【干貨】溫度對MLCC有何影響？

       MLCC溫度特性由EIA規格與JIS規格等制定。分類表，如上圖所示，5U/Y5V 、Z5U/Z5V 也已經改為歸為第二類，其實也很多場景不再使用。所以，通用MLCC大致可分為I類（低電容率系列、順電體）和II類（高電容率系列、鐵電體）兩類。

    一類為溫度補償類NP0電介質這種電容器電氣性能最穩定，基本上不隨溫度、電壓、時間的改變，屬超穩定型、低損耗電容材料類型，適用在對穩定性、可靠性要求較高的高頻、特高頻、甚高頻電路中。

二類包括X5R、X8R、X6S、Y5V等，主材均是鈦酸鋇，只是添加的貴金屬不一樣。X7R電介質由于X7R是一種強電介質，因而能制造出容量比NPO介質更大的電容器。這種電容器性能較穩定，隨溫度、電壓時間的改變，其特有的性能變化并不顯著，屬穩定電容材料類型，使用在隔直、耦合、傍路、濾波電路及可靠性要求較高的中高頻電路中。Y5V電介質這種電容器具有較高的介電常數，常用于生產比容較大、標稱容量較高的大容量電容器產品。但其容量穩定性較X7R差，容量、損耗對溫度、電壓等測試條件較敏感，主要用在電子整機中的振蕩、耦合、濾波及旁路電路中。

MLCC常用的規格有C0G（NP0）、X7R、Z5U、Y5V等，不同的規格有不同的特點和用途。

• C0G電容器具有高溫度補償特性，適合作旁路電容和耦合電容

• X7R電容器是溫度穩定型陶瓷電容器，適合要求不高的工業應用

• Z5U電容器特點是小尺寸和低成本，尤其適合應用于去耦電路

• Y5V電容器溫度特性最差，但容量大，可取代低容鋁電解電容

C0G、X7R、Z5U和Y5V的主要區別是它們的填充介質不同。在相同的體積下由于填充介質不同所組成的電容器的容量就不同，隨之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同，所以在使用電容器時應根據電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器。

C0G（NP0）電容器

C0G是一種最常用的具有溫度補償特性的MLCC。它的填充介質是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。C0G電容量和介質損耗最穩定，使用溫度范圍也最寬，在溫度從-55℃到+125℃時容量變化為0±30ppm/℃，電容量隨頻率的變化小于±0.3ΔC。C0G電容的漂移或滯后小于±0.05%，相對大于±2%的薄膜電容來說是可以忽略不計的。其典型的容量相對使用壽命的變化小于±0.1%。

C0G電容器隨封裝形式不同其電容量和介質損耗隨頻率變化的特性也不同，大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。C0G電容器適合用于振蕩器、諧振器的旁路電容，以及高頻電路中的耦合電容。

下圖中，為1206封裝、C0G溫度特性、25V耐壓、0.22μF電容的電容值隨溫度的變化曲線。在全部規格要求的溫度范圍之類，電容的最小值為0.21996μF，最大0.22016μF，誤差非常小。

X7R電容器

X7R電容器被稱為溫度穩定型陶瓷電容器。X7R電容器溫度特性次于C0G，當溫度在-55℃到+125℃時其容量變化為15%，需要注意的是此時電容器容量變化是非線性的。

X7R電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下也是不同的，它隨時間的變化而變化，大約每10年變化1%ΔC，表現為10年變化了約5%。

X7R電容器主要應用于要求不高的工業應用，并且電壓變化時其容量變化在可以接受的范圍內，X7R的主要特點是在相同的體積下電容量可以做的比較大。

X5R與X7R主要是上限溫度沒有那么高，也是大量被使用。

為1206封裝、X7R溫度特性、25V耐壓、0.22μF電容的電容值隨溫度的變化曲線。在全部規格要求的溫度范圍之類，電容的最小值為0.204μF，最大0.224μF，誤差相對C0G大了一個數量級，但是溫度特性表現還是非常不錯的。

Z5U電容器

Z5U電容器稱為“通用”陶瓷單片電容器。這里要注意的是Z5U使用溫度范圍在+10℃到+85℃之間，容量變化為+22%到-56%，介質損耗最大為4%。Z5U電容器主要特點是它的小尺寸和低成本。對于上述兩種MLCC來說在相同的體積下，Z5U電容器有最大的電容量，但它的電容量受環境和工作條件影響較大，它的老化率也是最大，可達每10年下降5%。

盡管它的容量不穩定，由于它具有小體積、等效串聯電感（ESL）和等效串聯電阻（ESR）低、良好的頻率響應等特點，使其具有廣泛的應用范圍，尤其是在去耦電路中的應用。

在一些廠家的官網已經找不到相應的選型規格。下圖為NP0、X7R、Y5V、Z5U的溫度特性對比曲線。

Y5V電容器

Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器，Y5V介質損耗最大為5%。Y5V材質的電容，溫度穩定性不好，溫度變化會造成容值大幅變化，設計時候一定要考慮到，在-30℃到85℃范圍內其容量變化可達+22%到-82%，Y5V會逐漸被溫度特性好的X7R、X5R所取代。在一些廠家的官網已經找不到相應的選型規格。下圖為網友實測數據。

    C0G、X7R、Z5U、Y5V的溫度特性、可靠性依次遞減，成本也是依次減低的。在選型時，如果對工作溫度和溫度系數要求很低，可以考慮用Y5V的，但是一般情況下要用X7R，要求更高時必須選擇C0G的。一般情況下，MLCC都設計成使X7R、Y5V材質的電容在常溫附近的容量最大，容量相對溫度的變化軌跡是開口向下的拋物線，隨著溫度上升或下降，其容量都會下降。

    并且C0G、X7R、Z5U 、Y5V介質的介電常數也是依次減少的，所以，同樣的尺寸和耐壓下，能夠做出來的最大容量也是依次減少的。實際應用中很多公司的開發設計工程師按理論計算，而不了解MLCC廠家的實際生產狀況，常常列出一些很少生產甚至不存在的規格，這樣不但造成采購成本上升而且影響交期。比如想用0603/C0G/25V/3300pF的電容，但是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF。

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文章轉載自：硬件十萬個為什么