片式電容及其應(yīng)用(1)

0 引言
片式電容具有容量大，體積小，容易片式化等特點(diǎn)，是當(dāng)今移動(dòng)通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)板卡以及家電遙控器中使用最多的元件之一。為了滿足電子設(shè)備的整機(jī)向小型化、大容量化、高可靠性和低成本方向發(fā)展的需要，片式電容本身也在迅速地發(fā)展：種類不斷增加，體積不斷縮小，性能不斷提高，技術(shù)不斷進(jìn)步，材料不斷更新，輕薄短小系列產(chǎn)品已趨向于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。其應(yīng)用正逐步由消費(fèi)類設(shè)備向投資類設(shè)備滲透和發(fā)展。
此外，片式電容還在朝著多元化的方向發(fā)展：①為了適應(yīng)便攜式通信工具的需求，片式電容器正向低電壓、大容量、超小和超薄的方向發(fā)展。②為了適應(yīng)某些電子整機(jī)(如軍用通信設(shè)備)的發(fā)展，高耐壓、大電流、大功率、超高Q值、低ESR型的中高壓片式電容器也是目前的一個(gè)重要的發(fā)展方向。③為了適應(yīng)線路高度集成化的要求，多功能復(fù)合片式電容器正成為技術(shù)研究熱點(diǎn)。

1 片式疊層陶瓷介質(zhì)電容器
在片式電容器里用得最多的是片式疊層陶瓷介質(zhì)電容器。
片式疊層陶瓷電容器(MLCC)，簡(jiǎn)稱片式疊層電容器(或進(jìn)一步簡(jiǎn)稱為片式電容器)，是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層(外電極)，從而形成一個(gè)類似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器，如圖1所示。

圖1表明，片式疊層陶瓷電容器是一個(gè)多層疊合的結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)是由多個(gè)簡(jiǎn)單平行板電容器的并聯(lián)體。因此，該電容器的電容量計(jì)算公式為

C=NKA／t
式中，C為電容量；N為電極層數(shù)；K為介電常數(shù)(俗稱K值)；A為相對(duì)電極覆蓋面積；t為電極間距(介質(zhì)厚度)。
由此式可見(jiàn)，為了實(shí)現(xiàn)片式疊層陶瓷電容器大容量和小體積的要求。只要增大N(增加層數(shù))便可增大電容量。當(dāng)然采用高K值材料(降低穩(wěn)定性能)、增加A(增大體積)和減小t(降低電壓耐受能力)也是可以采取的辦法。
這里特別說(shuō)一說(shuō)介電常數(shù)K值，它取決于電容器中填充介質(zhì)的陶瓷材料。電容器使用的環(huán)境溫度、工作電壓和頻率、以及工作的時(shí)間(長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性)等對(duì)不同的介質(zhì)會(huì)有不同的影響。通常介電常數(shù)(K值)越大，穩(wěn)定性、可靠性和耐用性能越差。