陶瓷电容性能与结构能介绍下吗?
电容种类一般可大致分为陶瓷电容、电解电容、钽电容三种。根据其特点及发挥的作用分布在主板的不同位置。而电源部分所使用的电解电容和CPU附近的陶瓷电容对整块主板稳定性影响是最大的。在电源部分所使用的电解电容可以对外接电源所提供的电流进行第一波过滤,CPU及内存旁边的陶瓷电容则可以进行第二波过滤,再配合以钽电容,可以在最大程度上保持电流的纯净,进而保障系统的稳定。
电解电容器电解电容是一种介质为电解液涂层有极性,由金属箔(铝/钽)作为正电极,金属箔的绝缘氧化层(氧化铝/钽五氧化物)作为电介质。电解电容特性为成本相对比较低,且单位体积的电容量非常大,比其它种类的电容大几十到数百倍,电解电容具高容值及低成本的优势,但缺点是ESR(内电阻)大及有浆爆风险。
电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属(ValveMetal)的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质,并以电解质作为阴极而构成的电容器。电解电容器的阳极通常采用腐蚀箔或者粉体烧结块结构,主要有铝电解电容器(Aluminium Electrolytic Capacitor)和钽电解电容器(Tantalum Electrolytic Capacitor)。
铝质电解电容是电容中使用最广泛的一种,也是发展成熟的产品,优点是静电容量大且价格便宜,应用在声音、影像或产生动作效果之电子及电机产品,包含资讯工业、通讯工业、军事及消费性电子产品。但是铝质电解电容易受温度影响,电容量不稳定,RF高频性能不佳,以及容易乾化及漏电解液等缺点。国内外供应商包括日系Nippon Chemi-con、Nichicon、Rubycon、Panasonic、Sanyo Electric为代表,国内主重要的厂商有立隆电、智宝、金山电、日电贸、奥斯特、凯美等被动元件业者。
钽质电解电容器可视为是铝质电解电容器的进阶产品,其与铝质电解电容相比有许多优势,如较小的体积、低漏电值、低散溢特性、低 ESR值、及在高温下有更稳定的容量和更长的寿命,但却有突破电压、逆电压等无持久性,不不耐机械冲击的缺点。钽质电解电容生产商包括: KEMET、AVX、ELNA等。
铝质电容与钽质电容比较:
项目 容值额定电压 工作温度范围 稳定性高频特性漏电流价格 承受浪涌能力温度特性
铝电容 大 高小 低差 大 低好差
钽电容 小 低大 高好 小 高差好
铝电容的额定电压、容量可以做很大,但频率与温度特性差,在高频与高温情况下,容质会变小,所以铝电容适合用於滤除低频杂讯。钽电容的额定电压、容量小,但频率与温度特性好。铝电容容量大,钽电容容量小,所以对於大电流变化的电路,如功放电源滤波,适合采用铝电容。
陶瓷电容器陶瓷电容可分为单层及多层陶瓷电容器,多层陶瓷电容器(MLCC,也称积层陶瓷电容)因具有体积小、电容量大、高频使用时损失率低、适合大量生产、价格低廉及稳定性高等特性,在一切讲求轻、薄、短、小产品化的发展趋势及表面黏著技术(SMT)应用日益普及下,发展空间较单层陶瓷电容大。
MLCC其电容值含量与产品表面积大小、陶瓷薄膜堆叠层数成正比。近年来由於陶瓷薄膜堆叠技术越来越进步,电容值含量也越来越高,逐渐取代中低电容,如电解电容和钽质电容的市场应用,加上MLCC可以透过SMT直接黏著,生产速度比电解电容和钽质电容更快,因此陶瓷基层电容的市场发展越来越受重视,是发展相当快速的电容器产品,主要供应商包括:日系Murata Mfg、Kyocera、TDK、Taiyo Yuden、Panasonic,及国内国巨、华新科、禾伸堂、天扬、蜜望实、 达方,与大陆风华高科。
陶瓷电容器采用钛酸钡、钛酸锶等高介电常数的陶瓷材料作为电介质,在电介质的表面印刷电极浆料,经低温烧结制成。陶瓷电容器的外形以片式居多,也有管形、圆片形等形状,陶瓷电容器的损耗因子很小,谐振频率高,但其缺点是单位体积的容量较小
松下、力特、村田等,这些贴片电容,硬之城上都有。
贴片电容全称为:多层(积层,叠层)片式陶瓷电容器,也称为贴片电容,片容。
电容的作用
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1)旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。
就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。
这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2)去耦
去耦,又称解耦。 从电路来说,
总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大, 驱动电路要把电容充电、放电,
才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,
这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是所谓的“耦合”。
去耦电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF
等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是10μF
或者更大,依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
3)滤波
从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1μF
的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000μF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。
4)储能
储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150
000μF 之间的铝电解电容器(如EPCOS 公司的B43504
或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率级超过10KW
的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
国产:锡容、蘇容、莱宝....等很多,上网查可以查到一堆!!
美系厂商在二战后也积极发展被动元件,两大被动龙头威世和基美通过多起大并购,在该领域成功上位。
韩国方面,三星在1988年研发出超小型MLCC,直到2007年才开始针对MLCC大幅扩产,从单月200亿只扩产至2011年480亿只,并于2015年达到588亿只/月,市占率高达20%,并且,三星不惜以压低毛利的手段抢占市场。
台湾的被动元件市场则呈现诸侯割据模式,各厂商实力均衡。大陆方面虽然目前主要以中低阶产品为主,但也涌现出一批高质量的厂商。
涨声一片,整体交期3-6个月
由于几大日系厂商近年逐步停产中高容MLCC,转投利润更丰富的车用产品,导致3C消费电子领域出现巨大供需缺口。
在交期方面,三星电子自用MLCC库存目前已水位告急,旗下子公司三星电机已在釜山、菲律宾和中国天津工厂全面启动扩大生产,整体交期3-6个月。
在价格方面,陶瓷粉末、电极金属与包装材料等上游材料成本上升,各被动元件厂商陆续上调产品价格。以下为各厂商上调产品价格的时间线:
2016年10月,多家代理商收到国巨的调价通知,其最主打的RC系列厚膜电阻全线涨价:0201涨价5%,0603涨价5%,0805-1026涨价3%,而其交期普遍拉长至8-10周,接近延长了一倍。
2017年2月25日,台湾厚声发布公告,上调部分电阻产品价格:由于原材料、人力和企业运营成本上升,为应对行业的趋势,厚生集团自3月1日起,对0603(含)以上尺寸晶片电阻CHIP-R在目前售价基础上调升10%左右,具体以报价单为主。
2017年4月20日,苹果MLCC及R-Chip产品供应商、全球第一大电阻生产商和全球第三大波被动原件制造商台湾国巨向代理商和客户发涵宣布,晶片电阻R-CHIP和晶片电容MLCC价格调整。
2017年4月21日,国内最大片式电阻厂商风华高科向客户发片式电阻产品涨价通知。
2017年6月1日,TDK向代理商发布通知MLCC开始涨价,日厂已顺利涨价成功且热门品项涨幅达5%-8%。
2017年6月19日,国巨通知MLCC涨价15%-30%,交期从6周延长至24周。
2017年7月12日,全球第二大电阻制造商台湾大毅科技(苏州)工厂发布涨价通知:各项成本(包含)运费及人工成本持续增加的压力,即日起暂停0603-1206芯片电阻产品的接单,待检讨售价后才恢复接单。
哪些产品属于被动元件?被动元件和主动件的区别在哪?
被动元件为无源器件,主动元件则为有源器件,所谓源指的就是“电压源”、“电流源”等。
一般来说,被动组件不必接电就可以运作,能产生调节电流电压、储存静电、防治电磁波干扰、过滤电流杂质等的功能。相对于主动组件,被动组件在电压改变的时候,电阻和阻抗都不会随之改变。
另一种说法认为,在偏压的条件下利用其电器特性来当组件的都是主动组件 ,而被动组件应该是不会因为偏压的改变而改变电器特性的组件。
主动组件:电路组件中能够执行资料运算、处理的组件。包括各式各样的芯片,例如半导体组件中的电晶体、积体电路、影像管和显示器等都属于主动组件,主要有diode、BJT、MOSFET等等。