Keramisk kondensator: Hvad er det?
Hvad er en keramisk kondensator?
En keramisk kondensator er den mest almindelige type kondensator i elektroniske kredsløb. Den anvendes på grund af sin lille fysiske størrelse og store kapacitet til lagring af ladning. Navnet "keramisk kondensator" kommer fra, at keramik anvendes som dielektrisk medium.
Vi kalder de keramiske kondensatorer for "arbejdshesten" blandt højfrekvenskondensatorer. Det er en polaritetsløs kondensator, og derfor findes der ingen polaritetsmærkning på keramiske kondensatorer, som det er tilfældet med en elektrolytkondensator.
Derfor kan den let anvendes i AC-kredsløb. Keramiske kondensatorer produceres typisk i værdier fra 1 pF til 100 μF og DC-arbejdespændinger fra 10 volt til 5000 volt.
Typer af keramiske kondensatorer
Konstruktionsmæssigt kan de inddeles i to grupper
Keramisk diskkondensator
Flerskiktskeramisk kondensator (MLCC)
Keramisk diskkondensator
Keramiske diskkondensatorer består typisk af to ledende disker på hver side af et stykke keramisk isolator, én brod på hver plade, og overklædt med noget inert, vandtæt overflade af nogen keramisk sammensætning.
De disktype kondensatorer har en høj kapacitans pr. volumen. De er tilgængelige op til en værdi på 0,01 μF. De har spændingsrating op til 750 V DC og 350V i forhold til AC.
Flerskiktskeramisk kondensator
Flerskiktskeramiske kondensatorer (MLCCs) består af flere lag keramisk materiale, ofte bariumtitanat, adskilt af metaldele. Denne konstruktion placerer mange kondensatorer parallel.
Nogle MLCCs indeholder hundreder af keramiske lag; hvert lag opfører sig som en enkelt keramisk kondensator. Det betyder, at en MLCC består af flere lag keramisk materiale, typisk bariumtitanat, adskilt af metalelektroder, som vist.
Terminalkontakterne tages fra begge ender af strukturen. Nogle MLCCs indeholder hundreder af keramiske lag, hvert lag kun få mikrometer tykt.
Den totale kapacitans af strukturen ville være produktet af kapacitansen af hvert lag og det totale antal lag i kondensatoren.
Flerskikt kondenstorkonstruktion, når den kombineres med overflademontagete teknologi, kan producere næsten ideale højfrekvenskondensatorer. Nogle små-værdi (f.eks. tiere af pikofarad) overflademonte MLCCs kan have selvresonerende frekvenser i flere gigahertz området.
De fleste MLCCs har kapacitansværdier på 1μF eller mindre med spændings rating på 50V eller mindre. Den lille afstand mellem lagene begrænser spændingsratingen.
Dog, den lille afstand kombineret med et stort antal lag har gjort det muligt for producenter at producere mere substansielle MLCC med kapacitansværdier i 10 til 100 pf området. MLCCs er fremragende højfrekvenskondensatorer og anvendes ofte til højfrekvensfiltrering samt digital logik decoupling applikationer.
High-K (K=dielektrisk konstant) keramiske kondensatorer er kun mediumfrekvens kondensatorer. De er relativt ustabile over tid, temperatur og frekvens. Deres primære fordel er en højere kapacitans-pr-volumen-forhold sammenlignet med standard keramiske kondensatorer.
De anvendes typisk i ikkekritiske applikationer til bypass, coupling og blokering. En anden ulempe er, at spændingstransienter kan skade dem.
Det anbefales derfor ikke at bruge dem direkte som bypasskondensatorer på tværs af en lav impedans strømforsyning.
Fordele ved keramiske kondensatorer
Fordele ved keramiske kondensatorer inkluderer:
Enhver størrelse eller form er tilgængelig på markedet.
Samtidig er keramiske kondensatorer billige.
De er lette i vægt.
De kan designes til at klare op til tilstrækkeligt høje spændinger (op til 100V).
Deres ydeevne er pålidelig.
De er egnet til brug i hybridintegrerede kredsløb.
Ned sider ved keramiske kondensatorer
Ulemper ved keramiske kondensatorer inkluderer:
