陶瓷电容器的介质类别及注意事项

温度系数指温度变化时，电子元件特定物理量的相对变化，单位为ppm/°C，最常见的是电阻温度系数（temperature coefficient of resistance，TCR）和电容温度系数（temperature character of capacitor，TCC）。前者较直观，如MCR01S电阻器的TCR在-55～+155温度范围内为±400ppm/°C，这容易理解。

 

BOM 表分析中的MLCC

 

MLCC电容器的温度特性有些繁杂，常以C0G、X5R、X7R、X7T、X8R、X6S、Y5V、Z5U等字母组合表示。这些代码由美国电工协会（EIA）标准确定，分别代表了不同温度特性的电容器类别。

陶瓷电容器类别

根据电容器使用的陶瓷介质不同，EIA-198标准把陶瓷电容器分为两类，I类陶瓷电容器、II类陶瓷电容器。

I类陶瓷电容器

I类陶瓷电容器采用EIA I类材料——C0G（NP0）电介质，这是一种添加有铷、钐和一些其它稀有氧化物的高性能陶瓷材料。

这种陶瓷的电容器电气性能最稳定，容量较基准值变化往往远小于1pF，基本上不随温度、电压、时间的改变，属超稳定型、低损耗电容材料类型，适用在对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频电路中。

 

I类陶瓷电容器的温度特性

 

EIA标准采用“字母+数字+字母”代码表示Ⅰ类陶瓷温度系数（TCC）。比如常见的C0G陶瓷电容器的意义是：
C：表示电容温度系数的有效数字为0ppm/℃；
0：表示有效数字的倍乘因数为-1（即10的0次方）；
G：表示随温度变化的容差为±30ppm。

Ⅰ类陶瓷电容器的温度特性代码

这样，C0G电容器的温度系数（TCC）为：0×（-1）ppm/℃±30ppm/℃。而相应的其他Ⅰ类陶瓷的温度系数，例如U2J电容TCC为：-750 ppm/℃±120 ppm/℃。

II类陶瓷电容器

II类陶瓷电容器采用EIA II类温度稳定型电介质。这些电介质包括X5R、X7R、X8R、X6S、Y5V、Z5U等，其主体材料均是钛酸钡，只是添加的贵金属不一样。

 

II类陶瓷电容器的温度特性代码

例如，X7R是一种强电介质，比容量较C0G大。这种电容器性能较稳定，随温度、电压时间的改变，其特有的性能变化并不显著，属稳定电容材料类型，使用在隔直、耦合、旁路、滤波及可靠性要求较高的中高频电路中。

Y5V材料具有较高的介电常数，常用于生产比容较大、标称容量较高的大容量电容器产品。这种电容器的容量稳定性较X7R差，容量、损耗对温度、电压等测试条件较敏感，主要用在电子整机中的振荡、耦合、滤波及旁路电路中。

Ⅱ类陶瓷电容器又分为稳定级和可用级。X5R、X7R属于Ⅱ类稳定级陶瓷电容器，而Y5V和Z5U属于可用级。

Ⅱ类陶瓷电容器的温度系数（TCC）也按照EIA标准以“字母+数字+字母”代码表示，例如X5R、X7R、Y5V、Z5U。以X7R为例：
X：代表电容工作温度下限为-55℃；
7：代表电容工作温度上限为+125℃；
R：代表容值随温度的变化为±15%。

同样，Y5V正常工作温度范围在-30℃～+85℃, 对应的电容容量变化为+22～82%；而Z5U 正常工作温度范围在+10℃～+85℃，对应的电容容量变化为+22～-56%。

 

MLCC的温度特性

注意事项

C0G电容器性能最高，可用到几十MHZ，但频率再高的话Q值急剧下降并由电容器变为感性元件。所以，高频场合一般采用专门设计的射频高Q贴片电容，使用频率可达几十GHZ。

X7R与X5R是大量使用的MLCC陶瓷电容器，其温度特性次于C0G，当温度在-55℃到+85℃（+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电容器主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大，其容量在不同的电压和频率条件下也是不同的，会随时间的变化而变化，大约10年变化5%。

Y5V电容器的温度稳定性不好，容值会随温度变化大幅变化，在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%，设计时候一定要注意到，或考虑用X7R与X5R来取代Y5V电容器。

Z5U电容器温度稳定性也不好，但尺寸小，成本低。对于相同体积的MLCC来说，Z5U电容器能实现的电容量最大，可取代特定应用中作为旁路、滤波用途的铝电解电容器。
 

审核编辑：汤梓红