陶瓷电容器的工作原理、结构和应用特性

电容器是一种以电场形式存储能量的电气设备，它由两块由电介质或非导电物质隔开的金属板组成。电容器类型大致分为固定电容和可变电容。最重要的是固定电容的电容器，但也有可变电容的电容器，例如旋转或微调电容器。固定电容的电容器分为薄膜电容器、陶瓷电容器、电解电容器和超导电容器。本文简单介绍陶瓷电容器的工作原理、结构和应用特性。

陶瓷电容的极性及符号

陶瓷电容器最常见于每个电气设备中，它使用陶瓷材料作为电介质。陶瓷电容器是一种无极性器件，这意味着它们没有极性。所以可以在电路板上的任何方向连接它。

因此，它们通常比电解电容器安全得多。这是下面给出的非极化电容器的符号。许多类型的电容器，例如钽钽珠电容，没有极性。

陶瓷电容器的结构和性能

陶瓷电容器主要有三种类型，但也有其它类型可供选择：

• 用于树脂涂层的通孔安装的引线圆盘陶瓷电容器。
• 表面贴装多层陶瓷电容器（MLC）。
• 特殊类型的微波裸无铅圆盘陶瓷电容器，旨在安装在PCB上的插槽中。

陶瓷圆盘电容器是通过在陶瓷圆盘的两侧涂上银触点制成的，如上图所示。陶瓷圆盘电容器的电容值约为10pF至100μF，具有多种额定电压，介于16V至15KV甚至更多。

为了获得更高的电容，这些器件可以由多层制成。MLCC由顺电体和铁电体材料混合制成，或者与金属触点分层。分层过程完成后，将器件置于高温下，对混合物进行烧结，从而得到具有所需性能的陶瓷材料。最后，生成的电容器由许多并联的较小电容器组成，这导致电容增加。

据了解，MLCC由500多层组成，最小层厚约为0.5微米。随着技术的进步，在相同体积下，层的厚度会减小，而电容会增加。

陶瓷电容器电介质因制造商而异，但常见的化合物包括二氧化钛、钛酸锶和钛酸钡。

陶瓷电容器的分类

根据陶瓷材料的不同，可以分为低频陶瓷电容器和高频陶瓷电容器。按结构形式分类，又可分为圆片状电容器、管状电容器、矩形电容器、片状电容器、穿心电容器等多类电容器。

而根据工作温度范围、温度漂移、容差，定义了不同的陶瓷电容器类别。

Ⅰ类陶瓷电容器

这类电容主要和温度有关，这些是最稳定的电容器，它们具有近乎线性的特性。

用作电介质的最常见化合物是：

• 正温度系数的钛酸镁。
• 用于负温度系数电容器的钛酸钙。

Ⅱ类陶瓷电容器

这类电容器在体积效率方面表现出更好的性能，但这是以较低的精度和稳定性为代价的。因此，它们通常用于精度不重要的去耦、耦合和旁路应用。

• 温度范围：-50°C至+85°C
• 耗散因数：2.5%
• 准确度：较差

这类陶瓷电容器具有高容积效率、低精度和低损耗因数。它不能承受高压。使用的电介质通常是钛酸钡。

• III类电容器将其电容变化-22%至+50%
• 温度范围为+10°C至+55°C。
• 耗散因数：3 至 5%。
• 具有相当差的准确度（通常为20%或-20/+80%）。
• 通常用于去耦或其他精度不成问题的电源应用

陶瓷圆盘电容器的电容值

陶瓷圆盘电容器代码通常由一个三位数字后跟一个字母组成。很容易解码找到电容值。

前两位有效数字表示实际电容值的前两位，即47（如上图所示的电容）。

例如，如果一个电容器标记为484N，则其值为480000 pF ±30%。

陶瓷电容器的主要应用

• 主要用于发射站的谐振电路。
• Ⅱ类大功率电容器用于高压激光电源、电源断路器、感应炉等。
• 表面贴装电容器通常用于印刷电路板和高密度应用。
• 可以用作通用电容器，因为它们没有极性，并且有多种电容、额定电压和尺寸可供选择。
• 陶瓷圆盘电容器用于有刷直流电机，以最大限度地减少射频噪声。
• 印刷电路板（PCB）中使用的MLCC的额定电压从几伏到几百伏不等，具体取决于应用。

总结

从上面的介绍可以知道，陶瓷电容器采用陶瓷作为电介质。由于它们的非极性特性，因此可以在电路板上的任何方向连接。

陶瓷电容器是以陶瓷材料为介质的电容器的总称，由于品种繁多，外形尺寸相差甚大，所以在使用之前务必要了解清楚。