Конденсаторы являются важными пассивными компонентами для проектирования любой электрической цепи. Но существует так много вариантов на выбор с широким диапазоном спецификаций, что может быть сложно определить, какой конденсатор лучше всего подходит для вашего приложения. Одним из первых решений, которое должны принять разработчики схем, является определение того, подходит ли однослойный конденсатор (SLC) или многослойный керамический конденсатор (MLCC) для нужд их приложений.

На высоком уровне эти типы конденсаторов кажутся похожими, поскольку и SLC, и MLCC могут использоваться для зарядки и хранения, фильтрации или обходных функций в цепи. Чтобы определить, какой из них лучше всего подходит для вашего приложения, давайте сначала рассмотрим базовую структуру каждого типа конденсатора. SLC являются наиболее простым доступным типом конденсаторов, поскольку эти конденсаторы состоят из одного слоя диэлектрического материала или изолирующего слоя, зажатого между положительным и отрицательным электродами.

MLCC использует базовый принцип этой конструкции конденсатора для создания нескольких слоев в одном и том же конденсаторе, в результате чего один конденсатор обеспечивает уровень емкости, эквивалентный использованию нескольких SLC, подключенных параллельно. Эта многослойная конструкция немного толще (выше), чем SLC, но уменьшает общую площадь, необходимую для конденсатора для достижения более высокой емкости, что является серьезной проблемой для многих современных радиочастотных и микроволновых приложений, поскольку размер, вес и мощность (SWaP) определяют множество дизайнерских решений. Рисунок 1 иллюстрирует конструкцию SLC по сравнению с MLCC.

Рис. 1. На рисунке слева показано, как создается SLC, а на рисунке справа показано множество уровней MLCC.

Когда лучше всего подходит SLC

SLC специально разработаны для использования в микроволновых и радиочастотных устройствах. Это связано с тем, что собственная резонансная частота (SRF), которая является точкой, в которой конденсатор будет демонстрировать наименьшее сопротивление, SLC является самой высокой из всех дискретных конденсаторов с сосредоточенными постоянными параметрами. Конденсаторы с высоким SRF имеют низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), которое представляет собой внутреннее сопротивление в конденсаторе, которое появляется последовательно с емкостью устройства.

Это важно, потому что, как правило, ESR увеличивается с увеличением частоты, поэтому необходимо использовать конденсатор с изначально низким ESR. Кроме того, поскольку SLC формируются монолитно, количество механических частей в SLC ограничено, что также способствует более низкому значению ESR.

Одним из потенциальных недостатков SLC является то, что, поскольку это всего лишь один слой материала, емкость сильно зависит от диэлектрической проницаемости используемого диэлектрика, что ограничивает достижимую емкость. Таким образом, SLC в основном идеально подходят для высокочастотных приложений с низкой емкостью. Мы являемся лидером на рынке LC-фильтров с параллельными пластинчатыми конденсаторами по индивидуальному заказу.

Когда лучше всего подходит MLCC

В общем, MLCC можно использовать в самых разных приложениях, поскольку эти конденсаторы имеют гораздо более широкий диапазон емкости, чем у SLC. Это возможно, потому что MLCC состоят из нескольких слоев диэлектрика и проводников. В дополнение к более высокой емкости, эта конструкция означает, что MLCC можно использовать для приложений с гораздо более высоким напряжением, до 12 кВ для некоторых наших конструкций. Однако, поскольку используется несколько слоев электродов и диэлектрика, ESR MLCC обычно намного выше, чем у SLC. В результате MLCC, даже изготовленные из диэлектриков класса 1 с высокой добротностью (сверхнизкими потерями), могут работать только на частотах до 30 ГГц из-за высоких значений ESR по сравнению с SLC, в то время как SLC могут работать на частотах до 100 ГГц.

Когда дело доходит до радиочастотных и микроволновых приложений, MLCC идеально подходят для приложений, требующих более высоких уровней емкости и более высоких рабочих напряжений. Однако при рассмотрении приложений, выходящих за рамки ВЧ- и СВЧ-индустрии, MLCC, особенно те, которые используют преимущества различных наших инноваций MLCC, могут использоваться для некоторых из самых требовательных приложений в мире, включая медицинские имплантируемые устройства, электромобили и высоконадежные устройства. детонационные устройства.

Как показано в этом посте, варианты использования SLC и MLCC не являются взаимозаменяемыми, поскольку каждый тип конденсатора по-разному обрабатывает переменные, такие как напряжение, частота и емкость. В целом, SLC хорошо подходят для высокочастотных, низковольтных радиочастотных и микроволновых приложений, в то время как MLCC могут использоваться для всех типов высоковольтных приложений с высокой емкостью в гораздо более ограниченном диапазоне частот.

Источник: Ноулз