Keramischer Kondensator: Was ist das?
Was ist ein Keramikkondensator?
Ein Keramikkondensator ist der am häufigsten verwendete Kondensator in elektronischen Schaltungen. Er wird aufgrund seiner geringen physischen Größe und seiner hohen Ladungsspeicherkapazität eingesetzt. Der Keramikkondensator erhielt seinen Namen von der Verwendung von Keramik als dielektrisches Medium.
Wir bezeichnen die Keramikkondensatoren als die „Arbeitspferde“ unter den Hochfrequenzkondensatoren. Es handelt sich um einen polaren Kondensator, daher gibt es keine Polarisierungsmarkierungen bei Keramikkondensatoren, im Gegensatz zu einem Elektrolytkondensator.
Daher kann er leicht in Wechselstromschaltungen verwendet werden. Keramikkondensatoren werden in Werten von 1 pF bis 100 μF und mit Gleichspannungsbetriebswerten von 10 Volt bis 5000 Volt hergestellt.
Arten von Keramikkondensatoren
Konstruktionstechnisch kann er in zwei Gruppen unterteilt werden:
Keramikscheibenkondensator
Multilayer-Keramikkondensator (MLCC)
Keramikscheibenkondensator
Keramikscheibenkondensatoren bestehen in der Regel aus zwei leitenden Scheiben auf jeder Seite eines Stückes des keramischen Isolators, wobei an jede Platte ein Anschluss angebracht und mit einer inerten, wasserabweisenden Beschichtung aus einer keramischen Zusammensetzung überzogen ist.
Die Scheibenkondensatoren haben eine hohe Kapazität pro Volumeneinheit. Sie sind bis zu einem Wert von 0,01 μF erhältlich. Sie haben Spannungs-Ratings von bis zu 750 V Gleichspannung und 350 V Wechselspannung.
Multilayer-Keramikkondensator
Multilayer-Keramikkondensatoren (MLCCs) bestehen aus mehreren Schichten keramischen Materials, oft aus Bariumtitanat, getrennt durch verflochtene Metallelektroden. Diese Konstruktion platziert viele Kondensatoren parallel.
Einige MLCCs enthalten Hunderte von keramischen Schichten; jede Schicht verhält sich wie ein einzelner Keramikkondensator. Das bedeutet, dass ein MLCC aus mehreren Schichten keramischen Materials, meist aus Bariumtitanat, besteht, die durch Metallelektroden getrennt sind, wie gezeigt.
Die Kontakte werden von beiden Enden der Struktur abgenommen. Einige MLCCs enthalten Hunderte von keramischen Schichten, jede nur wenige Mikrometer dick.
Die gesamte Kapazität der Struktur wäre das Produkt der Kapazität jeder Schicht und der Gesamtzahl der Schichten im Kondensator.
Die Multilayerschichtkonstruktion, kombiniert mit Oberflächenmontagetechnologie, kann fast ideale Hochfrequenzkondensatoren produzieren. Einige kleine-Wert (z.B. Dutzende von Pikofarad) Oberflächenmontage-MLCCs können Eigenresonanzfrequenzen im Bereich mehrerer Gigahertz haben.
Die meisten MLCCs haben Kapazitätswerte von 1 μF oder weniger mit Spannungs-Ratings von 50 V oder weniger. Der geringe Abstand zwischen den Schichten begrenzt das Spannungs-Rating.
Der geringe Abstand in Kombination mit einer großen Anzahl von Schichten hat es jedoch Herstellern ermöglicht, MLCCs mit höheren Kapazitätswerten im Bereich von 10 bis 100 Pf zu produzieren. MLCCs sind ausgezeichnete Hochfrequenzkondensatoren und werden häufig für Hochfrequenzfilterung sowie für digitale Logikentkopplungsanwendungen verwendet.
High-K (K = dielektrische Konstante) Keramikkondensatoren sind nur mittelfrequente Kondensatoren. Sie sind relativ instabil gegenüber Zeit, Temperatur und Frequenz. Ihr Hauptvorteil ist ein höheres Kapazitäts-Volumen-Verhältnis im Vergleich zu standardmäßigen Keramikkondensatoren.
Sie werden in nichtkritischen Anwendungen für Bypass, Kopplung und Blockierung verwendet. Ein weiterer Nachteil ist, dass Spannungsspitzen sie beschädigen können.
Es wird daher nicht empfohlen, sie direkt über eine Niederimpedanz-Stromversorgung als Bypasskondensatoren zu verwenden.
Vorteile des Keramikkondensators
Die Vorteile von Keramikkondensatoren umfassen:
Beliebige Größen und Formen sind auf dem Markt verfügbar.
Gleichzeitig sind Keramikkondensatoren kostengünstig.
Sie sind auch leichtgewichtig.
Sie können so konstruiert werden, dass sie bis zu ausreichend hohe Spannungen (bis zu 100 V) aushalten.
Ihre Leistung ist zuverlässig.
Sie sind geeignet für den Einsatz in hybriden integrierten Schaltkreisen.
Nachteile des Keramikkondensators
Die Nachteile von Keramikkondensatoren umfassen:
