薄膜电容器应用选型指南

1、薄膜电容器应用选型指南电容器主要用于储能、耦合(隔直 、旁路(去耦 、振荡、定时、移相、保持 (采样保持电路和积分电路 、滤波、噪声抑制等电路。根据电路技术参数及环境条 件的区别选择不同类别的电容器。 不同类别的电容器, 参数的侧重点不同, 都有对应 的优点及缺点。电容器的分类方法很多,可按使用介质材料分类、封装形式分类、引出线方式 分类、应用产品类别分类等分类方法。按选用电介质材料分类,可大致分为如下几 大类:1、 薄膜电容器 :最传统、最容易理解的一类电容器。是电容器家族中品种最 多,最能满足各种特殊应用要求的电容器。后面将重点介绍这一类电容器 的应用选择;2、 瓷介电容器 :应用最为普及

2、的一类电容器。产品类别仅次于薄膜电容器, 按使用介质的特性可分为:高频瓷介电容器(一类瓷介电容器 、低频瓷介 电容器(二类瓷介电容器和半导体瓷介电容器(三类瓷介电容器 ; 3、 云母电容器 :云母是各类电介质中综合性能最好的材料,其容量误差可以 做到 2%以内,在高频及射频领域有独特的优势;4、 电解电容器 :应用最为广泛的一类电容器。主要用于低频(工频滤波去 耦及大能量储能, 单体电容的额定电压一般不会超过 450V , 在线路应用中, 叠加在直流上的交流电压不得超过直流电压的 25%。 电解电容器主要分为:铝电解电容器和钽电解电容器;5、 超级电容器 :近年来新发展起来的一类电容器,容量大

3、(法拉级容量能 量密度高,额定电压低。以上是常用的电容器分类方法,每一个大类根据电介质、结构方式、工艺特点 及主要性能参数的不同,又分为不同的小类,具体的应用选型请参考相关产品的有 关资料,下面主要针对薄膜电容的应用选型进行分类介绍。云母电容器和薄膜电容器和与其它类电容器相比有:电容量稳定(基本不随电 压变化 ,温度系数小,精度高,损耗低,等效串联电阻小,绝缘电阻高,漏电流小, 可长期保存,使用前无需赋能等优点,同时存在容量体积比小,价格较高等缺点。薄 膜电容器可适用于从低频 (Hz 级 到高频 (MHz 级 的宽频率范围; 容量可从 1000pF到 10F ;额定电压从几十伏到几十千伏;抗冲

4、击电流能力强,可大到几十千安培以 上。云母电容器 :它是高频及射频电路优选类型之一。云母介质的介电强度高,介 质损耗小,耐热性好,化学性能稳定,膨胀系数小。云母电容器多采用叠片方式,等 效串联电阻小,绝缘电阻高,高温特性好,电容量温度稳定性好,容量精度高,价格 高等特点。 云母电容器多用于对稳定性和可靠性要求较严的高频及射频电路。 云母叠 片电容器主要有普通结构和高 dV/dt结构两种, 高 dV/dt结构云母电容器主要用于谐 振和功率传输电路。薄膜电容器 :目前,介绍薄膜电容器的资料较少,电容器的选型比较困难。不 同的介质材料适用于不同的频率范围; 同一种介质材料, 不同内部结构, 适用于不

5、同 电路。 薄膜电容器适用于从低频到高频的绝大部分电路, 能满足各种特殊应用电路及 特殊工作环境条件。由于薄膜电容器产品的特性化,这一类电容器的选型比较困难, 没有统一的选型标准, 有的需要根据具体的应用电路及环境条件, 进行专门设计和特 殊工艺处理。 以下的选型介绍仅作参考, 对于不确定的应用选型, 请与我厂技术支持 人员联系。根据薄膜介质、内部结构、封装形式、应用环境的不同,薄膜电容器的种类繁 多,不同企业产品的侧重点不同,分类方式也不同。按介质材料进行分类,薄膜电容 器可分为: 一、金属化薄膜电容器金属化薄膜电容器 是在很薄(微米级的有机薄膜上蒸镀一层极薄(纳米级 的金属后,通过切膜、卷

6、绕、定形、喷金、封装而成,是薄膜电容器中产量最大、应 用最广、规格最齐的一类电容器。金属化薄膜电容器有 自愈特性 和 开路失效特性。自愈特性 :当金属化薄膜电容器由于电介质存在疪点而发生击穿时,击穿处会 立即产生一种电弧电流, 而且这个电流密度集中在击穿点中心, 由于金属层极薄 (不 到 0.1m ,该电流所产生的热量足以使击穿点附近的金属熔化蒸发,在击穿区周围 薄膜电容器 1、金属化薄膜电容器 2、金属箔式电容器3、复合介质薄膜电容器形成无金属区, 重新使电容器的两极间恢复绝缘, 从而使电容器恢复正常工作。 电容 器自愈后容量略有下降,但一般不会影响正常工作。开路失效特性:金属化薄膜电容器失

7、效初期表现为电容量下降、损耗值增加或 等效串联电阻增大;严重失效后,电容量降为零,电容器成开路状态。一般不会因金 属化薄膜电容器失效而扩大故障范围或导致其它器件损坏。金属化薄膜电容器 为无感卷绕,与其它类 薄膜电容器 相比有体积小、容量大、 能自愈、开路失效、一致性好、等效串联电感小等特点。根据薄膜介质的不同可分为 聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯等 非极性有机介质电容器 和聚酯(涤纶 、 聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜等 弱极性有机介质电容器 。 非极性有机介质电 容器 与 弱极性有机介质电容器 相比, 损耗更低、 介电常数更小。 目前常用的有机金属 化薄膜电容器有:聚丙烯电容器、聚

8、酯(涤纶电容器、聚碳酸酯电容器、聚苯硫醚 电容器等几种,下面针对这几种电容器的特性作对比性的介绍供选型时参考。聚丙烯电容器 :它是非极性有机介质电容器中的优秀类型之一,机械强度高, 耐温高,吸收系数小,有优良的的高频绝缘性能,电容量、损耗角正切在很宽频率范 围内与频率变化无关。 介电强度随温度升高而有所增加, 电容量、 损耗角正切随温度 变化很小。容量随温度升高而降低(负温度系数电容器 ,可与正温度系数电容器组 合使用,满足温度系数要求很小的电路。几乎可以用于 10MHz 以下、没有特殊要求 的所有交、直流电子电路和高压滤波、储能及脉冲电路。聚酯(涤纶电容器 :它是弱极性有机介质电容器中应用最

9、普遍的类型之一, 聚酯薄膜具有良好的介电性能,机械强度高,吸水率较低,耐温高,容量体积比大; 但损耗角正切和吸收系数大,不宜作中、高频电路的交流电容器。 tg 随频率变化较 大, 多用于对 tg 要求不高, 频率较低的低频段电路 (交流频率最好不要超过 10KHz , 如旁路(去耦 、直流及脉动电路。聚碳酸酯电容器 :它具有较好的电性能,在相当宽的温度范围内,仍然保持电 性能不变, 可以使用的温度范围从 -55到 125。 电容量从常温至 85变化很小, tg 随温度升高而下降, 是极性介质中 tg 较小的一种。 聚碳酸酯电容器的频率特性较 聚酯电容器好,当频率增加到 10KHz 以后,电容量

10、基本保持不变。 tg 的变化与一 般电容器不同, 随温度的增加反而下降, 因此可以用于 高温 及 交流场合 。 由于其电容 量及 tg 随频率和温度的变化都很小,因此主要用于信号稳定性和精度要求较高的中、低频交流电路(交流频率最好不要超过 100KHz ,如振荡、精密定时、移相、 保持(采样保持电路和积分电路 、滤波等电子电路。聚苯硫醚电容器 :它具有优良的电性能,在很宽的温度范围内,保持电性能不 变,可以使用的温度范围从 -55到 125。电容量从 -30至 105变化很小,聚苯 硫醚电容器的温度特性比聚碳酸酯电容器好, 在 105以下聚苯硫醚电容器的 tg 比 聚碳酸酯电容器小,特别适合高

11、温场合。在 100KHz 以下,聚苯硫醚电容器的频率特 性比聚碳酸酯电容器好, tg 要小得多。 聚苯硫醚电容器 综合性能比 聚碳酸酯电容器 优异, 可 全面取代 聚碳酸酯电容器的应用。 主要用于稳定性要求较高的中、 低频交流 电路(交流频率最好不要超过 500KHz 和要求长期高温工作的环境。如振荡、精密 定时、移相、保持(采样保持电路和积分电路 、滤波等电子电路和发动机、沙漠、 油田等高温恶劣环境。二、金属箔式电容器金属箔式电容器是用很薄(微米级的有机薄膜做介质,用很薄(微米级的 金属铝箔做电极,通过切膜、卷绕、定形、喷金、封装而成。其电性能决定于选用的 有机薄膜介质, 选用原则基本与金属

12、化薄膜电容器的选用原则相同, 区别在于其电流 有效值和峰值电流更大,抗冲击电流能力更强, dV/dt更高。主要用于谐振电路,强 信号振荡电路,大能量耦合传输电路,脉冲充、放电电路,高 dV/dt电路等。三、复合介质薄膜电容器复合介质薄膜电容器用两种或两种以上较薄(微米级的薄膜做介质,用很薄 (微米级的金属铝箔做电极,通过切膜、卷绕、浸注、定形、封装而成。这一类电 容器属于特种电容器, 需要根据用户的特征参数专门开发和设计, 主要用于高温环境、 大冲击电流、高电压、高 dV/dt、低气压等特殊应用场所。如发动机点火电容,激光 储能电容、行波管高压滤波电容、飞行器点火电容、高压储能电容等。以上介绍

13、的是按介质特性选择电容的一些参考 ,介质特性决定了该类电容器的 应用频率范围及适合的工作环境条件,是选择电容器的重要依据之一 。但同样介质 的电容器,由于各厂家的技术标准,工艺流程,管理水平的差异,质量差距很远,各 项电气性能指标甚至成数量级的差距。 选型时需要仔细阅读产品资料, 并作适当对比。 下面介绍选型时需要关注的另两个分类方法:一、 按外包装材料分类 :1、 金属外壳封装 :气密性好,防潮能力强,强度高,抗辐照,抗电磁干扰能力 强,生产工艺复杂,成本高,适用于有特殊环境要求和安装固定要求的场所; 2、 塑料外壳封装 :密封性好,防潮能力较强,强度高,抗腐蚀,生产工艺较复 杂,成本较高,适用于有较高环境要求和安装固定要求的场所;3、 树脂硫化封装 :密封性较好,防潮能力较强,强度较高,抗腐蚀,自动化程 度高,一致性好,适用于批量小体积扁形封装;4、 包绝缘胶带环氧封装 :有一定密封性和防潮能力,成本较低,适用于要求场 强均匀,电流较大的普通使用环境。二、 按引出线方式分类1、 轴向引线 :需要折弯后与电路板焊接,端头应力