多层陶瓷电容器(MLCC)的基本结构与特点

     多层陶瓷电容器(MLCC)是一种电子元件,用于存储电荷和调节电路中的电容值。它们由多个陶瓷层组成,每个层之间夹有金属电极,然后堆叠在一起,并在两端连接上导体引线,形成一个整体结构。在外部通常覆盖有绝缘性的封装材料,以保护电容器。它诞生于20世纪60年代,由一家美国公司开发。后来被村田、TDK等日本公司迅速开发并产业化,至今仍保持其在MLCC领域的优势。其特点是电容大、体积小、易于芯片化。随着SMT的快速发展,其使用量不断增加。是通信设备、电脑板卡、家用电器、汽车电子等领域应用最广泛的元器件之一。(本文素材来源:https://www.icdhs.com/news/574  )

多层陶瓷电容器(MLCC)的基本结构

#多层陶瓷电容器#制造工艺

多层陶瓷电容器是将瓷粉与其他有机化合物按一定比例混合,再经过浇注、印刷、层压、切割、烧制、烧成等工序,形成MLCC的内电极。最终工艺形成其外部电极结构。#电容器#用于存储电荷。其基本结构如图1所示。电介质放置在两个电极板之间。

电容器基本结构

电容器的性能指标取决于可以存储多少电荷。 MLCC 重叠以存储更多电荷。 下图2显示了多层#陶瓷电容器#的基本结构。

多层陶瓷电容器的基本结构

多层陶瓷电容器(MLCC)的特点 

(1)温度

如图所示,陶瓷电容器可分为温度补偿型和高介电常数型。由于各种温度条件下电容量的变化是不同的,因此需要根据电容器的特性来确定其使用。 

① 温度补偿型

因温度变化引起的电容变化率较小,主要用于高频电路的滤波和耦合。当线圈和电容器组合使用时,线圈的电感会随着温度的升高而增大。这时可以用负温度系数的电容来纠正。

② 高电流型

它是一种采用介电常数较高的材料,具有较高静电电容特性的电容器。主要用作电源电路的去耦电容器或平滑电路。与温度补偿电容器相比,由温度引起的电容变化较大,因此在滤波器等信号电路中使用时需要非常小心。

(2)低ESR、低ESL

多层陶瓷电容器 具有良好的高频特性。与其他电容器相比,它具有可以降低电阻(ESR*1)和残余电感(ESL*2)的结构,因此可以保证电容器在高频条件下的运行。图3和图4显示了等效电路和电感特性。但频率越高,MLCC的阻抗越低,这对于去耦非常有效,可以发挥其高性能的滤波能力。

多层陶瓷电容器 (MLCC) 应用

电源滤波:MLCC广泛用于电源滤波电路中,用于去除电源信号中的高频噪声和干扰,保证电源的稳定性和纯净性。在直流-直流(DC-DC)转换器、交流-直流(AC-DC)转换器和其他电源模块中,MLCC常用于输入和输出端的滤波电路。

解耦和耦合:MLCC被用作解耦电容器,用于将IC或其他集成电路的电源引脚与地连接起来,以平滑电源噪声和提供瞬态响应。此外,它们也被用作耦合电容器,用于将信号从一个电路传输到另一个电路,同时阻止直流信号的传递。

电路保护:MLCC可用于电路的过电压保护和ESD(静电放电)保护。它们能够吸收电路中的瞬态电压,并将其释放为热能,以保护电路中更为敏感的元件不受损坏。

振荡电路:在振荡器、时钟电路和射频(RF)电路中,MLCC可用作频率决定元件、耦合元件和补偿元件,有助于稳定和调节电路的振荡频率。

传感器应用:MLCC被用作传感器接地电容器和噪声抑制电容器,有助于提高传感器系统的性能和精度。

通信系统:在手机、通信基站和其他通信设备中,MLCC被广泛用于功率放大器、收发器、滤波器等部件中,以提高通信系统的性能和稳定性。

多层陶瓷电容器(MLCC)的发展趋势 

未来将继续向高压、高频、高可靠性方向发展,以满足不断变化的下游终端#多层陶瓷电容器#市场需求。

(1)高电压

随着电源器件电路设计的发展,LED照明和3~4KV高压电容器的需求预计将上升。

(2)高频

MLCC的工作频率已处于毫米波频率范围。为了满足电子电路的高性能和多功能化,LSI的工作频率越来越高,这也对低阻抗电源提出了更高的要求。市场对可在宽频率范围(MHz-GHz)下使用的低阻抗、低电感ESR/ESL的MLCC变得非常迫切。

(3)高可靠性

MLCC应用于汽车时,需要在高湿等极端温度环境以及弯曲强度等冲击传输条件下稳定运行,同时需要通过AEC-Q200(汽车无源元件相关认证规范)认证,生产标准严格。因此,未来MLCC的高可靠性要求将会不断提高。

(4)小型化、小尺寸

终端设备更轻薄、功能齐全的市场需求,推动MLCC朝小型化、小尺寸方向发展。

(5)容量大

为了适应终端功能的不断增加和电池容量的不断增大,MLCC需要向大容量方向发展。随着终端功能的增加,电池容量也随之变大。为了给大容量电池快速稳定地充电,需要大容量、高品质的MLCC。

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