หากอุณหภูมิไม่เป็นปัญหาสิ่งที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับ dielectrics เซรามิกที่แตกต่างกัน

สมมติว่าเรามีวงจรที่มีช่วงอุณหภูมิแวดล้อมที่ควบคุมได้ดีถึง 25 + -5C นอกจากค่าใช้จ่ายแล้วจะใช้กรณีอะไรสำหรับเซรามิกอิเล็กทริกชนิดต่าง ๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งว่าการใช้งานเซรามิกอิเล็กทริกเฉพาะแบบใดที่จะทำงานได้ดีขึ้น เราสามารถสร้างภาพรวมได้หรือไม่?

ฉันรู้ว่าตัวอักษรตัวเก็บประจุเซรามิกควรจะบ่งบอกถึงการพึ่งพาอุณหภูมิของไดอิเล็กทริกแต่มีอะไรอีกบ้างที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับมันตามที่ทุกคำถามเหล่านี้แนะนำ?

• ltc3525-แผ่นข้อมูลรัฐที่-ประจุ-ต้องเป็น-x5r หรือ X7R ที่ไม่ Y5V ทำไม
• ทำไมทำอย่างยิ่งผู้ผลิต-กีดกันโดยใช้-X7R-ตัวเก็บประจุใน AC-สัญญาณและ ...
• ตัวเก็บประจุ Y5V หรือ Z5U มีประโยชน์อย่างไร?
• ตัวเก็บประจุเซรามิกแบนด์วิดธ์ microphonic
• ข้อกำหนดตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้นแตกต่างกันไปในคลาสอิเล็กทริกหรือไม่?

ฉันรู้ด้วยว่าขนาดของบรรจุภัณฑ์มีผลต่อปรสิตดังนั้นความถี่ในการสั่นพ้องและการสูญเสียของแคป ว่าไดอิเล็กตริกบางตัวไม่สามารถใช้งานได้ในแพ็คเกจขนาดเล็กและแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าและเซรามิกจำนวนมากแสดงผลแบบ piezoelectric / microphonic (อันไหน?) ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้สามารถรวมอยู่ในกฎง่ายๆหรือไม่?

ฉันได้สังเกตเห็นว่าเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตดูเหมือนจะถือว่าเป็นแอพพลิเคชั่นเฉพาะสำหรับตัวเก็บประจุเช่นโดยไม่ได้ระบุการรั่วไหลของเสียงสะท้อนหรือความสูญเสียในบางส่วน

แต่ถ้าอุณหภูมิแวดล้อมไม่ใช่ปัจจัยตัวเก็บประจุตัวใดจะเหมาะที่สุดสำหรับงานเฉพาะ การทำความร้อนด้วยตนเองเป็นปัญหาสำหรับแอปพลิเคชัน / ประเภทเฉพาะหรือไม่

วงจรการค้าทั้งหมดของฉันจนถึงตอนนี้ยังไม่ได้รับความคุ้มทุนดังนั้นฉันจึงระบุ X7R, X5R หรือ NP0 สำหรับฝาเซรามิคทั้งหมดตามที่ฉันเห็นที่แนะนำในเอกสารข้อมูล IC แต่มีอะไรมากกว่าการพึ่งพาอุณหภูมิที่อยู่เบื้องหลังคำแนะนำเหล่านั้นหรือไม่

ฉันควรให้ความสำคัญกับวัตถุประสงค์ของหมวกมากขึ้นหรือไม่ เช่นใช้ X5R / X7R เพียงเพื่อบายพาสและควบคุมพลังงาน แต่ NPx สำหรับทุกสิ่งที่อยู่ในเส้นทางสัญญาณ? สามารถสร้างลักษณะทั่วไปหรือเป็นปัญหาที่ต้องอ่านรายละเอียดของเอกสารข้อมูลผู้ผลิต (ไม่สมบูรณ์มาก)?

ในระยะสั้น มีหลักการทั่วไปที่สามารถนำไปใช้เพื่อทำให้การค้นหาชิ้นส่วนง่ายขึ้นในระหว่างการออกแบบหรือไม่?

แม้ว่าอุณหภูมิจะถูกควบคุมอย่างดี แต่กระแสอากาศสามารถทำให้เกิดเสียงดังได้หากมีแรงดันไฟฟ้าที่สำคัญข้ามตัวเก็บประจุ

การสลายตัวของความจุเมื่อเวลาแตกต่างกันสำหรับ dielectrics ที่แตกต่างกัน และค่าสัมประสิทธิ์แรงดันของความจุ

หากคุณสามารถใช้มันได้แคป NP0 ต้องทนทุกข์ทรมานจากเอฟเฟกต์เหล่านี้น้อยกว่าชิ้นส่วน X5R X7R ฯลฯ แต่ก็ไม่สามารถใช้ได้หรือมีขนาดใหญ่และมีราคาสูงกว่ามาก มีหลายกรณีที่ฝา X7R ในเส้นทางสัญญาณทำงานได้ดี ในทางกลับกันฉันเคยใช้ชิ้นส่วน NP0 เป็นตัวพิมพ์ใหญ่เลี่ยงผ่านในการใช้งานพิเศษ

อีกลักษณะหนึ่งคือชิ้นส่วนขนาดเล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณเข้าใกล้ขีด จำกัด ของสิ่งที่เป็นไปได้ภายในรอยเท้าที่กำหนดมีแนวโน้มที่จะมีค่าสัมประสิทธิ์แรงดันไฟฟ้าสูงดังนั้นความจุส่วนใหญ่ (มากถึง 80%) สามารถหายไปได้ง่าย แรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจึงควรใช้ 0805 หรือ 0603 มากกว่า 0402 หรือ 0201 แม้ว่าจะใหญ่กว่าและอาจมีราคาแพงกว่า

แผ่นข้อมูลมักจะไม่สมบูรณ์ แต่ผู้ผลิตบางรายนำเสนอข้อมูลที่สมบูรณ์มากขึ้นในรูปแบบของข้อมูลออนไลน์หรือข้อมูลที่สร้างขึ้นในพื้นที่แต่ละส่วน ตัวอย่างเช่นนี้เว็บไซต์ Murata (ต้องใช้ Flash) ช่วยให้คุณสามารถดึงข้อมูล CSV สำหรับลักษณะต่างๆ

ความเป็นจริงของตลาดมักจะเป็นตัวกำหนดทางเลือกของคุณมันกลายเป็นเรื่องยากเหลือเกินที่จะหาชิ้นส่วนไดอิเล็กทริกระดับ 1 ในแพ็คเกจทั่วไปที่มีแรงดันสูง (> 10V) หรือการใช้งานที่มีความจุสูง (> 1uF) คุณอาจจะ และคาดหวังว่า BOM ของคุณจะเกิดขึ้นจริง

ตลาดได้ตัดสินใจโดยทั่วไปแล้ว NP0 และ dielectrics ระดับ 1 อื่น ๆ คือ "สัญญาณแคป" และแคตตาล็อกชิ้นส่วนสะท้อนให้เห็นว่า อีกตัวอย่างหนึ่งชิ้นส่วน X7R / X7S กลายเป็นเรื่องยากที่จะหาในแพ็คเกจขนาดเล็ก (<0805) และความจุสูง

เพื่อสนับสนุนการอภิปรายการออกแบบอีกปัจจัยใหญ่เมื่อไม่รวมอุณหภูมิเป็นปัจจัย:

คลาส 1 ไดอิเล็กทริกไม่ได้รับผลกระทบจาก piezoelectric ผลกระทบนี้เป็นแบบสองทิศทาง แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมจะทำให้ส่วนที่หดและขยายและสร้างเสียงรบกวนทางกายภาพและความร้อนการสั่นสะเทือนทางกายภาพจะสร้างแรงดันไฟฟ้าในส่วน

ในการใช้งานร่อแร่กับตัวเก็บประจุความหนาแน่นสูงมากและแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมขนาดใหญ่สิ่งนี้อาจส่งผลให้เกิดความเครียดอย่างมากต่อขั้วของตัวเก็บประจุ

โปรดทราบว่าตัวเก็บประจุเซรามิกความหนาแน่นสูงแตกล้มเหลวเป็นวัตต์สูงยากสั้นและสามารถทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงและแม้กระทั่งไฟใน decoupling หรือจัดหาสถานการณ์บายพาส หากนี่เป็นเรื่องที่น่ากังวลและพื้นที่นั้นอยู่ในระดับพรีเมี่ยมที่จะใช้รูปแบบอื่น ๆ NP0 หรือไดอิเล็กทริกระดับ 1 อื่นอาจให้บัฟเฟอร์เพียงพอสำหรับความสะดวก

หากต้องการเพิ่มสิ่งที่ @SpheroPefhany ตอบสเป็คอุณหภูมิของไดอิเล็กทริกที่ได้รับนั้นจะเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงความจุตามอุณหภูมิ แม้ว่าคุณจะควบคุมอุณหภูมิโดยรอบหากมีการยกระดับคุณก็อาจจำเป็นต้องแยกแยะความจุที่มีประสิทธิภาพของชิ้นส่วนสำหรับการใช้งานของคุณความผันผวนของอุณหภูมิในพื้นที่ใด ๆ จะปรากฏเป็นเสียงรบกวนในวงจรของคุณ

ตัวเก็บประจุเซรามิกยังมีความจุที่มีประสิทธิภาพลดลงอย่างมีนัยสำคัญด้วย DC Bias ที่สูงขึ้นซึ่งเป็นข้อกังวลในการแยกหรือการบายพาสสถานการณ์หากไม่สามารถจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้

จบหมายเหตุ

ฉันสังเกตเห็นโดยทั่วไปว่าชิ้นส่วนที่เทียบเท่าจากชุด MFG ที่มีชื่อเสียงสำหรับไดอิเล็กทริกเดียวกันและขนาดบรรจุภัณฑ์มักจะใกล้พอที่จะใช้แทนกันได้สำหรับการใช้งานทั้งหมด รายการที่ไม่สมบูรณ์: Murata, TDK, Samsung, Kemet, Yageo

เมื่อคุณไปที่ MFG ชั้นสองและตลาดชิ้นส่วนมวลชนทั่วไปของจีนทุกอย่างก็จะออกไปนอกหน้าต่าง

นี่เป็นบันทึกที่สมบูรณ์มากกว่าคำตอบแบบเต็มเนื่องจาก Spehro Pefhany และ crasic ได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติหลักของตัวเก็บประจุเซรามิกประเภทหลักแล้ว อย่างไรก็ตามพวกเขาปล่อยออกมาจากหัวข้อซึ่งเป็นที่รู้จักในแวดวงของเครื่องเสียงเครื่องใช้ไฟฟ้าวิศวกรขึ้นไปไม่กี่ปีที่ผ่านมา: เซรามิกมี dielectrics กระจาย (ตาม dielectrics จริงที่มีอยู่ทั้งหมดยกเว้นสูญญากาศ แต่) ซึ่งยอมแตกต่างกันอย่างต่อเนื่องระหว่าง$1\mathrm{Hz}$ และอีกหลาย $\mathrm{kHz}$.
แม้ว่าคุณจะสามารถหาอุณหภูมิและตัวเก็บประจุเซรามิกอิสระที่ใช้แรงดันไฟฟ้าได้พอสมควร แต่คุณอาจประสบปัญหาเล็กน้อย: ความจุของอุปกรณ์เหล่านั้นในขณะที่ค่าคงที่และเสถียรสำหรับความถี่ด้านบน$1\mathrm{MHz}$สามารถเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในแบนด์วิดท์เสียง

เหตุใดจึงเป็นปัญหา
อาจเป็นอะไรก็ได้ในโลกนี้ตัวเก็บประจุอาจเป็นวัตถุที่มีฟังก์ชั่นการถ่ายโอนที่กำหนดไว้ดี:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ฟังก์ชั่นการถ่ายโอน $H_c(j\omega)$ ของตัวเก็บประจุเซรามิกมีลักษณะเฟสดังนี้

• เหมือนอย่างเคย $\omega=2\pi f$ที่ไหน $f$ คือความถี่ของสัญญาณอินพุต
• $k$เป็นค่าคงที่บางครั้งเรียกว่าการหน่วงเวลาของเฟส
• $p(\omega)$ เป็นฟังก์ชันที่ไม่ใช่เชิงเส้น $\omega$ พุ่งเข้าหาฟังก์ชันเชิงเส้นตรง $k\omega$ เช่น $\omega\to\infty$

นี่ก็หมายความว่าในช่วงความถี่ที่ลักษณะเฟสของฟังก์ชั่นการถ่ายโอนไม่เป็นเชิงเส้น (เช่นการอนุญาตไดอิเล็กทริกไม่คงที่ในกรณีเฉพาะของเรา) ส่วนประกอบสเปกตรัมที่แตกต่างกันของสัญญาณอินพุตจะล่าช้าในวิธีที่แตกต่างกัน บนมูลค่าของ$p(\omega)$.
นี่จึงหมายความว่าตัวเก็บประจุดังกล่าวไม่ควรใช้ในช่วงความถี่ที่มีการเน้นพฤติกรรมการกระจายตัวของอิเล็กทริกมากขึ้น: ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงการใช้ตัวเก็บประจุเซรามิกบนเส้นทางสัญญาณของวงจรสัญญาณเสียงความถี่ต่ำ