентоспроможність^[1].

Структура MLCC

Вивідні і чип-конденсатори

Історія

З розвитком напівпровідникових технологій в 1950-х були розроблені багатошарові конденсатори з використанням легованої сегнетокераміки. Цей «багатошаровий керамічний конденсатор» (англ. multi-layer ceramic capacitor, MLCC) був компактним і запропонував високі ємності конденсаторів в менших корпусах, ніж трубчаті і дискові. Ці керамічні чип-конденсатори були рушійною силою переходу від технології монтажу електронних пристроїв в наскрізні отвори до поверхневого монтажу в 1980-х. Поляризовані електролітичні конденсатори можуть бути замінені неполяризованими керамічними конденсаторами, що спрощує монтаж. Станом на 2012 рік, більш ніж 10¹² MLCC виготовлялось щороку. Поряд зі стилем керамічних чип-конденсаторів, керамічні дискові конденсатори часто використовуються як конденсатори безпеки в додатках для придушення електромагнітних завад. Крім цього, великі керамічні конденсатори живлення для високої напруги або високочастотних пристроїв передавача також повинні бути знайдені. Нові розробки в області керамічних матеріалів були зроблені з антисегнетокераміки. Цей матеріал має нелінійний фазовий перехід, який дозволяє збільшити зберігання енергії з вищою об'ємною ефективністю. Вони використовуються для зберігання енергії (наприклад, в детонаторах)

Класифікація

Конденсатори з неорганічним діелектриком можна розділити на три групи: низьковольтні, високовольтні і зневадні. Обкладки виконуються у вигляді тонкого шару металу, нанесеного на діелектрик шляхом безпосередньої його металізації, або у вигляді тонкої фольги.

Група низьковольтних конденсаторів охоплює низькочастотні і високочастотні конденсатори.

За призначенням вони поділяються на три типи:

• тип 1 — конденсатори, призначені для використання в резонансних контурах або інших колах, де малі втрати і висока стабільність ємності мають істотне значення ;
• тип 2 — конденсатори, призначені для використання в колах фільтрів, блокування і розв'язки або інших колах, де малі втрати і висока стабільність ємності не мають істотного значення ;
• тип 3 — керамічні конденсатори з бар'єрним шаром, призначені для роботи в тих же колах, що і конденсатори типу 2, але мають дещо менше значення опору ізоляції і більше значення тангенса кута діелектричних втрат, що обмежує область застосування низькими частотами.

Зазвичай конденсатори типу 1 вважаються високочастотними, а типів 2 і 3 — низькочастотними. Визначеної межі за частотою між конденсаторами типів 1 і 2 не існує. Високочастотні конденсатори працюють в колах з частотою до сотень мегагерц, а деякі типи використовують в гігагерцовому діапазоні^[2].

Тип 1

Температурний коефіцієнт залежності ємності керамічних конденсаторів типу 1 зазвичай виражається іменами, на кшталт «NP0», «N220» і т. д. Ці імена включають температурний коефіцієнт (α). У стандарті IEC/EN 60384-8/21, температурний коефіцієнт і толерантність замінено літерним кодом (див. таблицю).

Class 1-ceramic capacitors
Ceramic names, temperature coefficients α, α tolerances and letter codes for α
referring to IEC/EN 60384-8/21 and EIA-RS-198

Ceramic names	Temperature coefficient α 10−6 /K	α-Tolerance 10−6 /K	Sub- class	IEC/ EN- letter code	EIA letter code
P100	100	±30	1B	AG	M7G
NP0	0	±30	1B	CG	C0G
N33	−33	±30	1B	HG	H2G
N75	−75	±30	1B	LG	L2G
N150	−150	±60	1B	PH	P2H
N220	−220	±60	1B	RH	R2H
N330	−330	±60	1B	SH	S2H
N470	-470	±60	1B	TH	T2H
N750	−750	±120	1B	UJ	U2J
N1000	−1000	±250	1F	QK	Q3K
N1500	−1500	±250	1F	VK	P3K

Тип 2

Class 2 ceramic capacitors
Code system regarding to EIA RS-198 for some temperature ranges and inherent change of capacitance

Символьний код Нижній робочий діапазон температур.	Цифровий код Верхній діапазон температур.	Символьний код Зміна ємності в діапазоні температур.
X = −55 °C (−67 °F)	4 = +65 °C (+149 °F)	P = ±10 %
Y = −30 °C (−22 °F)	5 = +85 °C (+185 °F)	R = ±15 %
Z = +10 °C (+50 °F)	6 = +105 °C (+221 °F)	S = ±22 %
	7 = +125 °C (+257 °F)	T = +22/−33 %
	8 = +150 °C (+302 °F)	U = +22/−56 %
	9 = +200 °C (+392 °F)	V = +22/−82 %