四個對比 搞清薄膜電容關(guān)鍵特性

由于薄膜電容以下特點，輸入濾波電路中經(jīng)常會用到薄膜電容：

01

薄膜電容對比其他類型的電容的優(yōu)勢

1. 更低的寄生效應，

2. 在溫度和頻率上表現(xiàn)出非常穩(wěn)定

3. 耐高紋波電流能力

4. 自修復特性

圖 1 薄膜電容結(jié)構(gòu)（圖片來源于Yageo的R46系列 的數(shù)據(jù)手冊）當有強制性的特殊安全要求時，該特性保證了整個產(chǎn)品工藝鏈的高可靠性。其他技術(shù)雖然也可以制造可靠的電容。但在制造后，如在PCB或設(shè)備安裝過程中，可能會出現(xiàn)其他問題。此外，薄膜電容器的故障模式是容值下降或開路模式，這使得它們非常適合需要安全和可靠性的場合。然而，不同電介質(zhì)材料的薄膜電容的特性，也會有所不同。比較全面不同介質(zhì)類型的薄膜電容，其耐溫表現(xiàn)以及高頻應用下的表現(xiàn)都不一樣。了解每種薄膜材料的優(yōu)缺點，才能更好地找到適合項目的薄膜電容。

02

薄膜電容四種常見電介質(zhì)材料對比

薄膜電容，常見的4種電介質(zhì)材料：

簡寫	英文名	中文名
PET	Polyethylene Terephthalate	聚對苯二甲酸乙二醇酯
PEN	Polyethylene Naphthalate	聚萘二甲酸乙二酯
PPS	Polyphenylene Sulfide	聚苯硫醚
PP	Polypropylene Metallized	金屬化聚丙烯

03

Digi-Key介電材料選擇

在Digi-Key網(wǎng)站，可以根據(jù)產(chǎn)品的介電材料來選擇合適的薄膜電容

• Digi-Key薄膜電容（直插封裝）

• Digi-Key薄膜電容（貼片封裝）

1

四種電介質(zhì)材料特性對比：

材料屬性	PP	PET	PEN	PPS
優(yōu)勢	在特定溫度頻率范圍內(nèi)，高電流、高電壓穩(wěn)定性	高容值密度高工作溫度	高容值密度高工作溫度	非常穩(wěn)定精密公差高工作溫度
限制	高溫不適合	高頻率不適合	高頻率不適合	高成本
應用	交直流高功率脈沖X&Y EMI抑制	直流和交流低功率旁路、隔離耦合與去耦定時和濾波器	直流低功率旁路、隔離耦合與去耦定時和濾波器	直流低功率高溫定時，過濾器振蕩電路

（資料來源于Yageo）

2

四種電介質(zhì)材料屬性數(shù)對比：

屬性	PP	PET	PEN	PPS
介電常數(shù)（1kHz）	2.2	3.3	3	3
商業(yè)最小厚度（um）	1.9	0.7	1.4	1.2
DF（%在1kHz時）	0.02	0.45	0.33	0.05
Tcc(Dc/c)-55°C to +125°℃	+1,-3%	-5,+12%	-2,+3%	±1%
最低溫度（°c）	-55	-55	-55	55
典型最高溫度（℃）	105	125	125	125
最大延伸溫度（c）	125	150	200	20o
介電擊穿（v/um）	400	280	300	220
熔化溫度（c）	178	254	266	283
回流和多次回流	不適用	245	245-255	260
自恢復	高	中	中-低	低
典型工作電壓 V/um	60-220	50-70	50-70	13-50
最大 DC 電壓	2000	1000	250	100

（資料來源于Yageo）

根據(jù)這個表格，可能會發(fā)現(xiàn)PET或許是電壓、溫度和介電常數(shù)最佳組合的材料。同時PET也是最常見的薄膜電容介電材料，耐高低溫，我們也稱他們?yōu)闇炀]電容（Polyester Capacitor）

3

容值隨溫度頻率的變化：

薄膜電容的容值受溫度的影響。根據(jù)用作電介質(zhì)的塑料膜的類型，容值得變化率會有所不同。 使用PPS，容值幾乎不會發(fā)生變化。對于PET，這種變化的特征是正溫度系數(shù)，而對于PP，則是負溫度系數(shù)。

圖 3 不同材料薄膜電容，容值隨溫度頻率變化 (圖片來源于TDK)也有復合電容器使用具有相反熱系數(shù)的材料組合來穩(wěn)定電容。電容也會根據(jù)頻率而變化，如下圖所示。PPS的一個特點是它的熱特性和頻率特性都很好。

4

tanδ隨溫度頻率的變化：

tanδ反應的是電容電介質(zhì)內(nèi)單位體積中能量損耗的大小，tanδ越小，說明薄膜電容的品質(zhì)越好。如何計算tanδ電容等效串聯(lián)電阻（ESR）是一個很重要的參數(shù), 我們可以通過物料損耗角（δ）的相關(guān)信息來計算ESR值。電容的總復阻抗在實-復數(shù)平面上表示為實數(shù)分量（ESR）和復數(shù)（無功）分量的矢量和，用以表示“理想”電容（ESR等元素在所有實際分量中均混合使用）?？傋杩古c其復數(shù)分量之間的角稱為“損耗角” (即tanδ )，該數(shù)值用于概括電容總阻抗的理想和非理想分量之間的比值。

根據(jù)tanδ，我們可以通過下面公式計算出計算電容ESR。

更多內(nèi)容參考：通過tan δ計算電容ESRtanδ隨溫度頻率的變化tanδ傾向于隨著頻率增加而增加, 但隨著溫度增加對于PP材質(zhì)薄膜電容最不明顯。圖 4 不同材料薄膜電容，tanδ隨溫度頻率變化 (圖片來源于TDK)因此，PP材質(zhì)薄膜電容適用于大電流應用。

小貼士：薄膜電容使用時的注意事項-額定電壓

額定電壓即恒定基礎(chǔ)上施加到電容器的最大電壓。額定電壓可用于直流和交流。對于薄膜電容，直流和交流額定電壓通常在幾十到幾百伏的范圍內(nèi)。用于電力系統(tǒng)的高壓類型的交流電壓額定值可以到幾千伏或更高。

交流額定值是假定僅用于處理交流電流的電路中的電容電壓。當用于交流時，如果施加的電壓超過一定水平，則會發(fā)生電暈放電。持續(xù)電暈放電可能導致絕緣擊穿。由于額定電壓有隨溫度升高而下降的趨勢，因此必須選擇具有余量的電容。

我們以R74系列舉例：

在R74數(shù)據(jù)手冊中，我們可以看到，當溫度超過85度時，額定電壓每升一度，建議降低1.25%

高頻電流或紋波電流會導致薄膜電容的自發(fā)熱。通常溫升可能會保持在5至10°C之間，但必須注意環(huán)境溫度加上自加熱溫度不得超過電容器的使用范圍。

5

最后總結(jié)一下：

介質(zhì)材料	特性總結(jié)
PET	最常見的薄膜電容器。耐高溫和低溫，成本低。
PEN	高容值密度，高工作溫度。
PPS	良好的耐熱性和熱特性，但價格較高。
PP	高絕緣電阻，低tanδ（損耗），適用于高電流，但耐熱性稍低。

多年來，薄膜電容一直用作EMI濾波器中的X和Y 電容，并大量應用在工業(yè)和消費者應用中。了解不同材料薄膜電容特性，有助于更快地找到合適的薄膜電容。

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• 薄膜電容器的薄膜剝離了? 告訴你為什么和怎么辦

• 薄膜電容的環(huán)境類別

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• 電子元器件選型基礎(chǔ)-電容

• 電容的測量

小編的話：

作為一種在消費和工業(yè)系統(tǒng)中廣泛應用的元件，薄膜電容是一種性能優(yōu)秀的電容器。要選用好薄膜電容，需要對其特性有著充分的了解。相信通過這篇文章的介紹，我們對薄膜電容器件的不同介質(zhì)以及其對應的特性有了更多的了解。您對薄膜電容的介質(zhì)、特性和選用有哪些心得和經(jīng)驗？歡迎留言，分享和交流！

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