【经验】解析钽电容器和II类MLC电容器，以及选择电容器时的考虑因素
如今，品类繁多的电容器各具特性，这使得电路设计师和电气工程师很难确定什么是最适合其应用的。更令人困惑的是，现在有的人对于电容器存在一些误解，如认为钽电容和II类MLCC是可以互换的，而事实上情况并非总是如此。每种电容器类型都有各自明显的优缺点，掌握了每种电容器的特点能够确保您选择正确的技术，以更好地满足您的特定应用需求。此次楼氏电容((KNOWLES)将带您简要了解钽电容和II类MLCC，以及在选择电容器时需要考虑的各种因素。
钽制电容器是一种无源电解电容器。这些电容器由阳极(或正极板)、氧化物层（充当电容器的电介质）和阴极（或负极板）组成。更具体地说，钽电容器使用多孔金属钽颗粒作为阳极，氧化物层作为介电层，锰氧化物层作为阴极（图1）。钽电容可以分为径向、轴向和表面贴装（SM）形式。
图1 典型的钽电容器的结构示意图
MLC电容是无源陶瓷电容，使用陶瓷层作为介质和薄金属层作为电极（图2）。MLCC可分为引脚式和表贴式两种形式，主要用于低容值（pF - uF）应用。一般情况下，MLCC分为以下两类:
· I类电容器——高稳定性和低损耗谐振电路应用
· II类电容器——更高容积效率的旁路和耦合应用
其中II类MLCC与钽电容器最具可比性，因为II类MLCC具有更高的容积效率。因此，我们接下来将侧重于讨论MLCC中的II类电容器。
图2 为MLCC的构造示意图
上文已经对这两种电容器类型的结构差异进行了基本概述，那么让我们看看在选择这两种电容器时，最适合您的应用以及需要考虑的各种因素。
1、容积效率和高容值
钽电容和MLC电容都有很高的容积效率，这意味着在给定尺寸下，这二类电容可以提供高容值。然而，钽电容的一大优点是，它们可以提供高达1,000µf的电容值，是II类MLCC最大电容值的10倍。这使得钽电容非常适用于需要快速爆发、小封装充电的场合，如除颤器和起搏器等医疗植入器件。
2、等效串联电阻和频率范围
等效串联电阻（Equivalent Series Resistance/ESR）是电容中的内阻。在高频范围尤其是在100kHz或更高的频率下，II类MLCC的ESR比钽电容低得多，所以在高频应用如卫星通信设备中使用时不会过热。钽电容在高频的可靠性较低，可能会导致过度的功率损耗并缩短电池寿命。
由于ESR增加了电路中的阻抗，在高频条件下，钽电容在平滑滤波和耦合应用方面不如MLCC有效。图3显示了不同频率范围内各种类型电容器的ESR。
图3 五种不同类型的电容器从低频到高频的ESR变化情况，并表明MLCC在最高频率下显示的ESR最低
3、温度稳定性、直流偏压效应和老化
一般来说，钽电容具备较好的温度稳定性，在不同工作温度下的容值的线性变化最小。这使得钽电容非常适合在极高温度下工作，例如应用在井下油气作业中接近125℃的电路中。在这些极端环境中，使用钽电容比使用II类MLCC容值的变化要小得多。此外，MLCC会受直流偏压的影响而钽电容则不会。
另外，钽电容的容值不会随着时间的推移而变小，也不存在任何的会随着电容器的老化而磨损的机制。在II类MLCC中使用的介质是铁电体，介电常数会随着时间的推移而降低，从而导致容值下降。同时，II类MLCC是压电的，这意味着MLCC可能因电压波动而向各个方向振动，产生无用噪声。因此，钽电容非常适合需要长期稳定性、低噪声和高容值的应用，如汽车电子应用。
图4 随着温度和直流电压的变化，钽和MLCC的容值稳定性一览
4、工作电压和配置
II类MLCC可以安全运行至12kV，而钽电容的额定电压则低得多，范围为4V至50V，具体取决于尺寸。对钽电容施加高于额定电压的电压会导致灾难性故障，有可能会引发燃烧、火灾、小爆炸和热失控（图5）。因此，高压应用如电源、高压输出滤波器和电压放大器等，需要的是MLCC而不是钽电容。
图5 钽电容器在超过其安全操作极限下使用后着火的示例
钽电容在85°C以上的环境工作，电压也会线性降低。因此，如需要在最高工作温度环境下工作，制造商通常建议钽电容的工作电压不超过其额定电压的50%（图6）。
图6 钽电容及I类、II类MLCC的工作温度和容值之间的关系
此外，MLCC可以以任何方式进行定向，因为它有两个非极化的侧面焊接到电路板上。只要两个端头都连接在电路上，它就可以运行。另一方面，钽电容是极化的，就像电池一样，这意味着这些电容器需要定向到正确的一端才能正常工作。如果操作不当且电容器受到高反极性脉冲，则有可能出现爆炸性故障。
如上所述，钽电容和MLCC并不总是可互换的。当然如果考虑的参数只有容值时，那么这两类电容器可以互换，MLCC相较钽电容更适用于较低水平的容值应用中。
然而，大多数的应用往往需要考虑更多的参数，而不仅仅只是容值。因此在需要大容值、小封装和长期稳定性的应用中，钽电容是一个绝佳的选择。而针对高频或高压应用，II类MLCC因其具备的整体可靠性被视为理想之选。
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Knowles（楼氏电子）多层陶瓷电容器选型指南
描述- At Knowles Capacitors, they make Single Layer, Multilayer, High Reliability and Precision Variable Capacitors; EMI Filters; and Thin Film Devices.
型号- XX1206N472J101NX050HTM-HB,UL SERIES,085J2500101JHT,404027K00470GQB-AF9,E01,0603 H,E03,E07,1206Y0500224KXT---,0805B123K501LEAR,SV2220,1210Y1000103KXT---,C17CF620J-7UN-X0T,1206J1000103MXTH20,1210Y2000103KCT---,2220YA300563KSTS3X,CR1206N562K101NHT-4,1812Y1000334MXTE03,RG3640R124K102PX---T,2225B3K06P80GQBRW221,8111M1000102JC□□□□□,1812YA250103KJT,1206G224K250NX050HTM,2220B1K00104JETJ,8131T,1206Y1000103MXTE07,8151M,8171M,1808JA250102KJTSYX,8111M,120625000223JQT--,8111N,C17UL620J7UNX-0T,8131M,0603J0500471JBB_ _ _,1206W476K6R3NX080T,1808JA250102GJTS2X,0805 H SERIES,0805J2504P70BUT,1812Y5000474KJT,C17CF470J7WAX0B,C17CF620J7UN-X0T,0603 H SERIES,1812Y5000474KJTWS2,1206Y1000473KNT,1206HD272F101NGHT,MD0603N102J500NHT-BA,MD0603BW102K500NHT-BA,AH SERIES,MD SERIES,CF SERIES,0805 H,1808JA250102GJTSYS,2520E563K501LGWR,1206YA120103JXT,C17AH620J-7UA-X0T,8121T,RC3640R124K102PX---T,1206G500391JGTH25,8161M,1206RE331J501NHT,0805Y1000103KST---,1206Y1K00152KXTVC1,8121M,8165M,8121N,8141M,ST3640B474M101LJXW-5R,8111M1000102JC□□□□□□,1210Y1000103JDT_ _ _,SV2220BB476M101LJW-10R
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整体外形尺寸小至0.6*0.3*0.3mm (DFN0603)，工作电压范围覆盖2.5V~36V，电容值低至0.2pF，浪涌能力最高可达240安培，静电等级可达空气放电、接触放电±30KV。提供免费浪涌测试仪、静电测试仪测试。
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可定制OGS一片式电容屏，G+G电容屏，G+F电容屏，G+F+F电容屏，尺寸范围：1”~21”，单层产品厚度：0.55mm~2mm，可按客户要求在产品上附加防反射，防指纹，多色丝印，钻孔磨边，2.5D导圆角等工艺。
最小起订量： 1000 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
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