MLCC贴片电容不同材质区别：【及电容工作原理】
MLCC贴片电容不同材质区别：【及电容工作原理】
MLCC（多层陶瓷电容器）是电子设备中常见的被动元器件，广泛应用于各种电路中。不同材质的MLCC在性能和应用上存在显著差异。本文将详细介绍NPO/Cog、X7R、X5R、Y5V等常见材质的特点，并深入探讨电容的工作原理和特性。
贴片电容的材质常规有：NPO（COG），X7R，X5R，Y5V等，主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。
NPO/COG材质
NPO/COG材质的贴片电容电性能最稳定，几乎不随温度，电压和时间的变化而变化，适用于低损耗，稳定性要求高的高频电路。
- 容量精度：%5左右
- 常规容量范围：100pF以下
- 特殊情况下可生产100pF~1000pF，但价格较高。
X7R材质
X7R材质的贴片电容比NPO稳定性差，但容量比NPO的材料要高，耐压高
- 容量精度：10%左右
- 电容容量范围：100pF~2.2F
X5R材质
X5R材质的贴片电容容量较少，体积较小，其容量稳定性较X7R差，容量、损耗对温度、电压等测试条件较敏感
- 容量精度：10%左右
- 电容容量范围：100pF~22uF
Y5V材质
Y5V材质的贴片电容稳定性较差，对湿度和电压敏感，但这种材质能做到比较高的容量，且价格便宜，适用于湿度电压变化不大的电路中。
- 容量精度：20%左右
- 电容容量范围：1000pF~100F
电容结构图
电容的基本结构由以下几个参数决定：
- C：静电电容
- ε：绝缘体的介电常数
- S：电极表面积
- d：绝缘体的厚度
通过增大绝缘体的介电常数ε，增大电极的表面积S，减薄绝缘体的厚度d，可以增大静电电容C。
电容等效模型
理想的电容器只含有静电电容成分，但是实际的电容器则含有电阻成分和电感成分。这些寄生成分对电容器的性能产生较大的影响。电容器的简易等效电路如图1-2所示。实际的电容器的等效电路中包含有ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）。此外，理想的电容器的电极间是绝缘的，但是实际上会存在若干的漏电流。
电容特性
电容具有自谐振频率（SRF）的现象非常常见，因为从上述模型（图1-2）可以看到电容模型近似于一个串联RLC（IR很大不起什么作用忽略），对于串联RLC，一个重要的特性是阻抗。简单地说，阻抗即为交流电路中的电压与电流之比，相当于直流电路中的电阻。符号使用Z，单位与电阻相同，使用Ω。电容器的阻抗(Z)由下面的计算过程导出：
- ESL部分会产生感抗
- 静电电容会产生容抗
- 感抗和容抗相加
- 整理上式变为下式
- 感容抗加上寄生电阻合并为阻抗Z
- 代入频率参数为
阻抗绝对值如下：
其中：
- Z：阻抗（Ω）
- R：电阻成分ESR（Ω）
- j：虚数
- ω：ω=2πf
- f：频率（HZ）
- L：电感成分ESL（H）
- C：静电电容（F）
根据此式，可推出以下信息：
- 在频率低的区域，阻抗几乎是由静电电容(C)来决定的。
- 谐振频率（2πfL = 1／(2πfC）)下，阻抗是由ESR来决定，在自谐振频率处，电路是纯阻性的，ESR成为阻抗的最小值。
- 在频率高的区域，阻抗几乎是由ESL来决定，如果用图形来表示这种情况，则如图所示。
静电电容C越大，越在低频区为低阻抗，ESL越小，越在高频区域为低阻抗。电容器的阻抗Z，在谐振频率之前呈容性下降，而在谐振频率SRF处，C和ESL的影响为零，只受ESR的影响，过了这一点则为电感性（ESL），并与频率一起增加。在将电容器用于其主要用途即噪声吸收(去耦)中时，噪声吸收效果是由阻抗来决定的，因而需要按照以下的要点来选定电容器：
- 噪声的频率与电容器的谐振频率接近
- ESR小
- 高频噪声时，ESL小