Keramische condensator: Wat is het?
Wat is een keramische condensator?
Een keramische condensator is de meest gebruikte condensator in een elektronisch circuit. Een keramische condensator wordt gebruikt vanwege zijn kleine fysieke afmetingen en grote capaciteit om lading op te slaan. De keramische condensator ontleent zijn naam aan het gebruik van keramiek als dielectrisch medium.
We noemen de keramische condensatoren de "werkploegen" van hoogfrequente condensatoren. Het is een polairloze condensator, en er is dus geen polariteitsmarkering beschikbaar op de keramische condensatoren, in tegenstelling tot het geval bij een elektrolytische condensator.
Daardoor kan hij gemakkelijk in wisselstroomcircuits worden gebruikt. Keramische condensatoren worden doorgaans gemaakt in waarden van 1 pF tot 100 μF en DC-werkingsspanningen van 10 volt tot 5000 volt.
Soorten keramische condensatoren
Constructief gezien kan deze worden onderverdeeld in twee groepen
Keramische schijfcondensator
Multilayer keramische condensator (MLCC)
Keramische schijfcondensator
Keramische schijfcondensatoren bestaan doorgaans uit twee geleidende schijven aan elke kant van een stuk keramische isolator, met één aansluiting bevestigd aan elk plaatje, en bedekt met een inert, waterdicht coating van een keramische samenstelling.
De schijfcondensatoren hebben een hoge capaciteit per volume-eenheid. Ze zijn verkrijgbaar tot een waarde van 0,01 μF. Ze hebben spanningsclassificaties tot 750 V DC en 350V voor AC.
Multilayer keramische condensator
Multilayer keramische condensatoren (MLCC's) bestaan uit meerdere lagen keramisch materiaal, vaak van bariumtitanaten, gescheiden door ingevoegde metalen elektroden. Deze constructie plaatst veel condensatoren parallel.
Sommige MLCC's bevatten honderden keramische lagen; elke laag gedraagt zich als een enkele keramische condensator. Dit betekent dat een MLCC bestaat uit meerdere lagen keramisch materiaal, meestal van bariumtitanaten, gescheiden door metalen elektroden zoals getoond.
De terminalcontacten worden genomen van beide einden van de structuur. Sommige MLCC's bevatten honderden keramische lagen, elke laag slechts enkele micrometers dik.
De totale capaciteit van de structuur zou het product zijn van de capaciteit van elke laag en het totale aantal lagen in de condensator.
De multilayer condensatorconstructie, gecombineerd met oppervlaktebevestigingstechnologie, kan bijna ideale hoogfrequente condensatoren produceren. Sommige kleine-waarde (bijvoorbeeld tientallen picofarad) oppervlaktebevestiging MLCC's kunnen zelfresonerende frequenties hebben in de meerdere gigahertz bereik.
De meeste MLCC's hebben capaciteitswaarden van 1μF of minder met spanningsclassificaties van 50V of minder. De kleine afstand tussen de lagen beperkt de spanningsclassificatie.
Echter, de kleine afstand gecombineerd met een groot aantal lagen heeft fabrikanten toegestaan om meer substantiële waarde MLCC's te produceren met capaciteitswaarden in het 10 tot 100 pf bereik. MLCC's zijn uitstekende hoogfrequente condensatoren en worden vaak gebruikt voor hoogfrequente filtertoepassingen en digitale logica decouplingstoepassingen.
High-K (K = dielectrische constante) keramische condensatoren zijn alleen middelgrote frequentie condensatoren. Ze zijn relatief onstabiel ten opzichte van tijd, temperatuur en frequentie. Hun belangrijkste voordeel is een hogere capaciteit tot volume ratio, vergeleken met die van standaard keramische condensatoren.
Ze worden doorgaans gebruikt in niet-kritische toepassingen voor bypassen, koppelingen en blokkeren. Een ander nadeel is dat spanningspieken ze kunnen beschadigen.
Het is daarom niet aan te raden ze als bypasscondensatoren direct over een laagimpedant voedingssysteem te gebruiken.
Voordeel van keramische condensatoren
De voordelen van keramische condensatoren omvatten:
Elke grootte of vorm is verkrijgbaar op de markt.
Tegelijkertijd zijn keramische condensatoren goedkoop.
Ze zijn ook licht van gewicht.
Ze kunnen worden ontworpen om voldoende hoge spanningen (tot 100V) te weerstaan.
Hun prestaties zijn betrouwbaar.
Ze zijn geschikt voor gebruik in hybride geïntegreerde schakelingen.
Nadelen van keramische condensatoren
De nadelen van keramische condensatoren omvatten:
