一个关于电容分类的问题 点击:109 | 回复:0



xilinxue

    
发表于:2010-04-16 20:24:55
楼主
现在各种规范或者DATASHEET中都对电容的类型、参数作出了指定,但是我对电容的类型不甚了解。例如,适用于高频滤波的陶瓷电容是否就是用得很普遍的无极性贴片电容?另外,钽电容和铝电解电容都是有极性的,用处也差不多,那么二者到底有何区别?


答:所谓的高频陶瓷电容就是贴片陶瓷电容,是无极性的,但是由于材质的原因陶瓷电容的容值不可能做的很高,钽电容的容值目前可以做到1500uf,但是它有极性,并且实际使用过程中要有降额处理。

其实我们用在高频旁路(去藕)的电容是MLCC电容,也就是多层层级陶瓷电容。主要是高频特性好,通过使用SIPCAP软件可以方真出其电容的限带频点。钽电容与铝电容比较如下:
电解电容的分类,传统的方法都是按阳极材质,比如说铝或者钽。所以,电解电容按阳极分,为以下几种:
1.铝电解电容。不管是SMT贴片工艺的,还是直插式的,只要它们的阳极材质是铝,那么他们就都叫做铝电解电容。电容的封装方式和电容的品质本身并无直接联系,电容的性能只取决于具体型号。
2.钽电解电容。阳极由钽构成。目前很多钽电解电容都用贴片式安装,其外壳一般由树脂封装(采用同样封装的也可能是铝电解电容)。但是,钽电容的阴极也是电解质。

以往传统的看法是钽电容性能比铝电容好,因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽,它的介电能力(通常用ε表示)比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下,钽电容的体积能比铝电容做得更小。(电解电容的电容量取决于介质的介电能力和体积,在容量一定的情况下,介电能力越高,体积就可以做得越小,反之,体积就需要做得越大)再加上钽的性质比较稳定,所以通常认为钽电容性能比铝电容好。
但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了,目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极,而在于电解质,也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容,其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于电解质的不同,性能可以差距很大,总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。
阴极材料是电容的另一个极板,阴极也就是电容的电解质。电容的阴极目前基本有如下几种:
1.电解液。电解液是最传统的电解质,电解液是由GAMMA丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质经过加热得到的。我们所见到的普通意义上的铝电解电容的阴极,都是这种电解液。使用电解液做阴极有不少好处。首先在于液体与介质的接触面积较大,这样对提升电容量有帮助。其次是使用电解液制造的电解电容,最高能耐260度的高温,这样就可以通过波峰焊(波峰焊是SMT贴片安装的一道重要工序),同时耐压性也比较强。此外,使用电解液做阴极的电解电容,当介质被击穿的后,只要击穿电流不持续,那么电容能够自愈。但电解液也有其不足之处。首先是在高温环境下容易挥发、渗漏,对寿命和稳定性影响很大,在高温高压下电解液还有可能瞬间汽化,体积增大引起爆炸(就是我们常说的爆浆);其次是电解液所采用的离子导电法其导电率很低,只有0.01S(电导率,欧姆的倒数)/CM,这造成电容的ESR值(等效串联电阻)特别高。
2. 二氧化锰。二氧化锰是钽电容所使用的阴极材料。二氧化锰是固体,传导方式为电子导电,导电率是电解液离子导电的十倍(0.1S/CM),所以ESR比电解液低。所以,传统上大家觉得钽电容比铝电容好得多,同时固体电解质也没有泄露的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好,能耐的瞬间温度在500度左右。二氧化锰的缺点在于在极性接反的情况下容易产生高温,在高温环境下释放出氧气,同时五氧化二钽介质层发生晶质变化,变脆产生裂缝,氧气沿着裂缝和钽粉混合发生爆炸。另外这种阴极材料的价格也比较贵。(和铝电解液电容相比,虽然都是爆炸,可原理却不一样,有多少人能注意到这点呢?)
传统上认为钽电容比铝电容性能好 主要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰, 那么它的性能其实也能提升不少。


ESR是衡量一个电容特性的主要参数之一。

电容的滤波、旁路及去藕的原理都一样,都是“通交阻直”,所不同的就是它所处的位置不一样,功能不一样,所以给的名字就不一样了:如AC-DC的第一步当然就是滤波了,好现在我们得到了想要得的直流量,但问题是这个直流不纯啊,如果就这样把它作为,一对交流分量很敏感的元器件的输入时,则会产生很严重的噪声。这个时候就涉及到了电容的旁路和去藕的作用了,一般从滤波直接引进的电流都需要电容去旁路掉交流分量;一个完整的直流实用电路当然有DC-DC模块或元器件相互作用,这个时候为了防止上一级DC的噪声对下一级DC的干扰,就需要去藕了。没附带电路图,解释的不好,请原谅。谨以次来抛砖引玉。



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