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多層陶瓷電容器是什么?

來源:深圳市京都玉崎電子有限公司   2025年06月03日 14:41  

多層陶瓷電容器,又稱MLCC(Multi-Layer Ceramic Capacitors),是一種片狀電容器,其內(nèi)部電極和電介質(zhì)層采用多層層疊方式。在電容器行業(yè)中,隨著小型化和大容量化的發(fā)展,其發(fā)展前景也備受期待。電介質(zhì)

主要使用鈦酸鋇氧化鈦,內(nèi)部電極和電介質(zhì)采用多層層疊方式。增加層數(shù)可以增大靜電容量,從而推動MLCC的小型化。 目前,MLCC的主流尺寸為0603(0.6x0.3mm)和0402(0.4x0.2mm)。部分電容值已實現(xiàn)下一代0201尺寸,但由于操作困難,尚未在市場上普及。 多層陶瓷電容器有片狀和徑向兩種類型。與其他電容器相比,它們具有較低的高頻阻抗和ESR(等效串聯(lián)電阻),以及良好的高頻特性。



多層陶瓷電容器的種類

市面上有各種特性的多層陶瓷電容器,但使用哪種類型必須根據(jù)用途來確定,需要考慮尺寸、耐壓、溫度特性等。多層陶瓷電容器根據(jù)其特性大致分為1類和2類兩類。

1. Class1

第1類也稱為溫度補償型,由于ESR極小,電容的溫度變化也較小且呈線性,因此補償相對容易。

但電容值通常較小,約為1pF至1μF。主要用于振蕩電路和時間常數(shù)電路等不希望電容值發(fā)生變化的場合。

2. 第 2 類

第2類電容器也稱為鐵電型,主要由鈦酸鋇制成,即使在小尺寸下也能實現(xiàn)約100μF的大容量。然而,在使用時需要注意許多方面,例如其ESR較大、電容值隨溫度變化較大、施加直流偏壓時有效電容值會下降等。因此

,在使用第2類多層陶瓷電容器時,必須考慮到這些特性來設(shè)計電路。第2類電容器主要應(yīng)用于電容值輕微變化幾乎不會產(chǎn)生影響的電路,例如電源平滑電容器和去耦電容器。

多層陶瓷電容器的應(yīng)用

多層陶瓷電容器用途廣泛,根據(jù)層數(shù)可提供多種性能選擇。多層陶瓷電容器用于手機、電視和工業(yè)設(shè)備中的去耦、耦合、平滑電路、平滑DC/DC轉(zhuǎn)換器、計算機電源以及消除噪聲。

車載用途通常選擇長壽命、低故障率的電容器。工業(yè)設(shè)備通常使用大容量、小型電容器,近年來已被其他電容器取代。目前,

主流的多層陶瓷電容器尺寸非常小,有1005尺寸(1.0x0.5x0.5mm)和0603尺寸(0.6x0.3x0.3mm),但預計未來市場上已有的0402尺寸和下一代0201尺寸等超小型電容器將成為主流。

多層陶瓷電容器的原理

電容器的電容C與介電常數(shù)ε和電介質(zhì)的電極面積S成正比,與電極間距d成反比。此外,當電容器并聯(lián)時,總電容等于每個電容器電容之和。

因此,提高電容器電容的關(guān)鍵是使用高介電常數(shù)的電介質(zhì),增加電極面積,并盡可能減小極板間的距離。多層陶瓷電容器由多層非常薄的極板堆疊而成,可以理解為許多極板間距較小的電容器并聯(lián)而成。換句話說

,層數(shù)N與電容器的電容C成正比。因此,通過增加層數(shù)N來增加電容,多層陶瓷電容器既可以實現(xiàn)小型化,又可以實現(xiàn)大容量化。此外,

介電常數(shù) 高的鈦酸鋇主要用作電介質(zhì),但預計其性能將很快達到穩(wěn)定狀態(tài)。因此,需要開發(fā)一種介電常數(shù)更好、不易疲勞的材料。

多層陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)

電極使用鎳,電介質(zhì)主要使用鈦酸鋇。將作為內(nèi)部電極的鎳糊涂在片狀電介質(zhì)上,層疊多片并壓制成型。

之后,將其切成小塊,在約1000°C下燒結(jié),連接外部電極后,就成為了多層陶瓷電容器。通過將內(nèi)部電極與外部電極左右交替連接,就像并聯(lián)連接一樣。

自從開始以片狀生產(chǎn)以來,其效率不斷提高,并且變得更小更薄。有些電容器的層數(shù)多達1000層。它分為主要使用氧化鈦作為電介質(zhì)的低介電常數(shù)型和使用鈦酸鋇的高介電常數(shù)型。

此外,根據(jù)電容變化率和溫度范圍,它還分為1類和2類。 1類用于溫度補償,靜電電容較低,用于信號電路等。2類介電常數(shù)較高,溫度系數(shù)較大,用于電源去耦、平滑電路。


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