片式多层陶瓷电容
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多层陶瓷片式电容多层陶瓷片式电容是一种常用的电子元件,广泛应用于电子设备中。
它具有体积小、容量大、质量轻、稳定性好等特点,被广泛应用于通信、计算机、汽车、医疗等领域。
本文将从多层陶瓷片式电容的结构、工作原理、特点及应用等方面进行介绍。
多层陶瓷片式电容由许多薄片状的陶瓷层和金属电极交替堆叠而成。
这些陶瓷层通常由氧化铁、氮化铁、氧化锆等材料制成,而金属电极则由铜、铝等导电材料制成。
这种层叠结构使得多层陶瓷片式电容能够在相对较小的体积中实现较大的电容量。
多层陶瓷片式电容的工作原理是基于电容器的原理。
当电容器两端施加电压时,金属电极上的电子会被电场作用而移动,形成电流。
而陶瓷层则起到绝缘的作用,阻止电流的流失。
由于多层陶瓷片式电容中陶瓷层的数量较多,因此电容量较大。
多层陶瓷片式电容具有许多特点。
首先,它具有良好的温度稳定性和频率特性,能够在不同的温度和频率下保持较稳定的电容值。
其次,多层陶瓷片式电容的损耗角正切值较小,能够提供较低的功率损耗。
此外,它还具有较高的绝缘电阻和较低的介质损耗,能够有效防止电流泄漏和能量损耗。
多层陶瓷片式电容在各个领域都有广泛的应用。
在通信领域,它常被用于电路板上的滤波器、耦合器等电子元件中,用于滤除噪声和提高信号质量。
在计算机领域,多层陶瓷片式电容被广泛应用于内存模块中,用于存储和传输数据。
在汽车领域,它常被用于汽车电子系统中,如发动机控制单元、车载娱乐系统等,用于提供稳定的电源和信号传输。
在医疗领域,多层陶瓷片式电容被应用于医疗设备中,如心脏起搏器、血压监测器等,用于提供稳定的电源和信号传输。
多层陶瓷片式电容是一种重要的电子元件,具有体积小、容量大、质量轻、稳定性好等特点。
它在通信、计算机、汽车、医疗等领域有广泛应用。
随着科技的不断进步,多层陶瓷片式电容的性能将进一步提高,应用领域也将更加广泛。
我们相信,在未来的发展中,多层陶瓷片式电容将发挥更大的作用,为人们的生活带来更多的便利和创新。
片式多层陶瓷电容器(MLCC)老化特性高介电常数型陶瓷电容器 (标准的主要材料为BaTiO3,温度特性为X5R,X7R,Y5V等) 的电容量随时间而减小。
这一特性称之为电容老化。
电容老化是具有自发性极化现象的铁电陶瓷独有的现象。
当陶瓷电容器加热到居里点以上的温度时 (在该温度晶体结构发生改变,自发性极化消失 (大约为150°C) ),并使之处于无载荷状态,直到它冷却到居里点以下,随着时间的流逝,逆转自发性极化变得越来越困难,结果,所测的电容值会随着时间而减小。
上述现象不仅在三星的产品中,在所有高介电常数 (BaTiO3) 的一般性陶瓷电容器都可以观察到。
附录是一些有关电容老化的公用标准 (陶瓷电容器:IEC60384-22附录B等)。
当电容值由于老化而不断减小的电容器重新加热到居里点以上温度并让其冷却时,电容值会得到恢复。
这种现象称之为去老化现象,发生去老化后,正常的老化过程重新开始。
质陶瓷的自发极化与铁电现象BaTiO3质陶瓷的自发极化与铁电现象如图1所示,BaTiO3质陶瓷具有钙钛矿晶体结构。
在居里点 (约130°C) 温度以上呈立方体,且钡 (Ba) 的位置位于最高点,氧 (O)位于晶面的中心,钛 (Ti) 位于晶体的中心。
图1: BaTiO3质陶瓷的晶体结构当在居里点以下正常温度范围内,一条晶轴 (C轴) 伸长约1%而其他晶轴缩短,晶体变成四方晶格 (如下页图2所示)。
在这种情况下,Ti4+离子将占据附近O2-的位置而后者从晶体中心沿晶轴伸展的方向偏移0.12Å。
这种偏移导致正、负电荷的生点发生偏差,造成极化现象。
极化现象是由于晶体结构的不对称造成的,在不施加外电场或压力的情况下,这种极化现象从一开始就存在。
这种类型的极化称为自发性极化现象。
图2: 温度变化时的晶体结构和相关介电常数的变化 (纯BaTiO3)BaTiO3质陶瓷自发极化的方向 (Ti4+离子的位置) 在施加外部电场的情况下可以轻易逆转。
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多层片式陶瓷电容器执行标准总规范:GB/T2693-2001《电子设备用固定电容器第1部分:总规范》分规范:GB/T9324-1996《电子设备用固定电容器第10部分:分规范》GB/T9325-1996《电子设备用固定电容器第10部分:空白详细规范》分类介绍a、电解质种类容量温度特性是选用电介质种类的一个重要依据。
NPO(CG):I类电介质,电气性能最稳定,基本上不随温度、电压、时间的改变;属超稳定型、低损耗电容材料类型,适用于对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频的电路。
产品应用:振荡器、混频器、中频/高频/甚高频/超高频放大器、低噪声放大器、时间电路、高频滤波电路、高频耦合。
X7R(2X1):II类电介质,电气性能较稳定,随温度、电压、时间的改变,其特有性能变化并不显著,属稳定型电容材料类型,适用于隔离、耦合、旁路、滤波电路及可靠性要求较高的中高频电路。
产品应用:电源(滤波、旁路)电路、时间电路、储能电路、中频/低频放大器(隔直、耦合、阻抗匹配),高频开关电源(S.P.S)、DC/DC变换器、滤波、旁路电路、隔直、阻抗匹配电路。
Y5V(2F4):III类电介质,具有较高的介电常数,常用于生产比容比较大的、标称容量较高的大容量电容产品;由于其特有的电介质性能,因而能造出容量比NPO更大的电容器。
属低频通用型电容材料类型,由于成本较低,广泛用于对容量、损耗要求偏低的电路。
产品应用:电源滤波电路、隔直、阻抗匹配电路。
b、电容量与偏差电容量与偏差的选择取决于电路的要求,特别提示,在相同尺寸和容量规格下,偏差较大的电容器的价格相对便宜。
c、电压额定电压的选择也取决于电路本身的要求,电容的耐压虽然在设计时已有一定的安全系数,但电容器额定电压的选择仍须高于实际工作电压。
d、片状电容器的端头电极:片状电容器端头电极的选择至关重要!全银端头:生产工艺简单、成本较低,耐焊性较差、端头物理强度也低,焊接时温度要适当,焊接速度要快,否则会出现银锡熔融现象而损坏端头。
片式叠层陶瓷电容的容量计算公式片式叠层陶瓷电容器(MLCC),简称片式叠层电容器(或进一步简称为CBB大电容贴片电容器),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,故也叫独石电容器,片式叠层陶瓷电容器是一个多层叠合的结构,其实质是由多个简单平行板电容器的并联体。
因此,该电容器的电容量计算公式为:C=NKA/t式中,C为电容量;N为电极层数;K为介电常数(俗称K值);A为相对电极覆盖面积;t为电极间距(介质厚度)。
由此式可见,为了实现片式叠层陶瓷电容器大容量和小体积的要求。
只要增大N (增加层数)便可增大电容量。
当然采用高K值材料(降低稳定性能)、增加A(增大体积)和减小t(降低电压耐受能力)也是可以采取的办法。
这里特别说一说介电常数K值,它取决于电容器中填充介质的陶瓷材料。
电容器使用的环境温度、工作电压和频率、以及工作的时间(长期工作的稳定性)等对不同的介质会有不同的影响,通常介电常数(K值)越大,稳定性、可靠性和耐用性能越差。
常用的陶瓷介质的主要成分是MgTiO3、CaTiO3、SrTiO3和TiO2再加入适量的稀土类氧化物等配制而成。
其特点是介质系数较大、介质损耗低、温度系数小、环境温度适用范围广和高频特性好,用在要求较高的场合(I类瓷介电容器)中。
另一类是低频高介材料称为强介铁电陶瓷,常用作Ⅱ类瓷介电容器的介质,一般以BaTiO3为主体的铁电陶瓷,其特点是介电系数特别高,达到数千,甚至上万;但是介电系数随温度呈非线性变化,介电常数随施加的外电场也有非线性关系。
贴片电容器目前最常用的多层陶瓷电容器介质有三个类型:COG或NPO是超稳定材料,K值为10~100;X7R是较稳定的材料,K值为2000~4000;Y5V或Z5U为一般用途的材料,K 值为5000~25000。
在我国的标准里则分为I类陶瓷(CC4和CC41)及Ⅱ类陶瓷(CT4和CT41)两种。
片式多层陶瓷电容器MLCC多层陶瓷电容器MLCC是英文字母Multi-Layer Ceramic Capacitor的首写字母。
在英文表达中又有Chip Monolithic Ceramic Capacitor。
两种表达都是以此类电容器外形和内部结构特点进行,也就是内部多层、整体独石(单独细小的石头)的结构,独石电容包括多层陶瓷电容器、圆片陶瓷电容器等,由于元件小型化、贴片化的飞速发展,常规圆片陶瓷电容器逐步被多层陶瓷电容器取代,人们把多层陶瓷电容器简称为独石电容或贴片电容。
片式多层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor 简称MLCC)是电子整机中主要的被动贴片元件之一,它诞生于上世纪60年代,最先由美国公司研制成功,后来在日本公司(如村田Murata、TDK、太阳诱电等)迅速发展及产业化,至今依然在全球MLCC领域保持优势,主要表现为生产出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高频率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特点。
(片式多层陶瓷电容器,独石电容,片式电容,贴片电容) MLCC —简称片式电容器,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,故也叫独石电容器。
MLCC除有电容器“隔直通交”的通性特点外,其还有体积小,比容大,寿命长,可靠性高,适合表面安装等特点。
•随着世界电子行业的飞速发展,作为电子行业的基础元件,片式电容器也以惊人的速度向前发展,•每年以10%~15%的速度递增。
目前,世界片式电容的需求量在2000亿支以上,70%出自日本(如MLCC大厂村田muRata),其次是欧美和东南亚(含中国)。
随着片容产品可靠性和集成度的提高,其使用的范围越来越广,•广泛地应用于各种军民用电子整机和电子设备。
如电脑、电话、程控交换机、精密的测试仪器、雷达通信等。