贴片电容材质的区别与电容的主要作用

一、贴片电容材质NPO、COG、X7R、X5R、Y5V、Z5U区别

主要是介质材料不同，不同介质种类由于它的主要极化类型不一样，其对电场变化的响应速度和极化率也不一样。在相同的体积下的容量就不同，随之带来的电容器介质的损耗、容量的稳定性也就不同。

介质材料划分按容量的温度稳定性可分为三类：

超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO；

稳定级（II类）的介质材料为X7R、X5R；

能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V、Z5U;

• NPO（COG）是一种常用具备温度补偿特征的片式陶瓷电容。它添充物质是通过铷、钐和一些其他稀缺金属氧化物所组成的。NPO电力电容器是容量和介电损耗最可靠的电力电容器之一。在环境温度从-55℃到+125℃时容量转变为0±30ppm/℃，容量随信号频率转变低于±0.3ΔC。NPO电容器的飘移或落后低于±0.05%。
• X7R电力电容器被称作环境温度沉稳型的陶瓷电容。当温度是-55℃到+125℃时其容量转变为15%，需注意这时电力电容器容量变化是离散系统的。
• X5R电力电容器被称作环境温度沉稳型的陶瓷电容。当温度是-55℃到+85℃时其容量转变为15%。
• Y5V电力电容器是一种有一定环境温度限制通用性电力电容器，正常的操作温度范畴在-30℃---+85℃，相对应的电容容量转变为：+22~-82%，介电损耗 较大4%。
• Z5U电力电容器是一种有一定环境温度限制通用性电力电容器,正常的操作温度范畴在+10℃---+85℃，相对应的电容容量转变为：+22~-56%，介电损耗 较大4%。

  

  二、电容的主要作用

2.1 旁路（Bypass Capacitor） 

        旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。 就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。

        Bypass：英文中有抄小路的意思

        假如POWER受到了一个高频信号的干扰，可能导致IC不能正常工作。此时并联C1电容，由于电容通交流隔直流的特性，频率高的干扰信号通过C1回流到地（抄小路），所以C1起旁路作用。

2.2 去耦（DecoupCing Capacitor）

        去耦，又称解耦。 从电路来说， 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大， 驱动电路要把电容充电、放电， 才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大， 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就是所谓的“耦合”。
        去耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF 等；而去耦合电容的容量一般较大，可能是10μF 或者更大，依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。

        通俗来讲：由于集成电路的工作频率一般比较高，IC启动瞬间或者切换工作频率时，会在供电导线上产生较大电流波动，这种干扰信号直接反馈到Power会使其产生波动。此时C2电容有储能的作用，可以给IC提供瞬时电流，减少IC波动电流对Power的影响。所以起到了去耦作用。

        旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。

2.3 滤波

        从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过。具体用在滤波中,大电容（1000μF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的过程。

2.3-1 滤高频干扰电容的选择

电容器的电容值，应根据电路处理信号的频率，根据以下标准确定即可：

（1） DC～十数MHz：0.1uF。

（2）十数MHz～百数十MHz：0.01uF。

（3）百数十MHz～数百MHz：1000pF。

（4）数百MHz～数GHz：100pF。

宽带宽的放大器中,应取上述多个电容器开联，可以过滤不同频率的干扰信号，小容量的电容在布线时靠近VCC引脚。

2.3-2 为什么容量越小越能滤高频？

        电容靠充放电来导通，形成交流通路，电容越小，充电时间短，放电放的快，能跟上高频频率的变化，所以它只能滤去本频段的高频交流电。各频段的滤波必须使用相应容量的电容。

2.4 储能

        储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150000μF 之间的铝电解电容器（如EPCOS 公司的B43504 或B43505）是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式，对于功率级超过10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。