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          陶瓷電容器的特性及選用

          陶瓷電容器的特性及選用

          • 分類:公司新聞
          • 作者:
          • 來源:
          • 發布時間:2020-04-09 14:26
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          【概要描述】陶瓷電容器是目前電子設備中使用最廣泛的一種電容器,占整個電容器使用數量的50%左右,但由于許多人對其特性了解不足導致在使用上缺乏應有的重視。為達到使用的規范化和標準化要求,下面對陶瓷電容器的特性及使用中需要注意的事項做概況說明:一、陶瓷電容器特性分類:陶瓷電容器具有耐熱性能好,絕緣性能優良,結構簡單,價格低廉等優點,但不同陶瓷材料其特性有非常大的差異,必須根據使用要求正確選用。陶瓷電容按頻率特性分

          陶瓷電容器的特性及選用

          【概要描述】陶瓷電容器是目前電子設備中使用最廣泛的一種電容器,占整個電容器使用數量的50%左右,但由于許多人對其特性了解不足導致在使用上缺乏應有的重視。為達到使用的規范化和標準化要求,下面對陶瓷電容器的特性及使用中需要注意的事項做概況說明:一、陶瓷電容器特性分類:陶瓷電容器具有耐熱性能好,絕緣性能優良,結構簡單,價格低廉等優點,但不同陶瓷材料其特性有非常大的差異,必須根據使用要求正確選用。陶瓷電容按頻率特性分

          • 分類:公司新聞
          • 作者:
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          • 發布時間:2020-04-09 14:26
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          陶瓷電容器是目前電子設備中使用最廣泛的一種電容器,占整個電容器使用數量的50%左右,但由于許多人對其特性了解不足導致在使用上缺乏應有的重視。為達到使用的規范化和標準化要求,下面對陶瓷電容器的特性及使用中需要注意的事項做概況說明:

          一、陶瓷電容器特性分類

          陶瓷電容器具有耐熱性能好,絕緣性能優良,結構簡單,價格低廉等優點,但不同陶瓷材料其特性有非常大的差異,必須根據使用要求正確選用。陶瓷電容按頻率特性分有高頻瓷介電容器(1類瓷)和低頻瓷介電容器(2類瓷);按耐壓區分有高壓瓷介電容器(1KVDC以上)和低壓瓷介電容器(500VDC以下),現分述如下:

          1.高頻瓷介電容器(亦稱1類瓷介電容器)

          該類瓷介電容器的損耗在很寬的范圍內隨頻率的變化很小,并且高頻損耗值很小,tanδ≤0.15%,f=1MHz),最高使用頻率可達1000MHz以上。同時該類瓷介電容器溫度特性優良,適用于高頻諧振、濾波和溫度補償等對容量和穩定度要求較高的電路。其國標型號為CC1(低壓)和CC81(高壓),目前我司常用的溫度特性組別有CHNP0)和SL組,其常規容量范圍對應如下:

          溫度特性代碼

          CHNP0

          SL

          溫度系數αC10-6/°C

          0±60

          +350~-1000

          CC1型容量范圍

          50VDC

          1~330pF

          1~1000pF

          500VDC

          1~270pF

          1~820pF

          CC81型容量范圍

          1KVDC

          10~150pF

          10~680pF

          2KVDC

          10~120pF

          10~680pF

           

             
           

           

          表中溫度系數αC=1/C(C2-C1/t2-t1X106PPM/°C),是指在允許溫度范圍內,溫度每變化1°C,電容量的相對變化率。由上表看出,1類瓷介電容器的溫度系數很小,尤其是CH特性,因此也常把1類瓷介電容器中CH電容稱為溫度補償電容器。但由于該類陶瓷材料的介電常數較小,因此其容量值難以做高。因此當需要更高容量值的電容時,則只能在下面介紹的2類瓷介電容中尋找。

          2、低頻瓷介電容器(亦稱2類瓷介電容器)

          該類瓷介電容的陶瓷材料介電常數較大,因而制成的電容器體積小,容量范圍寬,但頻率特性和溫度特性較差,因此只適合于對容量、損耗和溫度特性要求不高的低頻電路做旁路、耦合、濾波等電路使用。國標型號為CT1(低壓)和CT81(高壓),其常用溫度特性組別和常規容量范圍對應如下:

          溫度特性代碼

          2R

          2B

          2E

          2F

          溫度變化率rC/C

          ±15%

          ±10%

          +20/-50%

          +30/-80%

          損耗tanδ(f=1KHz

          0.2%

          2.0%

          2.0%

          2.5%

          CT1

          容量范圍

          50VDC

           

          100~12000pF

          470~33000pF

          1000~47000pF

          500VDC

           

          100~10000pF

          470~10000pF

          1000~47000pF

          CT81

          容量范圍

          1KVDC

          100~4700PF

          100~10000pF

          220~15000pF

          680~47000pF

          2KVDC

          100~4700PF

          100~6800pF

          390~10000pF

          680~15000pF

          容許誤差等級

          K、M、Z

          K、M、Z

          M、Z

          M、Z

           

           

           

           

           

          表中溫度變化率rC/C是指在上、下限溫度相對于室溫+25°C時的容量變化率。其中2R組為低損耗電容,由于其自身溫升小,頻率特性較好,因而可以用于頻率較高的場合。

          對低壓瓷介電容,當容量大于47000pF時,則只能選擇3類瓷介電容器(亦稱半導體瓷介電容器),例如:26-ABC104-ZFX,但該類電容溫度特性更差,絕緣電阻較低,只是因高介電材料,體積可以做得很小。因此只適用要求較低的工作電路。如選用較大容量電容,而對容量和溫度特性又有較高使用要求,則應選用27類有機薄膜電容器。

          3、交流瓷介電容器

          根據交流電源的安全性使用要求,在2類瓷介電容器中專門設計生產了一種絕緣特性和抗電強度很高的交流瓷介電容器,亦稱Y電容,按絕緣等級劃分為Y1、Y2、Y3三大系列,其用途和特性分類如下:

           

          絕緣電阻

          額定電壓

          試驗電壓

          溫度特性

          容量范圍

          安全認證

          Y1YA

          強化絕緣型

          250VAC

          (國標為400VAC

          4000VAC

          1min

          B

          100~1000pF

          E

          680~4700pF

          Y2YB

          基礎絕緣型

          250VAC

          2600VAC

          1min

          B

          100~1000pF

          E

          680~4700pF

          Y3YC

          基礎絕緣型

          250VAC

          1500VAC

          1min

          E

          1000~4700pF

          F

          4700~10000pF

          Y1類電容適用于整機冷熱地隔離,無地線耦合等有安全特性要求的場合,我司物編為26-APKXXX-KBX/MEX。

          Y2類電容適用于跨接電源(X電路)和消火花電路等有安全特性要求的場合。

          Y3類電容適用于無安全特性要求的普通交流電路中做濾波、旁路等位置使用。例如:我公司使用物料26-AQK472-ZFX。

          Y電容的絕緣電阻等級標記均在電容本體上有打印標識,請在使用時注意識別。

          二、陶瓷電容器的封裝和外形尺寸說明。

          陶瓷電容器雖有上述很多優點,但因陶瓷材料本身機械強度低、易破碎這一缺陷,使其圓片的幾何尺寸受到限制,這也是不同溫度特性有不同容量范圍的主要原因。通常標準上對低壓圓片電容的允許直徑D12mm,高壓電容的圓片允許直徑D16mm。如超過這一尺寸,生產加工難度和廢品率就會有很大增加,并且在瓷片本體上產生的微小裂紋都將對電容器的可靠性產生很大隱患。因不同廠家在材料研制和工藝制造方面的水平不同,其外形尺寸標準也有差異,故其容量標稱范圍也有部分區別。因此上述容量劃分表只是一個行業平均水平匯總的結果,今后隨著材料工藝的進一步提高,陶瓷電容的尺寸會進一步縮小,其容量范圍就會進一步擴大。

          圓片式瓷介電容器的包封形式通常按電壓區分,500VDC以下的低壓產品CC1、CT1系列均采用酚醛樹脂包封,該樹脂絕緣強度和耐濕性較差,但成本較低。為改善耐濕性,此類包封外層均浸用一層薄蠟。1KVDC以下和交流電容系列,均采用絕緣強度和耐濕特性優良的阻燃環氧樹脂包封。

          除圓片式瓷介電容器外,目前還廣泛使用的有軸向引線色環陶瓷電容和貼片式陶瓷電容,其內部結構為疊層方式,因而體積很小,但容量可以達到1μF以上,非常利于裝配,但由于其結構限制,絕緣電阻和耐壓無法做得很高,因而目前只限于低壓(50V以內)產品,其損耗和溫度特性與圓片電容相同。

          三、陶瓷電容的選用及注意事宜

          1.保證物料選用的通用性和標準化

          因不同的溫度特性對應不同的容量范圍和精度標準,因此在選用時必須符合系列標準,且容值的選取必須符合E24(或E96)系列值。目前我司有許多違返反述標準的P/N存在,26-ABC472-JZX,28-AB0XXX-JBX,此類問題主要是因為部分設計師對陶瓷電容的溫度特性缺乏必要了解造成的。

          2. 應根據線路使用工作狀態和環境條件,選擇合適的型號,其主要參數應滿足線路使用要求。

          1)于高頻諧振電路,除要求電容器損耗小外,還要求容量有良好的溫度穩定性,通常選用1類瓷介電容,其中CH特性亦稱為零溫度系數產品,其容量基本不隨溫度而變化,但其容量僅在幾PF~幾百PF之間。

          2)對于做低頻耦合、旁路、濾波的電容器,往住考濾小型化及低本成是主要的,而對損耗和容量的溫度穩定性要求不高,一般可選用2類瓷介電容器,其容量選擇范圍較寬。

          3)陶瓷電容器雖然耐壓余量較薄膜電容器和電解電容器要大,但也不允許在超過其額定電壓的條件下使用,否則由于電極中的金屬離子在強電場作用下在陶瓷介質中的遷移速度加快而導致電容器絕緣電阻下降而影響整機長期工作的可靠性。

          4)對于高溫和高壓條件下工作的電容器,應注意選用絕緣電阻較高的產品,以防因漏電增大產生惡性循環導致電容器失效。通常絕緣電阻IR10000MΩ。例如:CRT加速極濾波位置應選用2KV耐壓低損耗產品,以降低溫升并保證有足夠的絕緣電阻;對于行逆程電路,因對容量的穩定性和損耗要求較高,只能選用1類高壓瓷介電容器(P/N26-AMKXXX-JZX),做為聚丙烯電容的容量補償電容使用,否則會造成嚴重質量隱患。

          綜上所述,陶瓷電容與其它電容相比,不同之處主要是陶瓷電容器根據材料不同存在許多不同的溫度組別,其特性和容量范圍即有很大差異。如果對此有充分的了解,可避免因選型不當造成的質量隱患。

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