为什么说瓷片电容要在适用的温度使用

物理是我们上学必须要学习的一门科学，在物理的世界里，我们能学到很多平时见到却不知道的材料，比如说电容，电容器就是我们生活中常用到的一种物质，但是许多人对他都不太理解。陶瓷电容使用的最为广泛，可它有时候会因为一些因素的影响而导致失效。我们想要正常的使用陶瓷电容，就只能先了解导致它失效的因素以及它的特点，下面小编就为大家具体的介绍一下。

　　陶瓷电容简介：

它的外形以片式居多，也有管形、圆形等形状。陶瓷电容器是以陶瓷材料为介质的电容器的总称。其品种繁多，外形尺寸相差甚大。按使用电压可分为高压，中压和低压陶瓷电容器。按温度系数，介电常数不同可分为负温度系数、正温度系数、零温度系数、高介电常数、低介电常数等。此外，还有I型、II型、III型的分类方法。一般陶瓷电容器和其他电容器相比，具有使用温度较高，比容量大，耐潮湿性好，介质损耗较小，电容温度系数可在大范围内选择等优点。广泛用于电子电路中，用量十分可观。

　　陶瓷电容失效的内在因素主要有以下几种：

1陶瓷介质内空洞

导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染，烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电，而漏电又导致器件内部局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生，不断恶化，严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸，甚至燃烧等严重后果。

2烧结裂纹

烧结裂纹常起源于一端电极，沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关，裂纹和危害与空洞相仿。

3分层

多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强，烧结过程中内部污染物挥发，烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿，为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。

陶瓷电容失效的外部因素主要为：

1温度冲击裂纹

主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致，不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。

2机械应力裂纹

多层陶瓷电容器的特点：

是能够承受较大的压应力，但抵抗弯曲能力比较差。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。常见应力源有：贴片对中，工艺过程中电路板操作;流转过程中的人、设备、重力等因素;通孔元器件插入;电路测试、单板分割;电路板安装;电路板定位铆接;螺丝安装等。该类裂纹一般起源于器件上下金属化端，沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生最多的一种类型缺陷。

了解完陶瓷电容的特点，才能更好的使用，陶瓷电容的体积通常都很小，成本也比较低，所以人们生活中使用它的地方有很多。另外大家要多多注意令陶瓷电容失效的几个方面，假如不注意的话，就有可能导致我们家族那么将电器不能使用，最直接的就是陶瓷电容失效。在我们学习物理的时候，就会学到影响电容变化的因素，我们应该学以致用，把学习到的运用到生活当中去。

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片状多层陶瓷电容在已经成为了电子电路最常用的元件之一MLCC表面看来,非常简单,可是,很多情况下,设计工程师或生产、工艺人员对的认识却有不足的地方以下谈谈MLCC选择及应用上的一些问题和注意事项虽然是比较简单的,但是,也是失效率相对较高的一种器件失效率高,一方面是MLCC结构固有的可靠性问题,另外还有选型问题以及应用问题由于电容算是“简单”的器件,所以有的设计工程师由于不够重视,从而对MLCC的独有特性不了解在理想化的情况下,电容选型时,主要考虑容量及耐压两个参数就够了但是对于MLCC,仅仅考虑这两个参数是远远不够的使用MLCC,不能不了解MLCC的不同材质和这些材质对应的能MLCC的材质有很多种,每种材质都有自身的独特性能特点不了解这些,所选用的电容就很有可能满足不了电路要求举例来说,MLCC常见的有C0G(也称NP0)材质,X7R材质,Y5V材质C0G的工作温度范围和温度系数最好,在-55°C至+125°C的工作温度范围内时温度系数为的工作温度范围内时容量变化为±15%Y5V的工作温度仅为-30°C至+85°C,在这个工作温度范围内时其容量变化可达-22%至+82%当然,C0G、X7R、Y5V的成本也是依次减低的在选型时,如果对工作温度和温度系数要求很低,可以考虑用Y5V的,但是一般情况下要用X7R的,要求更高时必须选择COG的一般情况下,MLCC厂家都设计成使X7R、Y5V材质的电容在常温附近的容量最大,但是随着温度上升或下降,其容量都会下降

仅仅了解上面知识的还不够由于C0G、X7R、Y5V的介质的介电常数是依次减少的,所以,同样的尺寸和耐压下,能够做出来的最大容量也是依次减少的有的没经验的工程师,以为想要什么容量都有,选型时就会犯错误,选了不存在的规格比如想用0603/C0G/25V/3300pF的电容,但是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF其实只要仔细看了厂家的选型手册,就不会犯这样的错误另外,对于入门不久的设计工程师,对元件规格的数序(E12、E24等)没概念,会给出05uF之类的不存在的规格出来即使是有经验的工程师,对于规格的压缩也没概念比如说,在滤波电路上,原来有人用到了33uF的电容,他的电路也能用33uF的电容,但他有可能偏偏选了一个没人用过的47uF或22uF的电容规格不看厂家选型手册选型的人,还会犯下面这种错误,比如选了一个0603/X7R/470pF/16V的电容,而事实上一般厂家0603/X7R/470pF的电容只生产50V及其以上的电压而不生产16V之类的电压了。

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电容的基础知识 (1)
根据介质的不同，同时结合实际应用中的具体情况，我们把电容器简单分为三类
第一类：电解类
电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质，以电解质作为阴极而构成的电容器。目前最常用的电解电容有铝电解和钽电解。
广义上讲，电解质包括电解液、二氧化锰、有机半导体TCNQ、导体聚合物（PPy、PEDT）、凝胶电解质PEO等。后面的几种是目前比较尖端的电容器。
注意：电解质和电介质的不同。
第二类：薄膜类
以往的纸介电容器、塑料薄膜电容器多用板状或条状的铝箔作为电极，现在，大多采用真空蒸镀的方式在电容器纸、有机薄膜等的表面涂覆金属薄层作为电极。由于金属化形式的出现，该类电容器在小型化和片式化方面有了长足的发展，对电解电容器构成一定的挑战和威胁。
第三类：瓷介类
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。
5、 国产电容器的命名
电容器的名字一般有四部分
第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。
第二部分：材料，用字母表示。
第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。
第四部分：序号，用数字表示。
用字母表示产品的材料：A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介、BB- 聚丙烯薄膜
CCG10A-2 C C 1 CT 4
电容器 小圆片 独石
高频瓷 高频瓷 低频瓷
高功率 电容 电容
高频高功率电容器
数字含义：
电解方面各厂家有不同的使用方法，不一而足。
薄膜电容：材料后面的第一个数字1表示箔式有感2表示金属化6表示交流8表示高压
瓷介电容: 材料后面的第一个数字1表示圆片型4表示独石型8表示高压
6、 关于电解的一些情况
2 电容器是使用最广，用量最大，且不可取代的电子元件，其产量约占电子元件的40％，而铝电解电容器又占三大类电容器（电解电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电容器）产量的368％。电解电容器是10年来我国发展速度最快的元件之一，目前，国内电解电容器的年生产总量接近250亿只，年平均增长率高达28％，占全球电解电容器产量的1/3。在发展过程中，铝电解电容器也有来自集成电路、整机电路的改进和在高压、高频、长寿命、小容量应用领域中其它电容器（如多层独石陶瓷电容器、金属化薄膜电容器、钽电解电容器等）的相互渗透。铝电解电容器自身也在不断改进、完善和创新。尤其是随着科学技术的发展，社会需求的提高，环境的改善，新型整机的诞生，使小型化、片式化和中高压大容量铝电解电容器的应用领域不断拓宽，需求量越来越大。因此，铝电解电容器不仅不会萎缩，而且还具有更强的生命力和更广阔的发展空间，会有更快的增长速度。
2 电解电容的特点
电解电容器特点一：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。
电解电容器特点二：额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f（但不能和双电层电容相比）。
电解电容器特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。
2 电解电容的缺点
内部损耗大：此主要是由于电解液所形成的电阻 加上相对于容量下铝箔及接点本身的电阻所形成 此内电阻 在等价电路上为串联电阻亦即影响逸散因子的因素。在大电流充放电时，可能会引致发热等现象。
静电容量误差大：因为电解电容器的大部分电容量是依靠铝箔表面凹凸不平的曲面及电解形成的氧化膜介质所形成，而此二者不管在进行处理或使用时，性质均不安定，使得许多电解质电容器的容量误差为标示值的-20％到+80％。为此项缺陷在电源电路中并无所影响。
漏电流大：主要是因为介质特性的关系，此在使用于交连等需要隔绝直流之处宜特别注意。
长期储存后，漏电流有增大及容量降低之倾向：此乃由于氧化铝膜长期浸渍在电解液中，使铝膜的介质特性劣化所致，但可于施加电压若干时间后恢复之。
2 电解电容的构造和生产过程（以普通得引线铝电解和引线钽电解为例）
a、铝电解的构造和生产过程
铝电解基本由正极箔+氧化膜（不能独立于正极箔存在）+电解纸（浸有电解液）+负极箔+外壳+胶塞+引线+套管 （可参看实物）
第一步：铝箔的腐蚀:增加面积几十到几百倍，凹凸不平
第二步：氧化膜形成工艺：形成具有单向导电性的氧化膜
第三步：铝箔的切割
第四步：引线的铆接
第五步：电解纸的卷绕
第六步：电解液的浸渍
第七步：装配：加铝壳跟胶塞
第八步：卷边：加套管
第九步：老化：额定电压跟额定温度下
b、钽电容的构造和生产过程
固体钽电解基本由钽粉（正极）+氧化膜（不能独立于钽粉存在）+二氧化锰+银粉+石墨+环氧树脂+引线
第一步：将钽粉和有机溶剂掺杂在一起，按照一定的形状加压成形，同时埋入钽引线。
第二步：在2000度以上的真空高温环境下，将掺杂有机溶剂的钽粉在真空中进行烧结变成类似于海绵的状态，同时和引线真正地融合在一起。
第三步：将海绵状的钽，泡在磷酸溶液里面电解，氧化后表面即生成五氧化二钽。五氧化二钽的介电常数非常高，在27左右，性能高于铝电解电容的三氧化二铝介质（介电常数7左右）。
第四步：将液态的硝酸锰加入钽块，然后将其在水蒸汽（催化剂）环境中进行热分解，分别成二氧化锰与二氧化氮。硝酸锰吸附性好，生成的二氧化锰可以完全吸附在海面状钽块内部的无数个小孔当中。假如这里直接使用固体的二氧化锰，就无法达到这种效果，这就是为什么二氧化锰只能在制造过程中得到的原因。假如使用PPY/PEDT等固体聚合物，因其溶点很低，就可以直接将其熔解然后放进去。
第五步： 最后要将银粉和石墨涂在二氧化锰的表面上，减少它的ESR，增强它的导电性。
第六步： 加入外引线，然后用环氧树脂进行封装
电容的基础知识(2)
电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。
不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉（F）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（F）= 1000000微法（μF） 1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）
在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般1μF以上的电容均为电解电容，而1μF以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。
把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然会有残留电压（学了以后的教程，可以用万用表观察），我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。
举一个现实生活中的例子，我们看到市售的整流电源在拔下插头后，上面的发光二极管还会继续亮一会儿，然后逐渐熄灭，就是因为里面的电容事先存储了电能，然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波，不知你有没有用整流电源听随身听的经历，一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容，造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容（1000μF，注意正极接正极），一般可以改善效果。发烧友制作 HiFi音响，都要用至少1万微法以上的电容器来滤波，滤波电容越大，输出的电压波形越接近直流，而且大电容的储能作用，使得突发的大信号到来时，电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时，大电容的作用有点像水库，使得原来汹涌的水流平滑地输出，并可以保证下游大量用水时的供应。
电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为63V，10V，16V，25V，50V等。
电容的基础知识（3）
一、电容的分类和作用
电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同：
按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。
按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。
按极性分为：有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。
电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐
二、电容的符号
电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法，但电容符号在国内和国际表示都差不多，唯一的区别就是在有极性电容上，国内的是一个空筐下面一根横线，而国际的就是普通电容加一个“＋”符号代表正极。
三、电容的单位
电阻的基本单位是：F （法），此外还有μF（微法）、pF（皮法），另外还有一个用的比较少的单位，那就是：nF（），由于电容 F 的容量非常大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位，而不是F的单位。
他们之间的具体换算如下：
1F＝1000000μF
1μF=1000nF=1000000pF
四、电容的耐压 单位：V（伏特）
每一个电容都有它的耐压值，这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称耐压值有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、 1000V等，有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低，一般的标称耐压值有：4V、63V、10V、16V、25V、35V、50V、 63V、80V、100V、220V、400V等。
五、电容的种类
电容的种类有很多，可以从原理上分为：无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等，从材料上可以分为：CBB电容（聚乙烯），涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。下面是各电容的优缺点：
各种电容的优缺点
极性 名称 制作 优点 缺点
无 无感CBB电容 2层聚丙乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。 无感，高频特性好，体积较小 不适合做大容量，价格比较高，耐热性能较差。
无 CBB电容 2层聚乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。 有感，其他同上。
无 瓷片电容 薄瓷片两面渡金属膜银而成。 体积小，耐压高，价格低，频率高（有一种是高频电容） 易碎！容量低
无 云母电容 云母片上镀两层金属薄膜 容易生产，技术含量低。 体积大，容量小，（几乎没有用了）
无 独石电容 体积比CBB更小，其他同CBB，有感
有 电解电容 两片铝带和两层绝缘膜相互层叠，转捆后浸泡在电解液（含酸性的合成溶液）中。 容量大。 高频特性不好。
有 钽电容 用金属钽作为正极，在电解质外喷上金属作为负极。 稳定性好，容量大，高频特性好。 造价高。（一般用于关键地方）
表1
六、电容的标称及识别方法
由于电容体积要比电阻大，所以一般都使用直接标称法。如果数字是0001，那它代表的是0001uF＝1nF，如果是10n，那么就是10nF，同样100p就是100pF。
不标单位的直接表示法：用1~4位数字表示，容量单位为pF，如350为350pF，3为3pF，05为05pF
色码表示法：沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一，二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零母鍪 ǖノ晃猵F）
颜色意义：黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。
电容的识别：看它上面的标称，一般有标出容量和正负极，也有用引脚长短来区别正负极长脚为正，短脚为负。
电容容量误差表
符 号 F G J K L M
允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如：一瓷片电容为104J表示容量为0 1 uF、误差为±5%。
电容分类介绍
名称：聚酯（涤纶）电容（CL）
符号：
电容量：40p--4u
额定电压：63--630V
主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差
应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路
名称：聚苯乙烯电容（CB）
符号：
电容量：10p--1u
额定电压：100V--30KV
主要特点：稳定，低损耗，体积较大
应用：对稳定性和损耗要求较高的电路
名称：聚丙烯电容（CBB）
符号：
电容量：1000p--10u
额定电压：63--2000V
主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差
应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路
名称：云母电容（CY）
符号：
电容量：10p--0。1u
额定电压：100V--7kV
主要特点：高稳定性，高可靠性，温度系数小
应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路
名称：高频瓷介电容（CC）
符号：
电容量：1--6800p
额定电压：63--500V
主要特点：高频损耗小，稳定性好
应用：高频电路
名称：低频瓷介电容（CT）
符号：
电容量：10p--4。7u
额定电压：50V--100V
主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差
应用：要求不高的低频电路
名称：玻璃釉电容（CI）
符号：
电容量：10p--0。1u
额定电压：63--400V
主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温（200度）
应用：脉冲、耦合、旁路等电路
名称：铝电解电容
符号：
电容量：0。47--10000u
额定电压：6。3--450V
主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大
应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等
名称：钽电解电容（CA）铌电解电容（CN）
符号：
电容量：0。1--1000u
额定电压：6。3--125V
主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容
应用：在要求高的电路中代替铝电解电容
名称：空气介质可变电容器
符号：
可变电容量：100--1500p
主要特点：损耗小，效率高；可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等
应用：电子仪器，广播电视设备等
名称：薄膜介质可变电容器
符号：
可变电容量：15--550p
主要特点：体积小，重量轻；损耗比空气介质的大
应用：通讯，广播接收机等
名称：薄膜介质微调电容器
符号：
可变电容量：1--29p
主要特点：损耗较大，体积小
应用：收录机，电子仪器等电路作电路补偿
名称：陶瓷介质微调电容器
符号：
可变电容量：0。3--22p
主要特点：损耗较小，体积较小
应用：精密调谐的高频振荡回路
名称：独石电容
最大的缺点是温度系数很高,做振荡器的稳漂让人受不了,我们做的一个555振荡器,电容刚好在7805旁边,开机后,用示波器看频率,眼看着就慢慢变化,后来换成涤纶电容就好多了
独石电容的特点：
电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。
应用范围：
广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。
容量范围：
05PF--1UF
耐压：二倍额定电压。
里面说独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，1型性能挺好，但容量小，一般小于0。2U，另一种叫II型，容量大，但性能一般。
就温漂而言:
独石为正温糸数+130左右,CBB为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小
就价格而言:
钽,铌电容最贵,独石,CBB较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵云母电容Q值较高,也稍贵

当电容器坏掉我们会寻找相同规格的电容或者是寻找替代品，瓷片电容，一般容量比较小，但它耐压比较高；1KV，2KV很常见
一般应用在电压等级比较高的回路
而独石电容器，大多50V，100V
200V的独石电容器都很少见，容量大的独石电容电压很小
独石电容器大多应用在控制回路（信号回路）
瓷片电容器，尺寸一般比独石电容器大不少
只要空间放得下，容量一致，应用场合要求那么严格，替代是可以的
独石电容可以做的体积更小，容量更大
在大容量的电容下，瓷片电容无法做到
独石电容和瓷片电容同属陶瓷电容，而且各自又可细分为不同的类型和用途，例如高频陶瓷电容、低频陶瓷电容、高频独石电容、低频独石电容
只要电容的应用频段和ESR水平相当，就可替换
一般频率低于1MHz都可混用