1. Частотные характеристики керамических конденсаторов

🍉1.1 Добротность и частотные характеристики керамических конденсаторов

Емкость керамических диэлектрических конденсаторов первого типа (таких как COG) по существу не зависит от частоты во всем используемом диапазоне частот.
Значение добротности и резонансная частота являются важными показателями при использовании высокочастотных/ультравысокочастотных конденсаторов в плохо резонансных цепях. Высокочастотные/ультравысокочастотные конденсаторы с отличными характеристиками имеют хорошие характеристики в этом отношении, такие как диэлектрик COG “Murata”. Керамические конденсаторы сверхвысокой частоты с емкостью ниже 10 пФ имеют значение добротности более 1000 метров ниже 400 МГц. Фактически, это значение Q уменьшается с увеличением частоты, что можно объяснить увеличением числа потерь с частотой. Когда частота в определенной степени высока, значение Q резко падает (значение Q начинает резко падать примерно после 6,8 пФ и выше 1,5 Г), как показано на рис. 3.23, что также согласуется с увеличением ESR при увеличение частоты.

керамических конденсаторовРисунок 3.23

Здесь «сверхвысокая частота» в основном означает, что он может работать на сверхвысокой частоте, и, конечно, он также может работать на различных частотах ниже сверхвысокой частоты. Как видно из рисунка, при увеличении емкости характеристика смещается влево. На самом деле обсуждение большей емкости будет бессмысленно на сверхвысокой частоте. Например, емкостное сопротивление 1000 пФ составляет всего 0,318 Ом на частоте 1 ГГц, тогда как индуктивность 1 см провода составляет 10 нГн, а резонансная частота с конденсатором 1000 пФ составляет около 50 МГц, что равно 1 на частоте 1 ГГц. /20, то есть для резонансного контура используется конденсатор емкостью 1000 пФ, а его резонансная частота обычно не превышает 50 МГц. На частоте 1МГц его можно использовать только для фильтрации или обхода. Это значение Q, и оно не имеет смысла.

🍇1.2 Частотные характеристики резонансной частоты, ESR и импеданса

Любой конденсатор имеет свою резонансную частоту, то есть частоту, при которой его собственная емкость и паразитная индуктивность образуют последовательный резонанс. В том же корпусе паразитная индуктивность практически одинакова. Естественно, чем больше емкость, тем ниже резонансная частота, как показано на рис. 3.24, и чем меньше размер корпуса, тем выше резонансная частота.

ESR керамических диэлектрических конденсаторов первого типа увеличивается с частотой, как показано на рис. 3.24, а по мере уменьшения частоты характеристики ESR постепенно становятся плоскими.

ESR диэлектриков первого типа, таких как диэлектрические конденсаторы COG, уменьшается с увеличением емкости, как показано на рис. 3.25. Причина очевидна. С увеличением емкости увеличивается и площадь пластины. При тех же условиях упаковки можно получить только за счет увеличения количества слоев полярных пластин. Так как ЭПР каждого слоя полярных пластин в основном одинакова, количество параллельных полярных пластин увеличивается, а ЭПР неизбежно будет уменьшаться.

керамических конденсаторовРисунок 3.24 керамических конденсаторовРисунок 3.25

Зависимость ESR, емкости и частоты диэлектрических керамических конденсаторов C0G показана на рисунке 3.26, а частотные характеристики импеданса показаны на рисунке 3.27.

керамических конденсаторовРисунок 3.26керамических конденсаторовРисунок 3.27

Характеристики можно разделить на три части: емкостная часть, резонансная часть, индуктивная часть.В емкостной части конденсатор имеет емкостную характеристику, которая согласуется с: частоты, как показано в левой половине кривой на рисунке 3.27.В резонансной части индуктивное сопротивление паразитной индуктивности конденсатора увеличивается с частотой до уровня, близкого к емкостному сопротивлению.Поскольку индуктивное сопротивление и емкостные сопротивления имеют противоположные знаки, фактическое сопротивление конденсатора в этой полосе частот меньше, чем емкостное сопротивление конденсатора Когда индуктивное сопротивление равно Когда емкостное сопротивление находится в состоянии резонанса, емкостное сопротивление компенсируется емкостное реактивное сопротивление, индуктивное сопротивление, оставляя только ESR, как показано на крутом падении импеданса на характеристической кривой на рисунке 3.27. Индуктивное сопротивление начинает превышать емкостное, и конденсатор начинает постепенно вести себя как индуктивная характеристика, как показано в возрастающей части правой части характеристической кривой на рис. 3.27.

Частотно-импедансные характеристики диэлектрических конденсаторов второго типа показаны на рисунке 3.28.Как и у диэлектрических конденсаторов первого типа, характеристики также можно разделить на три части: емкостную, резонансную и индуктивную. характеристическая кривая также в основном такая же.В отличие от первого типа диэлектрических конденсаторов, емкость второго типа диэлектрических конденсаторов обычно намного больше, чем у конденсаторов первого типа, а полоса частот, в которой расположена характеристическая кривая, ниже, чем у первого типа диэлектрических конденсаторов.Например, резонансная частота конденсатора емкостью 10нФ составляет около 50МГц, резонансная частота конденсатора емкостью 100нФ снижена до менее 20МГц, а резонансная частота частота конденсатора емкостью 10мкФ снижена до 2МГц.

Аналогично первому классу диэлектрических конденсаторов, с увеличением емкости уменьшается и ESR, разница в том, что частотные характеристики ESR изменились, на примере конденсатора 50V/10UF из диэлектрика X5R (правая часть рис. 3.28). ), ESR в низкочастотной полосе уменьшается с увеличением частоты, примерно на 100 кГц, в диапазоне от 100 кГц до 1 МГц, ESR 1 МГц снижается до наименьшего значения, а ESR полосы частот выше 1 МГц увеличивается с увеличением частоты. увеличение частоты.

керамических конденсаторовкерамических конденсаторов Рисунок 3.28

Как видно из рисунка в правой части рисунка 3.28, ESR керамического конденсатора типа II 50 В/10 мкФ составляет всего 5 мОм, что также является чрезвычайно низким значением ESR среди различных электроприборов.

🍓1.3 Частотная характеристика коэффициента потерь

Зависимость между коэффициентом потерь и частотой: Коэффициент потерь керамического конденсатора первого типа увеличивается с увеличением частоты Зависимость между коэффициентом потерь первого типа диэлектрика ЦОГ, емкостью и частотой показана на рисунке 3.29. емкостное реактивное сопротивление уменьшается, так что коэффициент потерь конденсатора увеличивается с увеличением емкости на той же частоте. Коэффициент потерь конденсаторов той же емкости увеличивается с частотой. Фактически, диэлектрические потери среды КОГ не меняются с частотой в пределах частоты приложения.Причина, по которой коэффициент потерь увеличивается с частотой, заключается в том, что, когда коэффициент потерь измеряется при условии, что напряжение на клеммах конденсатора постоянно, по мере увеличения частоты ток конденсатора увеличивается, поэтому потери генерируемое в конденсаторе ESR также увеличивается.Когда частота выше определенного значения, возникают потери Потери на ЭПР становятся основными потерями, а коэффициент потерь в это время будет линейно возрастать с частотой.

керамических конденсаторов  Рисунок 3.29

Характеристики изменения коэффициента потерь керамических диэлектрических конденсаторов второго типа в зависимости от частоты в основном аналогичны характеристикам первого типа диэлектриков и здесь повторяться не будут.

2 Температурные характеристики керамических конденсаторов

Для керамических конденсаторов, помимо температуры, влияющей на емкость, существуют сопротивление изоляции, коэффициент рассеяния и т. д.

🍒2.1 Сопротивление изоляции керамических конденсаторов

Сопротивление изоляции диэлектрических керамических конденсаторов X7R довольно сильно меняется в зависимости от температуры, как показано на рис. 3.30.
Сопротивление изоляции диэлектрических керамических конденсаторов X7R снижается с 4000 с (или Ω·F) при температуре около +15°C до немногим более 120 с при +100°C; сопротивление изоляции диэлектрических керамических конденсаторов Y5V изменяется с температурой по сравнению с конденсаторами X7R. как показано на рисунке 3.31.

керамических конденсаторовРисунок 3.30 керамических конденсаторовРисунок 3.31

Сопротивление изоляции падает с 2700 с (или Ω.F) при температуре около +20 ° C до немногим более 300 с при +80 ° C. Сопротивление изоляции у обоих в основном одинаковое, но ниже, чем у C0G. сопротивление и температура, в высокотемпературных приложениях следует обратить внимание на то, соответствует ли сопротивление изоляции конденсатора требованиям.

🍑2.2 Зависимость между коэффициентом рассеяния и температурой второго типа керамических диэлектрических конденсаторов

Коэффициент рассеяния керамических конденсаторов второго типа значительно выше, чем у диэлектрических конденсаторов первого типа, и больше зависит от температуры. °C до 1% при +125°C и почти не изменяется при температуре от 50 до 70°C. Коэффициент рассеяния диэлектрических керамических конденсаторов Y5V уменьшается с температурой примерно с 12% при -20°C до менее 1% при +85°C, из которых практически не меняется при температуре от 50 до 85°C.При температуре ниже нормальной температуры коэффициент потерь X7R явно меньше, чем у Y5V, а коэффициент потерь X7R меньше, чем у Y5V при нормальной температуре.

керамических конденсаторовРисунок 3.32 керамических конденсаторовРисунок 3.33