什么是多層陶瓷電容器？

多層陶瓷電容器也稱為MLCC（多層陶瓷電容器），是內(nèi)部電極和介電層多層堆疊的片狀元件型電容器。電容器行業(yè)預(yù)計將進一步發(fā)展，容量變得越來越小和越來越大。

主要采用鈦酸鋇和氧化鈦作為電介質(zhì)，內(nèi)部電極和電介質(zhì)由多層組成。通過增加層疊層數(shù)，可以增加電容，從而實現(xiàn)MLCC的小型化。

目前MLCC的主流尺寸是0603（0.6x0.3mm）和0402（0.4x0.2mm）。下一代0201尺寸已經(jīng)實現(xiàn)了一定的容量值，但由于處理困難，尚未在市場上廣泛普及。

多層陶瓷電容器有片式和徑向式兩種。與其他電容器相比，它具有低高頻阻抗、低ESR（等效串聯(lián)電阻）和良好的高頻特性。

多層陶瓷電容器的類型

具有各種特性的多層陶瓷電容器已經(jīng)商品化，但根據(jù)應(yīng)用，在決定使用哪種類型時需要考慮尺寸、耐壓、溫度特性等。根據(jù)特性，多層陶瓷電容器大致分為 1 類和 2 類兩種類型。

1.Class1

Class 1也稱為溫度補償型，但它具有極低的ESR，并且電容隨溫度的變化很小且呈線性，因此可以相對容易地進行補償。

然而，電容大多較小，約為 1pF 至 1μF。 它主要用于不希望電容變化的應(yīng)用中，例如振蕩電路和時間常數(shù)電路。

2.2級

Class 2也稱為鐵電型，以鈦酸鋇為主要材料，雖小卻能獲得約100μF的大電容。然而，使用時需要注意很多事項，例如ESR較大、電容隨溫度波動較大、施加DC偏壓時實際電容會減小等。

因此，在使用2類多層陶瓷電容器時，必須考慮其特性來設(shè)計電路。 主要應(yīng)用是電源平滑、去耦電容器以及其他電容輕微變化影響不大的電路。

多層陶瓷電容器的應(yīng)用

多層陶瓷電容器的性能可根據(jù)層數(shù)進行選擇，產(chǎn)品陣容豐富，適用范圍廣泛。多層陶瓷電容器安裝在手機、電視和工業(yè)設(shè)備中，用于去耦、耦合、平滑電路、DC/DC 轉(zhuǎn)換器平滑、計算機電源和噪聲消除。

對于車載使用，選擇壽命長、不易故障的產(chǎn)品。高容量、緊湊型電容器經(jīng)常用于工業(yè)設(shè)備中，近年來，它們越來越多地被其他電容器所取代。

目前主流的多層陶瓷電容器尺寸相當(dāng)小，如1005尺寸（1.0x0.5x0.5mm）和0603尺寸（0.6x0.3x0.3mm），但0402尺寸和下一代尺寸已經(jīng)據(jù)認為，0201尺寸等超小型電容器將成為主流。

多層陶瓷電容器原理

電容器的電容C與介電常數(shù)ε和電極面積S成正比，與電極之間的距離d成反比。此外，當(dāng)電容器并聯(lián)時，總電容等于每個電容器的電容之和。

因此，提高電容器電容量的關(guān)鍵是采用高介電常數(shù)的電介質(zhì)、增大電極面積、盡量減小極板之間的距離。多層陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)是極薄的電極板多層堆疊，可以認為是多個電容器并聯(lián)連接且電極板之間的距離很近。

換句話說，層疊層數(shù)N與電容器的電容C成比例。因此，通過增加層疊層數(shù)N來增大電容，能夠?qū)崿F(xiàn)層疊陶瓷電容器的小型化和大型化。

此外，鈦酸鋇具有非常高的介電常數(shù)，通常被用作介電材料，但其性能預(yù)計很快就會達到穩(wěn)定水平。因此，希望開發(fā)出介電常數(shù)更好、疲勞性更小的材料。

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。介電材料片上涂有鎳膏，用作內(nèi)部電極，這些片材一層層堆疊并在壓力下模制。

之后，將其切成小片并在1000℃左右的溫度下進行燒結(jié)，當(dāng)連接外部電極時，它就成為多層陶瓷電容器。通過在左側(cè)和右側(cè)交替連接內(nèi)部電極和外部電極，這與各層并聯(lián)連接時的狀態(tài)相同。

自從它們開始以片材形式制造以來，它們變得更加高效并且變得更小更薄。層數(shù)可達1000層之多。它們分為低介電常數(shù)型和高介電常數(shù)型，低介電常數(shù)型主要使用氧化鈦作為電介質(zhì)，

而高介電常數(shù)型則使用鈦酸鋇作為電介質(zhì)。 此外，根據(jù)電容變化率和溫度范圍，分為1類和2類。 Class 1用于溫度補償，容量較小，用于信號電路等。 2類具有高介電常數(shù)和大溫度系數(shù)，用于電源去耦和平滑電路。