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陶瓷電容器基本可劃分為兩大類：穩定的2級電介質，包括X7R、X5R和X8R，以及超穩定的1級電介質，包括C0G/NP0。實際上還存在3級電介質，但是這種極少用到。電介質的類型決定了它們的性能特色，電路設計工程師據此可視應用的具體情形預測電路性能。 （其中紅色字體為Knowles公司Syfer品牌的標準產品） 一般說來，電介質特性越穩定，所能獲得的容值就越低，為了實現最高的穩定性、最低的損耗和0老化，我們選擇1級電介質，代價就是只能實現低容值；而為了獲取較高的容值，我們選擇2級電介質，然而后果就是如上圖所示的性能的波動，以及老化現象和更高的損耗。 2級電介質另一個極少提及或定義的屬性就是容值的電壓系數（VCC）。VCC有時非常重要，根據具體的應用要求，它可對電路的性能產生重大的影響。 有些種類的電介質材料和電容器的VCC性能有所提升，但是選擇性有限。Knowles/Syfer的VC1系列陶瓷電容器（穩定VCC，抗壓電效應）旨在針對該領域的應用給出更寬范圍的選項。 長久以來，隨著材料和制造工藝的進步以及對于電容器設計和失效模式的理解的加深，多層陶瓷電容的體積效率也得到了巨大提升。例如，10年前，Knowles/Syfer僅能提供1812，1kV，56nF的電容，現如今針對同樣的尺寸和電壓，已能實現180nF的容值。3倍容值的提升是一項重大進步，而在低電壓應用領域，賤金屬電極及超薄介質層技術的改進更是大幅提高了電容的容值密度。但與之相對應的代價在于，電容器在工作中的實際容值，即“殘余容值”可能急劇地降低。 VCC與電介質材料本身和應用于該介質材料的電壓應力相關。改進電介質材料的品質以提升介質強度可降低介質材料的厚度，而這正是提高體積效率的方式。電介質材料厚度減半可使得容值提升四倍，因為針對給定厚度，相當于使得多層陶瓷電容的層數變為之前的兩倍，層數之間的距離變為之前的1/2，容值與由電極隔開各層之間重疊的面積之和成一定比例。 介質材料厚度的逐步減小導致VCC性能的持續降低；額定電壓下電容器失去90%的名義容值這類現象并不鮮見。由于相關的安全余量不同，通常情況下高壓電容的性能表現要劣于低壓電容。盡管存在這一缺點，減薄介質層厚度畢竟可以提供更高的容值，同時很多用戶也會選擇降額使用電容，因此容值的衰減情況還是可控的。在一些穩定性要求高的應用中，使用電容器時要謹記這個特性，而且VCC是可以計算的。 為了達到穩定性的要求，一些應用中會指定電介質的選用，如軍標BZ和BX或IECQ-CECC 2C1和2X1分級： 采用這些電介質的電容器能提供卓越的穩定性，然而也需要付出代價，即其僅限于在參數范圍內使用。就2C1(BZ)系列的電容而言，Knowles/Syfer可提供最大的產品范圍到200V，2225尺寸，120nF。 但是我們需要在普通X7R電介質的高容值和軍工類電介質的高穩定性間取得一個平衡，同樣我們也要求提升大尺寸和高電壓的電容器的電壓穩定性。Knowles/Syfer評估了各種電介質材料的特性，并進行了設計以實現產品可靠性和一致性。 Knowles/Syfer的VC1系列多層陶瓷電容在額定電壓下提供更大的更穩定的容值。經過設計，在室溫環境下，隨著電壓逐漸上升到額定電壓值，VC1電容器的容值衰減不會超過50% （相比1Vrms 1kHz時的名義容值）。該系列電容器可在額定電壓下持續可靠地工作，但如果在低于額定電壓的條件下工作，則可提供更大比例的殘余容值，若在80%的額定電壓下工作，其容值會下降大約40%。下圖是容值隨著電壓的變化而產生的變化曲線，藍色曲線是VC1系列，而紅色曲線是普通X7R系列。 關于Knowles: 樓氏集團(Knowles Corporation)是一家紐約證交所上市的公司，它是先進的微型聲學器件、特殊元件和人機界面解決方案的全球供應商和行業領導者。 樓氏集團(Knowles)下轄電容器業務單元提供多層電容、高可靠性電容、單層電容、精密可調電容、EMI濾波器和薄膜器件。電容器業務單元由四家卓越的特殊電容器制造商Dielectric Laboratories, Novacap, Syfer 和 Voltronics合并重組而成，制造歷史合計逾175年。我們專業設計并制造用于高性能、高可靠性應用的元器件。服務市場涵蓋醫療植入和醫療設備、軍工、航天/航空電子設備、EMI和連接器濾波、石油勘探、儀器儀表、工業電子、光纖網絡、通信及汽車電子。 |
