熟知陶瓷电容的细节,通往高手的必经之路
随着工艺进步,同样封装的电容耐压和容值越来越大,陶瓷电容的使用范围越来越广。但是,你如果把陶瓷电容当做一个理想电容符号来使用的时候,可能会有意想不到的问题。 一、电压值变大了,电容值变小(耐压范围以内)
我们可以看到,不同的型号,不同的耐压,不同的封装的电容,随着电压上升的下降趋势。 对于某个给定的封装尺寸和瓷片电容类型,电容的额定电压似乎一般没有影响。 二、交流偏压特性 除了上面描述的直流电压会影响电容的容值,在电容上面的交流量也会影响电容的容值。 三、随着温度的变化,不同型号的电容容值有不同的走势。 四、ESR和ESL 电容器(图3)中除有容量成分C外,还有因电介质或电极损耗产生的电阻(ESR)及电极或导线产生的寄生电感(ESL)。因此,|Z|的频率特性如图4所示呈V字型(部分电容器可能会变为U字型)曲线,ESR也显示出与损耗值相应的频率特性。 实际电容器 实际电容器的|Z|/ESR频率特性(例)
低频率范围:低频率范围的|Z|与理想电容器相同,都与频率呈反比趋势减少。ESR值也显示出与电介质分极延迟产生的介质损耗相应的特性。 共振点附近:频率升高,则|Z|将受寄生电感或电极的比电阻等产生的ESR影响,偏离理想电容器(红色虚线),显示最小值。|Z|为最小值时的频率称为自振频率,此时|Z|=ESR。若大于自振频率,则元件特性由电容器转变为电感,|Z|转而增加。低于自振频率的范围称作容性领域,反之则称作感性领域。ESR除了受介电损耗的影响,还受电极自身抵抗行程的损耗影响。高频范围:共振点以上的高频率范围中的|Z|的特性由寄生电感(L)决定。高频范围的|Z|可由公式(2)近似得出,与频率成正比趋势增加。ESR逐渐表现出电极趋肤效应及接近效应的影响。 以上为实际电容器的频率特性。重要的是,频率越高,就越不能忽视寄生成分ESR或ESL的影响。随着电容器在高频领域的应用越来越多,ESR和ESL与静电容量值一样,成为表示电容器性能的重要参数。 各种电容器的|Z|/ESR频率特性 上图所示电容器的静电容量值均为10uF,因此频率不足1kHz的容量范围|Z|均为同等值。但1kHz以上时,铝电解电容器或钽电解电容器的|Z|比多层陶瓷电容器或薄膜电容器大,这是因为铝电解电容器或钽电解电容器的电解质材料的比电阻升高,导致ESR增大。薄膜电容器或多层陶瓷电容器的电极中使用了金属材料,因此ESR很低。 LW逆转型电容器的外观 |