Werkingsprincipe en classificatie van keramische condensatoren

Een condensator is een elektrisch apparaat dat energie opslaat in de vorm van een elektrisch veld. Het bestaat uit twee metalen platen, gescheiden door een diëlektrische of niet-geleidende substantie. Typen condensatoren zijn grofweg verdeeld in vaste capaciteit en variabele capaciteit. De belangrijkste zijn condensatoren met vaste capaciteit, maar er zijn ook condensatoren met variabele capaciteit, zoals roterende of fijnafstemmende condensatoren. Condensatoren met vaste capaciteit zijn onderverdeeld in filmcondensatoren, keramische condensatoren, elektrolytische condensatoren en supergeleidende condensatoren. Dit artikel introduceert kort het werkingsprincipe, de structuur en de toepassingskenmerken van keramische condensatoren.

1. Polariteit van keramische condensatoren

Keramische condensatoren worden meestal aangetroffen in elk elektrisch apparaat dat keramische materialen als diëlektrica gebruikt. Keramische condensatoren zijn een niet-gepolariseerd apparaat, wat betekent dat ze geen polariteit hebben. Hij kan dus in elke richting op de printplaat worden aangesloten. Daarom zijn ze meestal veel veiliger dan elektrolytische condensatoren. Dit is het symbool van een niet-gepolariseerde condensator hieronder. Veel soorten condensatoren, zoals tantaalkraalcondensatoren, hebben geen polariteit.

2. Structuur en prestaties van keramische condensatoren

Er zijn drie hoofdtypen keramische condensatoren, maar er zijn ook andere typen waaruit je kunt kiezen:

1. Keramische condensatoren met gelode schijf voor montage door gaten met harscoating.

2. Meerlaagse keramische condensatoren voor opbouwmontage (MLC).

3. Een speciaal type microgolf-onbedekte loodvrije keramische schijfcondensator, ontworpen om in een sleuf op een PCB te worden gemonteerd.

Keramische schijfcondensatoren worden gemaakt door beide zijden van een keramische schijf te bedekken met zilveren contacten, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Keramische schijfcondensatoren hebben capaciteitswaarden van ongeveer 10pF tot 100 μ F en een verscheidenheid aan spanningswaarden, variërend van 16V tot 15KV of zelfs meer.

Om een hogere capaciteit te bereiken, kunnen deze apparaten uit meerdere lagen bestaan. MLCC's zijn gemaakt van een mengsel van para-elektrische en ferro-elektrische materialen, of gelaagd met metalen contacten. Nadat het laagjesproces is voltooid, wordt het apparaat op hoge temperatuur geplaatst en wordt het mengsel gesinterd, wat resulteert in een keramisch materiaal met de gewenste eigenschappen. Ten slotte bestaat de resulterende condensator uit veel kleinere condensatoren die parallel zijn geschakeld, wat resulteert in een toename van de capaciteit.

Het is duidelijk dat MLCC's uit meer dan 500 lagen bestaan, met een minimale laagdikte van ongeveer 0,5 micron. Naarmate de technologie vordert, zal de dikte van de laag afnemen en zal de capaciteit bij hetzelfde volume toenemen.

De diëlektrica van keramische condensatoren variëren van fabrikant tot fabrikant, maar veel voorkomende verbindingen zijn onder meer titaniumdioxide, strontiumtitanaat en bariumtitanaat.

Werkingsprincipe van keramische condensatoren

3. Classificatie van keramische condensatoren

Afhankelijk van de verschillende keramische materialen kunnen ze worden onderverdeeld in laagfrequente keramische condensatoren en hoogfrequente keramische condensatoren. Volgens de structurele vorm kunnen ze worden onderverdeeld in meerdere soorten condensatoren, zoals schijfcondensatoren, buiscondensatoren, rechthoekige condensatoren, bladcondensatoren en doorlopende condensatoren. Er worden verschillende categorieën keramische condensatoren gedefinieerd op basis van het bedrijfstemperatuurbereik, temperatuurdrift en tolerantie.

1. Keramische condensatoren van klasse I

Dit type capaciteit houdt voornamelijk verband met de temperatuur. Dit zijn de meest stabiele condensatoren en hebben bijna lineaire kenmerken.

De meest voorkomende verbindingen die als diëlektrica worden gebruikt, zijn:

A. Magnesiumtitanaat met een positieve temperatuurcoëfficiënt.

B. Calciumtitanaat voor condensatoren met een negatieve temperatuurcoëfficiënt.

2. Keramische condensatoren van klasse II

Dit type condensator presteert beter in termen van volumetrische efficiëntie, maar dit gaat ten koste van de lagere nauwkeurigheid en stabiliteit. Daarom worden ze vaak gebruikt bij ontkoppelings-, koppelings- en bypass-toepassingen waarbij nauwkeurigheid niet belangrijk is.

A. Temperatuurbereik: -50 ° C tot +85 ° C

B. Dissipatiefactor: 2,5%

C. Nauwkeurigheid: slecht

3. Keramische condensatoren van klasse III

Dit type keramische condensator heeft een hoog volumetrisch rendement, een lage nauwkeurigheid en een lage verliesfactor. Het is niet bestand tegen hoge spanningen. Het gebruikte diëlektricum is gewoonlijk bariumtitanaat.

A. Klasse III-condensatoren variëren hun capaciteit met -22% tot +50%

B. Temperatuurbereik is +10 ° C tot +55 ° C.

C. Dissipatiefactor: 3 tot 5%.

D. Heeft een vrij slechte nauwkeurigheid (meestal 20% of -20/+80%).

E. Meestal gebruikt voor ontkoppelings- of andere voedingstoepassingen waarbij nauwkeurigheid geen probleem is