史上最全的电容应用与选型讲解

• xiCap® - niobium oxide capacitor

电解电容对比表，数据来源于维基百科，仅供参考。

引申阅读：

• Electrolytic capacitor

2.3 陶瓷电容(Ceramic Capacitor)

陶瓷电容是以陶瓷材料作为介质材料，陶瓷材料有很多种，介电常数、稳定性都有不同，适用于不同的场合。

陶瓷电容，主要有以下几种：

瓷片电容(Ceramic Disc Capacitor)

瓷片电容的主要优点就是可以耐高压，通常用作安规电容，可以耐250V交流电压。其外观和结构如下图所示：

原图出自本小节两篇引申阅读

引申阅读：

• Capacitors | DE1 series lineup

• Ceramic Capacitor

多层陶瓷电容(Multi-layer Ceramic Capacitor)

多层陶瓷电容，也就是MLCC，片状(Chip)的多层陶瓷电容是目前世界上使用量最大的电容类型，其标准化封装，尺寸小，适用于自动化高密度贴片生产。

作者，也就是我自己设计的主板，自己拍的照片，加了艺术效果；没有标引用和出处的图片和内容，绝大多数都是我自己画或弄出来的，剩下一点点可能疏忽忘加了；标引用的图片，很多都是我重新加工的，例如翻译或几张图拼在一起等等，工具很土EXCEL+截图。

多层陶瓷电容的内部结构如下图所示：

原图出自SMD MLCC for High Power Applications - KEMET

多层陶瓷电容生产流程如下图所示：

原图出自Capacitors, Part 2 "Ceramic Capacitors [1]"

由于多层陶瓷需要烧结瓷化，形成一体化结构，所以引线(Lead)封装的多层陶瓷电容，也叫独石(Monolithic)电容。

在谈谈电感 中也介绍过多层陶瓷工艺和Thin Film工艺。Thin Film技术在性能或工艺控制方面都比较先进，可以精确的控制器件的电性能和物理性能。因此，Thin Film电容性能比较好，最小容值可以做到0.05pF，而容差可以做到0.01pF；比通常MLCC要好很多，像Murata的GJM系列，最小容值是0.1pF，容差通常都是0.05pF；因此，Thin Film电容可以用于要求比较高的RF领域，AVX有Accu-P®系列。

引申阅读

• Thin Film Capacitor - AVX

• Ceramic capacitor

• BME and PME Ceramic’s Hidden Property - KEMET

陶瓷介质的分类

根据EIA-198-1F-2002，陶瓷介质主要分为四类：

• Class I：具有温度补偿特性的陶瓷介质，其介电常数大都较低，不超过200。通常都是顺电性介质(Paraelectric)，温度、频率以及偏置电压下，介电常数比较稳定，变化较小。损耗也很低，耗散因数小于0.01。

截图自Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors，Page26

性质最稳定，应用最多的是C0G电容，也就是NP0。NP0是IEC/EN 60384-1标准中规定的代号，即Negative Positive Zero，也就是用N和P来表示正负偏差。

由于介电常数低，C0G电容的容值较小，最大可以做到0.1uF，0402封装通常最大只有1000pF。

• Class II，III：其中，温度特性A-S属于Class II，介电常数几千左右。温度特性T-V属于Class III，介电常数最高可以到20000，可以看出Class III的性能更加不稳定。根据IEC的分类，Class II和III都属于第二类，高介电常数介质。像X5R和X7R都是Class II电容，在电源去耦中应用较多，而Y5V属于Class III电容，性能不太稳定，个人觉得现在应用不多了。

截图自Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors，Page103

由于Class II和III电容的容值最高可以做到几百uF，但由于高介电常数介质，大都是铁电性介质(Ferroelectric)，温度稳定性差。此外，铁电性介质，在直流偏置电压下介电常数会下降。

在谈谈电感一文中，介绍了铁磁性介质存在磁滞现象，当内部磁场超过一定值时，会发生磁饱和现象，导致磁导率下降；同样的，对于铁电性介质存在电滞现象，当内部电场超过一定值时，会发生电饱和现象，导致介电常数下降。

因此，当Class II和III电容的直流偏置电压超过一定值时，电容会明显下降，如下图所示：

图片来源GRM188R60J226MEA0 - Murata

• Class IV：制作工艺和通常的陶瓷材料不一样，内部陶瓷颗粒都是外面一层很薄的氧化层，而核心是导体。这种类型的电容容量很大，但击穿电压很小。由于此类电容的性能不稳定，损耗高，现在已经基本被淘汰了。

引申阅读：

• ECA-EIA-198-1-F-2002

• Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors

• Hysteresis in Piezoelectric and Ferroelectric Materials

电容类