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1、MLCC电容介绍PCA-2009-10-16MLCC的参数介绍1电容介质材料的分类根据EIA198,按照材质特性分为两类:ClassI:使用ceramicblends[比如titaniumdioxide,]ClassII:使用Ferroelectric高Er的材质[比如Bariumtitanate]MLCC的参数介绍2电容尺寸编码采用四位编码方法,前两位表示长度,后两位表示宽度,一般单位为10倍mil.举例:0805长度:80mil宽度:50milNote:1mil=0.001inch=0.025mmMLCC的参数介绍3电容的频率响应特性理想情况下,电容的容抗
2、随着频率的增加减少,但是随着频率的增加,由于谐振的原因,会出现转折,参考下图:[以10nF为例]MLCC的参数介绍电容的等效电路:在电源退耦应用中须考虑串联谐振频率,在该位置的阻抗会增加很多,这种情形在AC耦合的串行数据线路上也会发生。厂商通常会在规格书中不会描述Cp或者并行谐振频率,相反,将置0,所有电容被基总到Cs上。(参考下页模型)MLCC的参数介绍电容的等效电路精简模型:焊盘的朝向与返回路径的相对位置也会影响Cp,一般是直接在电容下面提供返回路径,或者与焊盘方向正交,以减少Cp,提高谐振点频率。在DesignGuide中,关于电容的摆放一般是考虑上述因
3、素,减少并联寄生电容,提高谐振点频率。MLCC的参数介绍4ESL等效电感导体的电感特性会正比于长度,反比于宽度。如果同种材质,容值的电容,0402/0603会有相同的ESL,是因为其长宽比例相同,而ESL则与该值成正比。在相同的尺寸情况下,使用较低K值介质来获取相同容量,通常需要增加电容的层数来实现,这样就会造成较高的ESL。举例来说:1uFX7R与1uFY5V在使用1825封装条件下,前者有更高的ESL。K值:介电常数,使用较高K值得材质可以制作容量很大的电容,但是会有很大的电压和温度效应,即受电压和温度影响比较大。K值较低,通常会比较稳定,但是容值比较小。
4、容值范围在10nF左右。MLCC的参数介绍5MLCC电容老化采用高介电常数材质的电容,会有老化的现象。原因是如果电容温度低于Curie点,材质的晶体结构随着时间重新对齐。这种现象在电容没有使用时也会发生。但是通过高温烘烤[120-150摄氏度],可以使恢复到制造时的值。由于MLCC的寿命变化是按指数规律变化,所以在电容制造出来后的前1000小时,容值减少比较明显.因此电容厂商会提前进行老化预处理,以保证到达用户手中的电容值与规格书相符.IEC-384-9要求:电容制造出来1000小时后,其容值必须在规定的范围内.MLCC的参数介绍举例:Y5V的电容,在制造出后
5、的第一个月,必须在老化额外的10000小时,在这期间其值减少3%到7%.整个减少[包括第一个月]为9%到21%.如果电容被加热足够高的温度足够长时间,电容值将上升制造时的容值.可能超过规格书中容值上限.MLCC的参数介绍6MLCC容值与直流偏置和频率的关系电容在使用时,施加在两端的电压对电容内部的介质产生电压应力.由于MLCC内部的介质很薄,即便是很小的电压,将会在电容介质上产生很强的电场.厂商通常使用WV额定值来描述电容容许的最高电压.在使用中要低于该值.对于X7R,Y5V,Z5U,介质breakdown的测试条件通常为施加2.5倍的WV额定值.实际使用中,
6、偏置直流电压和纹波电压[交流]之和一定不能超过WV的限定值.对于低频应用的电容,需要对WV降额处理.MLCC的参数介绍对于一类介质,电容的偏压对其容值影响很小;对于二类介质,介电常数和泄露因数会随着DC偏压的减少,但会随着交流偏压增加.举例:100nF,Y5V电容,当施加50%的WV偏压,容量会减少至没有施加偏压时的25%到75%。MLCC的使用原则C0G[NP0]电容使用在容值稳定性要求比较高的场合。比如PLL0环滤波线路,脉冲时序线路,高速信号的AC耦合,PI滤波器。X7R电容用在电源的bypassing,PI滤波。通常,DC电压不要超过额定WV值的75%
7、。Y5V/Z5U电容用于PowerSupply的decoupling应用。通常,DC电压不要超过额定WV值的50%。由于Y5V的材质具有Piezoelectric行为,所以在不适用于有机械震动的场合。参考文档