各種電容器的溫度特性

本文將對(duì)"靜電容量的溫度特性"進(jìn)行說明。

溫度特性

1. 各種電容器的溫度特性

一般來說，電容器的靜電容量會(huì)隨著使用溫度的變化而變化。變化幅度越小，溫度特性越好；幅度越大，溫度特性越差。當(dāng)電容器使用于溫度較高的汽車引擎室內(nèi)或者南極等寒冷地區(qū)的電子設(shè)備中時(shí)，必須考慮其使用環(huán)境條件來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

具有代表性溫度特性的各種電容器的靜電容量變化率-溫度特性，如圖1所示。

溫度特性良好的電容器有導(dǎo)電性高分子鋁電解電容器（高分子AI）、薄膜電容器（Film）、溫度補(bǔ)償用獨(dú)石陶瓷電容器(MLCC)。導(dǎo)電性高分子鉭電容器（高分子Ta）、高介電常數(shù)獨(dú)石陶瓷電容器（MLCC）在高溫區(qū)域中靜電容量變化變大。

圖1：各種電容器的電容變化率-溫度特性（例）

2.獨(dú)石陶瓷電容器的溫度特性

獨(dú)石陶瓷電容大致分為2類，不同類型的溫度特性不同。

（1）一種是在公共標(biāo)準(zhǔn)中被歸類于種類Ⅰ(Class1)的溫度補(bǔ)償用獨(dú)石陶瓷電容器中，使用了二氧化鈦與鋯酸鈣類電介質(zhì)材料，其靜電容量對(duì)溫度幾乎呈現(xiàn)直線性變化。將溫度發(fā)生的變化稱為溫度系數(shù)，其數(shù)值以每1℃的百萬分之一作為單位（ppm/℃）表示。溫度系數(shù)根據(jù)基準(zhǔn)溫度(IEC，JIS標(biāo)準(zhǔn)中為20℃，EIA標(biāo)準(zhǔn)中為25℃，此處以25℃為基準(zhǔn))中的靜電容量值C25與分類上限溫度（最高使用溫度：設(shè)計(jì)上可連續(xù)使用電容器的最高環(huán)境溫度）中的靜電容量值CT定義得出。

EIA標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了0ppm/℃～-750ppm/℃范圍內(nèi)的數(shù)種靜電容量溫度系數(shù)。關(guān)于代表性材料的溫度特性，如下所示（參考圖2）。適用的JIS及EIA標(biāo)準(zhǔn)的摘錄，如表1所示。

圖2：溫度補(bǔ)償用電容器的電容變化率-溫度特性（例）

表1：溫度補(bǔ)償用獨(dú)石陶瓷電容器的溫度系數(shù)值和公差以及其標(biāo)記

溫度補(bǔ)償用獨(dú)石陶瓷電容器有在-55～+125℃溫度范圍內(nèi)的靜電容量變化溫度系數(shù)最大±30ppm/℃(25℃基準(zhǔn))，與溫度變化幅度小的COG特性產(chǎn)品。原本，溫度補(bǔ)償用獨(dú)石陶瓷電容器就因?yàn)殡娊橘|(zhì)材料，相對(duì)介電常數(shù)較小，存在無法實(shí)現(xiàn)大容量這一產(chǎn)品缺點(diǎn)。

（2）另一種是在公共標(biāo)準(zhǔn)中被歸類于Class2（種類2）的高介電常數(shù)獨(dú)石陶瓷電容器，使用了鈦酸鋇系的介電質(zhì)材料，其靜電容量值對(duì)溫度呈現(xiàn)出不規(guī)則的變化。因此，靜電容量-溫度特性的標(biāo)準(zhǔn)值是針對(duì)基準(zhǔn)溫度（此處以25℃為基準(zhǔn)）的靜電容量值C25，通過適用溫度范圍內(nèi)的靜電容量變化率的最大值與最小值進(jìn)行規(guī)定。（參照式2）。

適用的JIS及EIA標(biāo)準(zhǔn)值的摘錄，如表2所示。分類溫度范圍內(nèi)，包括靜電容量值變化率限制在±15%以內(nèi)的產(chǎn)品(X5R特性品)到容許+22～-82%的產(chǎn)品(Y5V特性品)等多種產(chǎn)品規(guī)格。近年來，靜電容量變化率在±15%級(jí)的X5R特性品的使用比率有增加趨勢(shì)，建議電路設(shè)計(jì)人員謹(jǐn)慎選擇。

表2：高介電常數(shù)型獨(dú)石陶瓷電容器的溫度特性規(guī)格及其標(biāo)記