片式疊層陶瓷電容器(MLCC),簡(jiǎn)稱(chēng)片式疊層電容器(或進(jìn)一步簡(jiǎn)稱(chēng)為CBB大電容貼片電容器),是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái),經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個(gè)類(lèi)似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體,故也叫獨(dú)石電容器,片式疊層陶瓷電容器是一個(gè)多層疊合的結(jié)構(gòu),其實(shí)質(zhì)是由多個(gè)簡(jiǎn)單平行板電容器的并聯(lián)體。因此,該電容器的電容量計(jì)算公式為
C=NKA/t
式中,C為電容量;N為電極層數(shù);K為介電常數(shù)(俗稱(chēng)K值);A為相對(duì)電極覆蓋面積;t為電極間距(介質(zhì)厚度)。
由此式可見(jiàn),為了實(shí)現(xiàn)片式疊層陶瓷電容器大容量和小體積的要求。只要增大N(增加層數(shù))便可增大電容量。當(dāng)然采用高K值材料(降低穩(wěn)定性能)、增加A(增大體積)和減小t(降低電壓耐受能力)也是可以采取的辦法。
這里特別說(shuō)一說(shuō)介電常數(shù)K值,它取決于電容器中填充介質(zhì)的陶瓷材料。電容器使用的環(huán)境溫度、工作電壓和頻率、以及工作的時(shí)間(長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性)等對(duì)不同的介質(zhì)會(huì)有不同的影響,具體參考HTTP://WWW.HQEW.COM/TECH/DR/200010060007_142.HTML。通常介電常數(shù)(K值)越大,穩(wěn)定性、可靠性和耐用性能越差。
常用的陶瓷介質(zhì)的主要成分是MgTiO3、CaTiO3、SrTiO3和TiO2再加入適量的稀土類(lèi)氧化物等配制而成。其特點(diǎn)是介質(zhì)系數(shù)較大、介質(zhì)損耗低、溫度系數(shù)小、環(huán)境溫度適用范圍廣和高頻特性好,用在要求較高的場(chǎng)合(I類(lèi)瓷介電容器)中。
另一類(lèi)是低頻高介材料稱(chēng)為強(qiáng)介鐵電陶瓷,常用作Ⅱ類(lèi)瓷介電容器的介質(zhì),一般以BaTiO3為主體的鐵電陶瓷,其特點(diǎn)是介電系數(shù)特別高,達(dá)到數(shù)千,甚至上萬(wàn);但是介電系數(shù)隨溫度呈非線(xiàn)性變化,介電常數(shù)隨施加的外電場(chǎng)也有非線(xiàn)性關(guān)系。
目前最常用的多層陶瓷電容器介質(zhì)有三個(gè)類(lèi)型:COG或NPO是超穩(wěn)定材料,K值為10~100;X7R是較穩(wěn)定的材料,K值為2000~4000;Y5V或Z5U為一般用途的材料,K值為5000~25000。在我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)里則分為I類(lèi)陶瓷(CC4和CC41)及Ⅱ類(lèi)陶瓷(CT4和CT41)兩種。上述材料中,COG和NPO為超穩(wěn)定材料,在-55℃~+125℃范圍內(nèi)電容器的容量變化不超過(guò)±30ppm/℃。