
薄膜电容器的介绍
一、 电容器概述
1. 电容器的基本特征
1.1 电容量,电容量与电极面积和介电常数成正比,与电极间的距离成反比。
单位:1F=106uF=109nF=1012pF
标称电容量:Ex 系列,Ex=10n/x=lg-1(n/24),n=1,2,?,x;E24=+/-5%, E12=+/-10%, E6=+/-20%
标示:直标法,三位数标法
不同介质的容量范围:薄膜 102pF-102uF,陶瓷1pF-10uF,电解104pF-105uF
1.2 损耗,表示电容器传递能量的效率。
tgδ=P 有功/P 无功=UIsinδ/UIcosδ,
高频电容采用品质因素Q=1/tgδ=U2ωC/(U2/R)
不同介质的损耗数量X(1k):聚酯10-3,聚丙烯10-4,高频瓷10-4,低频瓷10-2,电解10-1
1.3 绝缘电阻,时间常数,漏电流,
绝缘电阻:小容量,介质绝缘性能好的表征方式
时间常数:中大容量,介质绝缘性能较好的表征方式,t=RC
漏电流:电解电容的表征方式,漏电流常数K=Il/CU(uA/uF*V),10-4uA/uF*V
不同介质的时间常数数量X: 电解<=10S,陶瓷>102S,薄膜>103S
1.4 电压,击穿电压>试验电压>额定工作电压(规定条件)贴片陶瓷电容是目前用量比较大的常用元件,分为.NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格,不同的规格有不同的用途.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…
2,电容器的分类与比较
无机介质电容 电解电容 薄膜电容
材质
云母电容 I 类瓷(高
频瓷)
II 类瓷(低
频瓷)
III 类瓷
(半导
体瓷)
铝电解 钽电解 聚酯膜电容器 聚丙烯膜电容器
X点
容量稳定,
精度高,耐
热,高频性
能好,通常
用作精密
的标准电
容及较高
的高频电
路。
可 制 作 系
列线性温
度系数
易 于 片 式
化, 高频
性能好
用 于 高 频
及温度补
偿电路
体积小,容
量大、价格
低,易于片
式化
用于对 tgδ
值和容量稳
定性要求不
高的电路。
体积小,
容量大
介 质 色
散频率
高,可用
于微波
电路中
电容量大,价
格便宜,广泛
应用于低频
旁路、偶合和
电源滤波等
场合
工 作 温 度范
围较宽
性 能 比 铝电
解有很大的
改善,也实现
表面安装,在
较高性能要
求的电路中
可代替铝电
解电容器
容量范围宽,绝缘电
阻高,工作电压范围
极宽,工作温度范围
宽。稳定性好,损耗
小,抗脉冲能力强,
可靠性高,已实现表
面安装,可实现金属
化,具有自愈特性,
可代替陶瓷电容器,
在高性能要求的电
路中得到广泛应用。
容量范围宽,绝缘
电阻高,工作电压
范围极宽,工作温
度范围宽。性能极
为接近理想电容
器。可实现金属
化,具有自愈特
性。特别适合应用
于高频、高压、高
稳定、高脉冲以及
交流场合。
缺点
性 能依赖
于原料
价格昂贵
容 量范围
小
抗 机 械 和
热冲击差
容 量 范 围
小
抗机械和热
冲击差
压电效应
容 量 与 温
度、电压呈
非线性关系
容量随
电压变
化敏感,
因此工
作电压
低
容量偏差大、
稳定性差、损
耗和漏电流
大、耐温差、
有极性、可靠
性差、寿命短
有搁置效应
工 作 电 压范
围窄
6.3-160V
容量偏差大
价格较贵,有
极性
有搁置效应
价格比陶瓷电容器
高,体积比陶瓷电容
器大。
耐热性差
价格较高
体积大
3,电容器的技术术语
3.1 标称电容量:1kHz, 20℃,65+/-2%, 96+/-kPa
3.2 电容量偏差:P+/-0.625%,F+/-1%,A+/-1.25%, G+/-2%, H+/-3%, J+/-5%, K+/-10%, M+/-20%
3.3 额定温度:连续施加额定电压的X高温度
3.4 额定电压:在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的X大直流电压
或脉冲电压的峰值。
3.5 类别电压:电容器在上限类别温度下可以连续施加在电容器上的X高电压。
3.6 温度降额电压:温度减额电压是在额定温度和上限类别温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容
器上的X高电压。
3.7 气候类别:电容器所属的气侯类别用斜线分隔的三个数来表示(IEC 60068-1:如:55/100/56)。
55/100/56
稳态湿热实验的天数(56 天)
上限类别温度(+100℃)
下限类别温度(-55℃)
3.8 容量温度系数(α)
电容器在规定的温度范围内容量随温度的变化率。通常以20℃时电容量为参考,用百万分之一每摄氏
度(10-6/℃)表示。(10-6/℃ = 1ppm/℃)
αi =
Ci:电容器在温度Ti 时容量
C0:电容器在T0(20±2)℃时的容量
二、薄膜电容器的概述
1. 薄膜电容器的分类比较
薄膜电容器由介质、电极、电极过渡、引出线、封装、印章标志等部分组成。
按介质分类:聚酯膜、聚丙烯膜…
按结构分类:卷绕式、叠片式、内串式。
按电极分类:金属箔、金属化(铝金属化、铝锌金属化)、膜箔复合结构。
按电极引出方式分类:径向、轴向。
按封装方式分类:盒式、浸渍型。
按用途分类:通用(直流)、脉冲、抑制电源电磁干扰、精密。
薄膜电容器的分类对照表
构 成 分 类 特 点
聚丙烯膜
高频损耗极低、电容量稳定性很高、负温度系数
较小、绝缘电阻极高、介质吸收系数极低、自愈
性好、介电强度高
介质
聚酯膜
工作温度范围宽、介电常数高、电容量稳定性高、
正温度系数、绝缘电阻高、薄膜厚度可达0.9μm、
容积比高
卷绕式 又分为有感式和无感式,工艺成熟
结构 叠片式 抗脉冲能力强、自动化程度高、容积比大
内串式 耐高压、耐大电流
金属箔 耐电流冲击、工艺流程短
电极 金属化 有自愈性、体积小
膜箔复合 耐电流冲击、耐压高、有自愈性
径向 易插件,排版密度高
引出方式
轴向 节省高度空间,结构稳定
盒式 外观一致性好、插件直通率高
封装
浸渍型 设计灵活
CP 线强度高、成本低
引出线
镀锡铜线 导电性好
2.2 无感箔式卷绕式:
外检、电测试、打标志
卷绕 热压定型 焊接 包封
还有其他辅助工序,如辅助编带、涂硅、配料、径向编带、成型、包装等
2.3 无感金属化卷绕式:
外检、电测试、打标志
卷绕 热压定型 喷金 焊接 包封
还有其他辅助工序,如辅助编带、涂硅、配料、径向编带、成型、包装等
迭片式薄膜电容器:
然后进行焊接装配、测试等工序
卷绕 组框 压扁 喷涂
刷边 热处理 拆框 开边
三、薄膜电容器的主要材料—薄膜介质
阻燃性
除 PPS 材料外,目前使用的有机薄膜电介质不是阻燃材料
尽管在薄膜电容器外封装中使用了耐火性阻燃材料--阻燃环氧树脂或阻燃塑壳(UL94V-O X),但外
部的持续高温或火焰仍可使电容器芯子变形而产生外封装破裂,导致电容器芯子熔化或燃烧。
2.4 抑制电源电磁干扰用电容器
当在电源线路中使用电容器来消除噪音时,不仅仅只有正常电压,还会有异常脉冲电压(如闪电)发
生,这可能会导致电容器冒烟或者起火。所以,跨线电容器其安全标准在不同X有严格规定。请使用经
过安全认证的MKP62、MKP61、CBB62 型电容器。
不推荐将直流电容器用作跨线电容器。
2.5 电容器充放电
由于电容器充放电电流取决于电容量和电压上升速率的乘积,即使是低电压充放电,也可能产生大的
瞬间充放电电流,这可能会导致电容器性能的损害,比如说短路或开路。当进行充放电时,请串联一个
20~1000Ω/V 或更高的限流电阻,将充放电电流限制在规定的范围内。
当多个薄膜电容器并联进行耐电压测试或寿命测试时,请为每个电容器串联一个20~1000Ω/V 或更
高的限流电阻。详见电容器标准。
材料
性能
聚酯
PET
聚丙烯
PP 或OPP
聚苯硫醚
PPS
聚2,6 奈乙酯
PEN
聚碳酸酯
PC
聚苯乙烯
PS
厚度μm >=0.5 >=3 >=1 >=1 >=1.5 >=4
介电常数3.0-3.3 2.1-2.2 2.8 3.0-3.3 2.6-3.2 2.3-2.7
tgδ(1kHz)% 0.2-0.5 <0.02 0.06 0.1-0.5 0.1-0.3 0.03-0.04
电阻率Ω·c m 1017-1020 1018-1020 1017-1019 1017-1020 1017-1020 1017-1019
击穿电压(AC)
MV/m 150-200 280-300 150-200 150-200 150-180 200-250
杨氏模量
/N.mm-2 3920 2352-4410 3920 5978 1960 147-735
熔点℃ 260 165 285 260 240 240
使用温度范围℃ <125 <105 <160 <140 <120 <85
可燃性慢燃 可燃 自熄 慢燃 慢燃 可燃
吸水率(24h)% 0.3-0.4 <0.05 0.05-0.1 0.4 0.2-0.3 0.03-0.01
主要用途
直流脉动电容
低压交流电容
交流电容
高频脉冲电容
高温高频高性
能电容
片式电容
高温电容
片式电容
直流脉动电容
高精度高稳定
电容
缺点
介质损耗大
比重大
不能很薄
介电常数小
耐热差
太贵
较贵 成膜性差 机械强度差
耐热差
分解有毒
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