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      電容器指南

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      大家好。本專欄為解說電容器基礎的技術專欄。
      本期将對"靜電容量的溫度特性"進行說明。

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      一般來說,電容器的靜電容量會随着使用溫度的變化而變化。變化幅度越小,溫度特性越好;幅度越大,溫度特性越差。當電容器使用于溫度較高的汽車引擎室内或者南極等寒冷地區的電子設備中時,必須考慮其使用環境條件來進行設計。
      具有代表性溫度特性的各種電容器的靜電容量變化率-溫度特性,如圖1所示。
      溫度特性良好的電容器有導電性高分子鋁電解電容器(高分子AI)、薄膜電容器(Film)、溫度補償用獨石陶瓷電容器(MLCC<C0G>)。導電性高分子钽電容器(高分子Ta)、高介電常數獨石陶瓷電容器(MLCC<X5R,Y5V>)在高溫區域中靜電容量變化變大。

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      圖1:各種電容器的電容變化率-溫度特性(例)

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      獨石陶瓷電容大緻分為2類,不同類型的溫度特性不同。
      (1)一種是在公共标準中被歸類于種類Ⅰ(Class1)的溫度補償用獨石陶瓷電容器中,使用了二氧化钛與锆酸鈣類電介質材料,其靜電容量對溫度幾乎呈現直線性變化。将溫度發生的變化稱為溫度系數,其數值以每1℃的百萬分之一作為單位(ppm/℃)表示。溫度系數根據基準溫度(IEC,JIS标準中為20℃,EIA标準中為25℃,此處以25℃為基準)中的靜電容量值C25與分類上限溫度(最高使用溫度:設計上可連續使用電容器的最高環境溫度)中的靜電容量值CT定義得出。

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      EIA标準中規定了0ppm/℃~-750ppm/℃範圍内的數種靜電容量溫度系數。關于代表性材料的溫度特性,如下所示(參考圖2)。适用的JIS及EIA标準的摘錄,如表1所示。

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      圖2:溫度補償用電容器的電容變化率-溫度特性(例)
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      表1:溫度補償用獨石陶瓷電容器的溫度系數值和公差以及其标記
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      溫度補償用獨石陶瓷電容器有在-55~+125℃溫度範圍内的靜電容量變化溫度系數最大±30ppm/℃(25℃基準),與溫度變化幅度小的COG特性産品。原本,溫度補償用獨石陶瓷電容器就因為電介質材料,相對介電常數較小,存在無法實現大容量這一産品缺點。

      (2)另一種是在公共标準中被歸類于Class2(種類2)的高介電常數獨石陶瓷電容器,使用了钛酸鋇系的介電質材料,其靜電容量值對溫度呈現出不規則的變化。因此,靜電容量-溫度特性的标準值是針對基準溫度(此處以25℃為基準)的靜電容量值C25,通過适用溫度範圍内的靜電容量變化率的超大值與超小值進行規定。(參照式2)。

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      适用的JIS及EIA标準值的摘錄,如表2所示。分類溫度範圍内,包括靜電容量值變化率限制在±15%以内的産品(X5R特性品)到容許+22~-82%的産品(Y5V特性品)等多種産品規格。近年來,靜電容量變化率在±15%級的X5R特性品的使用比率有增加趨勢,建議電路設計人員謹慎選擇。

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      表2:高介電常數型獨石陶瓷電容器的溫度特性規格及其标記
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      下一期将對"靜電容量的電壓特性"進行說明。
      下期再見。

      負責:株式會社村田制作所  元器件事業本部  Zakipedia

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