中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
聯(lián)系人：李鋒
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MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors）是片式多層陶瓷電容器的英文縮寫(xiě)。是由印好電極（內電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)過(guò)一次性高溫燒結形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個(gè)類(lèi)似獨石的結構體，故也叫獨石電容器。
首先溫度系數的含義是指溫度變化時(shí)，電子元件特定物理量的相對變化，單位為ppm/°C，最常見(jiàn)的是電阻溫度系數（temperature coefficient of resistance，TCR）和電容溫度系數（temperature character of capacitor，TCC）。前者較直觀(guān)，如MCR01S電阻器的TCR在-55～+155溫度范圍內為±400ppm/°C，這容易理解。
而MLCC電容器的溫度特性有些繁雜，常以C0G、X5R、X7R、X7T、X8R、X6S、Y5V、Z5U等字母組合表示。這些代碼由美國電工協(xié)會(huì )（EIA）標準確定，分別代表了不同溫度特性的電容器類(lèi)別。
那NPO與X7R、X5R、Y5V、Z5U神馬的有啥區別？
主要是介質(zhì)材料不同。不同介質(zhì)種類(lèi)由于它的主要極化類(lèi)型不一樣，其對電場(chǎng)變化的響應速度和極化率亦不一樣。在相同的體積下的容量就不同，隨之帶來(lái)的電容器的介質(zhì)損耗、容量穩定性等也就不同。根據電容器使用的陶瓷介質(zhì)不同，EIA-198標準把陶瓷電容器分為兩類(lèi)，I類(lèi)陶瓷電容器、II類(lèi)陶瓷電容器。NPO屬于Ⅰ類(lèi)陶瓷，而其他的X7R、X5R、Y5V、Z5U等都屬于Ⅱ類(lèi)陶瓷。
什么是Ⅰ類(lèi)陶瓷，有什么特點(diǎn)？
Ⅰ類(lèi)陶瓷電容器（ClassⅠ ceramic capacitor）采用EIA I類(lèi)材料——C0G（NP0）電介質(zhì)，這是一種添加有銣、釤和一些其它稀有氧化物的高性能陶瓷材料，過(guò)去稱(chēng)高頻陶瓷電容器（High-frequency ceramic capacitor），介質(zhì)采用非鐵電（順電）配方，以TiO2為主要成分（介電常數小于150），因此具有最穩定的性能；或者通過(guò)添加少量其他（鐵電體）氧化物，如CaTiO3 或SrTiO3，構成“擴展型”溫度補償陶瓷，則可表現出近似線(xiàn)性的溫度系數，介電常數增加至500。這兩種介質(zhì)損耗小、絕緣電阻高、溫度特性好。特別適用于振蕩器、諧振回路、高頻電路中的耦合電容，以及其他要求損耗小和電容量穩定的電路，或用于溫度補償。
Ⅰ類(lèi)陶瓷的溫度特性怎么表示？
Ⅰ類(lèi)陶瓷的溫度容量特性（TCC）非常小，單位往往在ppm/℃，容量較基準值的變化往往遠小于1皮法。美國電子工業(yè)協(xié)會(huì )（EIA）標準采用“字母+數字+字母” 這種代碼形式來(lái)表示Ⅰ類(lèi)陶瓷溫度系數。比如常見(jiàn)的C0G。
C：表示電容溫度系數的有效數字為0ppm/℃；
0：表示有效數字的倍乘因數為-1（即10的0次方）；
G：表示隨溫度變化的容差為±30ppm。
Ⅰ類(lèi)陶瓷電容器的溫度特性代碼
計算下來(lái)，C0G電容最終的TCC為：0×（-1）ppm/℃±30ppm/℃。而相應的其他Ⅰ類(lèi)陶瓷的溫度系數，例如U2J電容，計算下來(lái)則為：-750 ppm/℃±120 ppm/℃。
NPO和C0G是同一種電容嗎？
NPO是美國軍用標準（MIL）中的說(shuō)法，其實(shí)應該是NP0（零），但一般大家習慣寫(xiě)成NPO（歐）。這是Negative-Positive-Zero的簡(jiǎn)寫(xiě)，用來(lái)表示的溫度特性。說(shuō)明NPO的電容溫度特性很好，不隨正負溫度變化而出現容值漂移。
從前面我們已經(jīng)知道，C0G是I類(lèi)陶瓷中溫度穩定性最好的一種，溫度特性近似為0，滿(mǎn)足“負-正-零”的含義。所以C0G其實(shí)和NPO是一樣的，只不過(guò)是兩個(gè)標準的兩種表示方法（當然，容值更小、精度略差一點(diǎn)的C0K、C0J等也是NPO電容）。類(lèi)似的，U2J對應于MIL標準中的組別代碼為N750。
NPO 電容器隨封裝形式不同其電容量和介質(zhì)損耗隨頻率變化的特性也不同，大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。
Ⅰ類(lèi)陶瓷的電容器容量特性
什么是Ⅱ類(lèi)陶瓷，有什么特點(diǎn)？
Ⅱ類(lèi)陶瓷電容器（Class Ⅱ ceramic capacitor）采用EIA II類(lèi)溫度穩定型電介質(zhì)。這些電介質(zhì)包括X5R、X7R、X8R、X6S、Y5V、Z5U等，其主體材料均是鈦酸鋇，只是添加的貴金屬不一樣。過(guò)去稱(chēng)為為低頻陶瓷電容器（Lowfrequency ceramic capacitor），指用鐵電陶瓷作介質(zhì)的電容器，因此也稱(chēng)鐵電陶瓷電容器。這類(lèi)電容器的比電容大，電容量隨溫度呈非線(xiàn)性變化，損耗較大，常在電子設備中用于旁路、耦合或用于其它對損耗和電容量穩定性要求不高的電路中。其中Ⅱ類(lèi)陶瓷電容器又分為穩定級和可用級。X5R、X7R屬于Ⅱ類(lèi)陶瓷的穩定級，而Y5V和Z5U屬于可用級。
X5R、X7R、Y5V、Z5U之間的區別是什么？
區別主要還在于溫度范圍和容值隨溫度的變化特性上。下表提示了這些代號的含義。
II類(lèi)陶瓷電容器的溫度特性代碼
例如，X7R是一種強電介質(zhì)，比容量較C0G大。這種電容器性能較穩定，隨溫度、電壓時(shí)間的改變，其特有的性能變化并不顯著(zhù)，屬穩定電容材料類(lèi)型，使用在隔直、耦合、旁路、濾波及可靠性要求較高的中高頻電路中。
Y5V材料具有較高的介電常數，常用于生產(chǎn)比容較大、標稱(chēng)容量較高的大容量電容器產(chǎn)品。這種電容器的容量穩定性較X7R差，容量、損耗對溫度、電壓等測試條件較敏感，主要用在電子整機中的振蕩、耦合、濾波及旁路電路中。
Ⅱ類(lèi)陶瓷電容器又分為穩定級和可用級。X5R、X7R屬于Ⅱ類(lèi)穩定級陶瓷電容器，而Y5V和Z5U屬于可用級。
Ⅱ類(lèi)陶瓷電容器的溫度系數（TCC）也按照EIA標準以“字母+數字+字母”代碼表示，例如X5R、X7R、Y5V、Z5U。以X7R為例：
X：代表電容工作溫度下限為-55℃；
7：代表電容工作溫度上限為+125℃；
R：代表容值隨溫度的變化為±15%。
同樣，Y5V正常工作溫度范圍在-30℃～+85℃, 對應的電容容量變化為+22～82%；而Z5U 正常工作溫度范圍在+10℃～+85℃，對應的電容容量變化為+22～-56%。
注意事項
X7R與X5R是大量使用的MLCC陶瓷電容器，其溫度特性次于C0G，當溫度在-55℃到+85℃（+125℃）時(shí)其容量變化為15%，需要注意的是此時(shí)電容器容量變化是非線(xiàn)性的。X7R電容器主要特點(diǎn)是在相同的體積下電容量可以做的比較大，其容量在不同的電壓和頻率條件下也是不同的，會(huì )隨時(shí)間的變化而變化，大約10年變化5%。
Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器，Y5V的高介電常數允許在較小的物理尺寸下制造出高達4.7μF電容器。Y5V電容器的溫度穩定性不好，容值會(huì )隨溫度變化大幅變化，在-30℃到85℃范圍內其容量變化可達+22%到-82%，設計時(shí)候一定要注意到，或考慮用X7R與X5R來(lái)取代Y5V電容器。
Z5U電容器稱(chēng)為”通用”陶瓷單片電容器。這里首先需要考慮的是使用溫度范圍，對于Z5U電容器主要的是它的小尺寸和低成本。對于上述三種陶瓷 單片電容起來(lái)說(shuō)在相同的體積下Z5U電容器有最大的電容量。但它的電容量受環(huán)境和工作條件影響較大，它的老化率最大可達每10年下降5%。盡管它的容量不穩定，由于它具有小體積、等效串聯(lián)電感（ESL）和等效串聯(lián)電阻（ESR）低、良好的頻率響應，使其具有廣泛的應用范圍。尤其是在退耦電路的應用中。
