贴片电容选型

MLCC贴片电容选型

不同介质性能决定了MLCC不同的应用

C0G电容器具有高温度补偿特性，适合作旁路电容和耦合电容

X7R电容器是温度稳定型陶瓷电容器，适合要求不高的工业应用

Z5U电容器特点是小尺寸和低成本，尤其适合应用于去耦电路

Y5V电容器温度特性最差，但容量大，可取代低容铝电解电容

MLCC常用的有C0G（NP0）、X7R、Z5U、Y5V等不同的介质规格，不同的规格有不同的特点和用途。C0G、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同，所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。

C0G（NP0）电容器

C0G是一种最常用的具有温度补偿特性的MLCC。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。C0G电容量和介质损耗最稳定，使用温度范围也最宽，在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。C0G电容的漂移或滞后小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。

C0G电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。C0G电容器适合用于振荡器、谐振器的旁路电容，以及高频电路中的耦合电容。

X7R电容器

X7R电容器被称为温度稳定型陶瓷电容器。X7R电容器温度特性次于C0G，当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。

X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下也是不同的，它随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。

X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，并且电压变化时其容量变化在可以接受的范围内，X7R的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。

Z5U电容器

Z5U电容器称为“通用”陶瓷单片电容器。这里要注意的是Z5U使用温度范围在+10℃到+85℃之间，容量变化为+22%到-56%，介质损耗最大为4%。Z5U电容器主要特点是它的小尺寸和低成本。对于上述两种MLCC来说在相同的体积下，Z5U电容器有最大的电容量，但它的电容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率也是最大，可达每10年下降5%。

尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）低、良好的频率响应等特点，使其具有广泛的应用范围，尤其是在去耦电路中的应用。

Y5V电容器

Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，Y5V介质损耗最大为5%。Y5V材质

的电容，温度特性不强，温度变化会造成容值大幅变化，在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%，Y5V会逐渐被温度特性好的X7R、X5R所取代。

各种不同材质的比较

从C0G到Y5V，温度特性、可靠性依次递减，成本也依次减低

C0G、X7R、Z5U、Y5V的温度特性、可靠性依次递减，成本也是依次减低的。在选型时，如果对工作温度和温度系数要求很低，可以考虑用Y5V的，但是一般情况下要用X7R，要求更高时必须选择C0G的。一般情况下，MLCC都设计成使X7R、Y5V材质的电容在常温附近的容量最大，容量相对温度的变化轨迹是开口向下的抛物线，随着温度上升或下降，其容量都会下降。

并且C0G、X7R、Z5U 、Y5V介质的介电常数也是依次减少的，所以，同样的尺寸和耐压下，能够做出来的最大容量也是依次减少的。实际应用中很多公司的开发设计工程师按理论计算，而不了解MLCC厂家的实际生产状况，常常列出一些很少生产甚至不存在的规格，这样不但造成采购成本上升而且影响交期。比如想用0603/C0G/25V/3300pF的电容，但是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF。

MLCC替代电解电容

Z5U、Y5V MLCC可取代低容量铝、钽电解电容器

取代电解电容要注意MLCC温度特性是否合适

英制与公制不能混用

与铝电解电容，钽电容相比，MLCC具有无极、ESR（等效串联电阻）特性值小、高频特性好等优势，而且MLCC正在朝小体积、大容量化发展，如Y5V可以做到较高的容量，通常1206表面贴装Z5U、Y5V介质电容器量甚至可以达到100μF，在某种意义上是取代低容量铝、钽电解电容器的有力竞争对手，但是也要注意这些电容的尺寸比较大，容易产生裂纹。另外，Y5V的MLCC最高温度只有85度，取代电解电容时要注意温度是否合适。

MLCC的直流偏置效应

直流偏置效应会引起电容值改变

小尺寸电容取代大尺寸电容不简单

记住向供应商索要系统最常用电压的综合曲线

在选择MLCC时还必须考虑到它的直流偏置效应。电容选择不正确可能对系统的稳定性造成严重破坏。直流偏置效应通常出现在铁电电介质(2类)电容中，如X5R、X7R、及Y5V 类电容。

设计人员在考虑无源器件时，他们会想到考量电容的容差，这在理论上是对的，陶瓷电容的容差是在1 kHz频率、1V rms或0.5V rms电压下规定/测试的，但实际应用的条件差异非常大。在较低的rms电压下，电容额定值要小得多。在某一特定频率下，在一个陶瓷电容上加直流偏置电压会改变这些元件的特性，故有“有源的无源器件(active passives)”之称。例如，一个10μF，0603，6.3V的电容在-30°C下直流偏置1.8V时测量值可能只有4μF。

陶瓷电容的基本计算公式如下：C=K×[(S×n)/t]

这里，C=电容量，K=介电常数，n=介电层层数，S=电极面积，t=介电层厚度

影响直流偏置的因子有介电常数、介电层厚度、额定电压的比例因子，以及材料的晶粒