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贴片式电容器的识别与使用

2016.08.17      华强电子网

贴片式电容器也称为片状电容器,常用的有片状多层陶瓷电容器、高频圆柱状电容器、片状绦纶电容器、片状电解电容器、片状钽电解电容器、片状微调电容器。本文将介绍这些元件的基本参数、结构,应用中的注意事项见《片状电容器应用指南》。 片状电容器主要有7项参数,即类型、尺寸、电容量、额定电压(耐压)、温度特性、允差及包装。目前尚无统一型号,各工厂的型号表示方法不同,尺寸上也不完全一致。这里先介绍美国电子工业协会(EIA)有关片状电容器的尺寸代码。 EIA的片状电容器尺寸有两种表示方法:一种是0402~2220代码;另一种是4位数表示方法,分别表示其长度尺寸及宽度尺寸。0402~2220代码见表1,4位数表示方法见表2。

贴片式电容器
贴片式电容器

从表1可以看出,对厚度仅给出一个极限值,主要是长×宽尺寸。圆柱状贴片式瓷管电容器也采用0402~2220代码,它的直径相当于宽度尺寸。例如,代码为1206为圆柱形电容器,它的直径为1.6mm,长度为3.2mm(代码中的12为0.12英寸,06为0.06英寸)。 一些片状电解电容尺寸较大,采用4位数方法来表示。如果厚度比较大时,在4位数后加一个H,如表2最后一行所示。一、片状多层陶瓷电容器 片状多层陶瓷电容器(以下简称片状陶瓷电容)又称片状独石电容器,是片状电容器中用量最大、发展最为迅速的一种。若采用的介质材料不同,其温度特性、额定工作电压及工作温度范围亦不同。根据EIA标准,不同介质材料的工作温度范围及温度系数或变化百分比如表3所示。

贴片式电容器

片状陶瓷电容的温度特性是选择电容器的一个主要依据。一般将表3中的温度特性分为3类: C0G(NP0):Ⅰ类材料。其性能最稳定,基本上不随电压、时间变化,受温度变化影响也极小(温度系数最大值为±30ppm/℃),是超稳定型、低损耗电容器介质材料。适用于要求较高的高频、特高频及甚高频电路。该类电容器容量较小,一般以2200pF以下为主。 X7R:Ⅱ类材料。其容量随温度、电压、时间改变,但变化不显著,属于稳定性电容器介质材料。该材料做成的电容器适用于隔直、耦合、旁路、滤波等电路。其电容量多为100pF~2.2μF。 Y5V:Ⅲ类材料。具有很高的介电常数,可生产电容量较大的电容器。它属于低频通用性电容器材料,应用于对电容器容量变化要求不高、损耗要求不高的电路。其电容量为1000pF~10μF,但目前市场上超过2.2μF就难买到。 片状陶瓷电容常用的工作电压为25V及50V,其允差如表4所示,容量系列如表5所示。容量代码由3位数组成,单位为pF。前两位为有效数,后一位数为加的零数。若有小数点,则用R表示,如表6所示。

贴片式电容器
贴片式电容器
贴片式电容器

该电容器的结构如图1所示,内部由多层陶瓷组成的介质层,两端头由多层金属组成。端头尺寸B如表7所示,不同尺寸代码的焊盘尺寸参看图2及表8。

贴片式电容器
贴片式电容器
贴片式电容器
贴片式电容器

二、高频圆柱状电容器 常用的高频圆柱状电容器的尺寸有0603、0805及1206几种。其电容量、允差及耐压如表9所示。其温度特性与电容量有关,在100pF以下,其温度系数可达到+350~-1000ppm/℃,100pF以上时,电容量变化可达±10%,工作温度范围-25℃~+85℃。

高频圆柱状电容器

三、片状绦纶电容器 片状绦纶电容器是有机薄膜电容器中的一种,具有较好的稳定性和低失效率的特性,主要用于消费类电子产品中。 该电容器尺寸与EIA尺寸代码不同,例如电容量为103的尺寸为4.8mm(长)× 3.4mm(宽)×1.4mm(厚);104的尺寸为6×4.3×2mm。端头尺寸都是0.4mm。 该电容器常用的电容量从1000pF~ 0.15μF,耐压50V,工作温度范围-40℃~+85℃,电容量允差为±10%~±20%。四、片状铝电解电容器 片状铝电解电容器有立式及卧式两种。由于铝电解电容器是以阳极铝箔、阴极铝箔和衬垫材料卷绕而成,所以片状铝电解电容器基本上是小型化铝电解电容器加了一个带电极的底座结构,如图3及图4所示。卧式结构是将电容器横倒,它的高度尺寸小一些,但占印制板面积较大,目前应用较少。

片状铝电解电容器
片状铝电解电容器

立式片状电解电容器的容量、耐压及底座尺寸如表10所示。其工作温度范围一般为-40℃~+85℃,允差±20%(M级)。

片状铝电解电容器

一般铝电解电容器仅适用于低频,目前一些DC/DC变换器的工作频率可达几百kHz到几MHz,则可选用三洋公司商标为DS-CON的有机半导体铝固体电解电容器(它具有较好的高频特性及低的等效串联电阻(ESR),但价格比钽电解电容还要贵)或钽电解电容器或大容量多层陶瓷电容器。五、片状钽电解电容器 片状钽电解电容器的尺寸比片状铝电解电容器小,并且性能好。如漏电小、负温性能好、等效串联电阻(ESR)小、高频性能优良,所以它应用越来越广,除用于消费类电子产品外,在通信、电子仪器、仪表、汽车电器、办公室自动化设备等,但价格要比片状铝电解电容器贵。 常用的片状钽电解电容器为塑封,其外形如图5所示。该电容器的耐压从4V到50V;电容量从0.1μF到470μF(常用的范围1~100μF,耐压范围10~25V);工作温度范围-40℃~+125℃(大于85℃时,施加降额电压使用见表13);其允差为±10%~±20%。不同的容量及不同的耐压,其尺寸代码如表11所示。不同尺寸代码的实际尺寸如表12所示。可以根据表12的有关尺寸来设计焊盘。

片状电容器
片状电容器
片状铝电解电容器
片状铝电解电容器

片状钽电解电容器的主要参数如表13所示。片状钽电解电容器的顶面有一条黑色线,是正极性标志(切勿搞错!),顶面上还有电容容量代码及耐压值,如图6所示。

片状钽电解电容器

六、片状微调电容器 片状微调电容器在电路中具有微细调节和垫整的功能,在高频电路中广泛地应用。这里介绍常用的3种典型结构及其主要参数。 1. 超小型片状微调电容器 超小型片状微调电容器有方形及圆形,方形的外形、尺寸如图7所示。底面积仅3.2mm×2.3mm,是目前市场上尺寸最小的一种。

超小型片状微调电容器

该微调电容器漂移很小;具有高度稳定性;工作温度范围-25℃~+85℃;温度系数500ppm/℃;在1MHz、Cmax时,Qmin为300~500;电容量有4种:1.4~3.0pF、2.5~6pF、3.0~10.0pF、4.5~20pF。 2. 小型、薄型片状微调电容器 小型、薄型片状微调电容器采用隐瓷作基片,高频特性好,在进口的手机上基本上都用这种类型。生产厂家以日本村田及AVX公司为最常见。其外形、结构及尺寸、焊盘如图8所示。它的参数与上一种相同,其容量有5种:1.4~3.0pF、2.0~6.0pF、3.0~10.0pF、5.0~20pF及6.5~30pF。

小型、薄型片状微调电容器

3. 封闭型片状微调电容器 它有3种不同结构:A型、B型及E型,如图9所示。其结构、尺寸如图10所示。A、B型为顶调,A与B的差别是引脚不同:A型引脚向里;B型引脚向外。E型为底调型,印制板上要开φ3.2的调节孔。它们的外形尺寸相同(4.5×4×3mm)。电容量及性能基本上与第2种相同。

封闭型片状微调电容器
封闭型片状微调电容器

在日本的片状微调电容器中,在定片上有色标(用颜色来区分电容量大小),如表14所示。

封闭型片状微调电容器

前面介绍的电容器是通用电容器。实际上根据电路的特殊需要,各知名电容器厂家生产了不少特殊的电容器及一些新的电容器产品(性能更好,尺寸更小)。如高频高压微调电容器,其外形同“封闭型微调电容器”,耐压为DC250V,主要用于无线功率发射级等高频高压场合,起阻抗匹配调整的作用,容量范围:2~10pF。又如在通信机射频功放级用的高频、高Q值、高耐压、低损耗的系列电容器、超声波专用电容器、负温度系数电容器、超微型电容器(0.5×0.5mm)等,本文不一一介绍。

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