Os capacitores cerâmicos também são chamados de capacitores cerâmicos ou capacitores monolíticos. Como o nome indica, capacitores cerâmicos são capacitores cujo material dielétrico é cerâmico. De acordo com diferentes materiais cerâmicos, pode ser dividido em dois tipos: capacitores cerâmicos de baixa frequência e capacitores cerâmicos de alta frequência. De acordo com a classificação da estrutura, ela pode ser dividida em capacitores de disco, capacitores tubulares, capacitores retangulares, capacitores de chip, capacitores de passagem, etc.
Introdução
A sua forma é maioritariamente em folha, existindo também formas tubulares, redondas e outras.
capacitores de cerâmica are a general term for capacitors with ceramic materials as the medium. There are many varieties, and the dimensions vary greatly. According to the voltage used, it can be divided into high-voltage, medium-voltage and low-voltage ceramic capacitors. According to the temperature coefficient, the dielectric constant can be divided into negative temperature coefficient, positive temperature coefficient, zero temperature coefficient, high dielectric constant, low dielectric constant, etc. In addition, there are classification methods of type I, type II and type III. Compared with other capacitors, general ceramic capacitors have the advantages of high operating temperature, large specific capacity, good moisture resistance, small dielectric loss, and the temperature coefficient of capacitance can be selected in a wide range. Widely used in electronic circuits, the amount is very considerable.
Classificação e características dos capacitores cerâmicos
1. Capacitores cerâmicos semicondutores
A miniaturização dos capacitores significa que os capacitores podem obter a maior capacidade possível no menor volume possível, o que é uma das tendências no desenvolvimento de capacitores. Para componentes de capacitores de separação, existem duas abordagens básicas para a miniaturização, ou seja, aumentar a constante dielétrica do material dielétrico tanto quanto possível e reduzir a espessura da camada dielétrica tanto quanto possível.
Entre os materiais cerâmicos, a constante dielétrica da cerâmica ferroelétrica é muito alta, mas ao usar cerâmica ferroelétrica para fazer capacitores cerâmicos ferroelétricos comuns, é difícil tornar o dielétrico cerâmico muito fino. Em primeiro lugar, devido à baixa resistência da cerâmica ferroelétrica, é fácil quebrar quando é fina e é difícil realizar operações de produção reais. Em segundo lugar, quando o meio cerâmico é muito fino, é fácil causar vários defeitos estruturais e o processo de produção é muito difícil.
O capacitor cerâmico da camada superficial usa uma camada isolante muito fina formada na superfície da cerâmica semicondutora, como BaTiO3, como camada dielétrica, e a própria cerâmica semicondutora pode ser considerada como um circuito em série do dielétrico. A espessura da camada superficial isolante dos capacitores cerâmicos da camada superficial varia entre 0,01 e 100 μm, dependendo do método e das condições de formação. Isso não apenas utiliza a alta constante dielétrica da cerâmica ferroelétrica, mas também reduz efetivamente a espessura da camada dielétrica, o que é uma solução eficaz para a preparação de capacitores cerâmicos micro-miniatura.
2. Capacitores cerâmicos de camada limite de grão
Na superfície da cerâmica semicondutora BaTiO3 com grãos relativamente bem desenvolvidos, revestir óxidos metálicos apropriados (como CuO ou Cu2O, MnO2, Bi2O3, Tl2O3, etc.) e conduzir tratamento térmico sob condições oxidantes a uma temperatura adequada. A substância formará uma fase de solução eutética baixa com BaTiO3, difundirá rapidamente e penetrará no interior da cerâmica ao longo dos poros abertos e contornos de grão, e formará uma fina camada isolante de solução sólida nos contornos de grão. A resistividade desta fina camada isolante de solução sólida é muito alta (até 1012-1013Ω·cm). Embora o interior do grão cerâmico ainda seja um semicondutor, todo o corpo cerâmico exibe uma constante dielétrica aparente tão alta quanto 2 × 104 a 8 × 104 dielétrico do isolador. Os capacitores preparados com este tipo de porcelana são chamados de capacitores cerâmicos de camada limite (boundarg layer ceramic capacitors), referidos como capacitores BL.
3. Capacitor cerâmico de alta tensão
Com o rápido desenvolvimento da indústria eletrônica, é urgente desenvolver capacitores cerâmicos de alta tensão com alta tensão de ruptura, baixa perda, tamanho pequeno e alta confiabilidade. Nos últimos 20 anos, os capacitores de cerâmica de alta tensão desenvolvidos com sucesso em casa e no exterior têm sido amplamente utilizados em sistemas de energia, fontes de alimentação a laser, gravadores de fita de vídeo, TVs coloridas, microscópios eletrônicos, copiadoras, equipamentos de automação de escritório, aeroespacial, mísseis, e navegação.
Os materiais cerâmicos à base de titanato de bário têm as vantagens de alto coeficiente dielétrico e boas características de tensão AC suportável, mas também têm as desvantagens de aumentar a taxa de variação da capacitância com a temperatura média e diminuir a resistência do isolamento. A temperatura Curie do cristal de titanato de estrôncio é de -250°C e tem uma estrutura cúbica de perovskita à temperatura ambiente. É um corpo paraelétrico e não há polarização espontânea. O coeficiente dielétrico dos materiais cerâmicos à base de titanato de estrôncio é de pequena variação, tgδ e taxa de variação de capacitância são pequenos, essas vantagens o tornam muito benéfico como meio de capacitor de alta tensão.
4. Capacitores de cerâmica multicamada
Capacitores de cerâmica multicamada (Multilayer Ceramic Capacitor, MLCC) é o tipo mais utilizado de componentes de chip, é o material do eletrodo interno e o corpo de cerâmica em várias camadas empilhadas alternadamente em paralelo e co-disparadas como um todo , também conhecidos como capacitores monolíticos de chip, têm características de tamanho pequeno, alta capacidade específica e alta precisão. Eles podem ser montados em placas de circuito impresso (PCBs) e substratos de circuito integrado híbrido (HIC), reduzindo efetivamente o tamanho do volume e peso dos produtos terminais de informações eletrônicas (especialmente produtos portáteis), melhorando a confiabilidade do produto. Está em conformidade com a direção de desenvolvimento da miniaturização da indústria de TI, peso leve, alto desempenho e multifuncional.
Precauções para o uso de capacitores cerâmicos
1. O invólucro do capacitor de cerâmica está danificado
Os capacitores de cerâmica com invólucros danificados são propensos a fugas de corrente. Quando a corrente de fuga é muito grande, uma grande quantidade de calor será emitida para aumentar a temperatura. A temperatura sobe até certo ponto e queima o circuito, causando um incêndio.
Ao usar capacitores de cerâmica, os capacitores de cerâmica serão verificados primeiro. Se houver rachaduras ou impurezas nos capacitores de cerâmica, não use os capacitores de cerâmica e substitua-os por novos capacitores de cerâmica com invólucros não danificados.
2. Temperatura do ambiente de trabalho
Normalmente, a faixa de temperatura de trabalho dos capacitores de cerâmica é de -25°C ~ +85°C, e a temperatura do ambiente de trabalho deve ser confirmada antes de usar capacitores de cerâmica. Se a temperatura do ambiente de trabalho for muito baixa, terá pouco efeito nos capacitores de cerâmica, mas deve-se prestar atenção para evitar a condensação de orvalho nos capacitores de cerâmica, o que reduzirá o desempenho de trabalho.
Se a temperatura for muito alta, o pico de corrente for muito grande, a capacidade do capacitor de cerâmica diminuirá e o tempo de trabalho do capacitor de cerâmica será reduzido. Mude para um ambiente de trabalho com temperatura e ventilação adequadas ou adicione um radiador ou ventilador elétrico quando o capacitor de cerâmica estiver funcionando para reduzir a temperatura para garantir o funcionamento normal do capacitor de cerâmica.
3. Tensão de trabalho
Antes de usar capacitores de cerâmica, deve-se observar que a tensão de trabalho no circuito não pode exceder a tensão nominal dos capacitores de cerâmica. Exceder a tensão nominal levará facilmente a uma falha de curto-circuito do capacitor de cerâmica e o produto eletrônico não funcionará normalmente. É necessário substituir o capacitor de cerâmica por uma tensão nominal superior à tensão de trabalho para garantir o funcionamento normal do circuito.
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