貼片電容溫度特性Tcc詳解

貼片電容的溫度系數(shù)問題在也是部分工程師需要了解的一個(gè)基本參數(shù)。以下就貼片電容溫度系數(shù)的計(jì)算公式說起，并列表說明了常用一類和二類電容溫度系數(shù)不同的材料原因以及溫度系數(shù)表示方法表格。從而對(duì)理解溫度特性Tcc給出一個(gè)比較完整的說明。如有其它疑問，請直接登錄風(fēng)華電容代理商m.tiganxie.com.cn官方網(wǎng)站咨詢在線客服，或致電400-888-5058咨詢。

A.什么是貼片電容溫度系數(shù)（容量一溫度特性）：

通過調(diào)整配方將居里點(diǎn)尖峰移至室溫附近的高K介質(zhì)在25°C時(shí)展現(xiàn)出極高的介電常數(shù)， 但同時(shí)，不管是升溫還是降溫，K值都會(huì)出現(xiàn)非常大的變化。而低K介質(zhì)，其配方系統(tǒng)使得 居里尖峰被壓低和寬化，因此能如人們所希望的那樣表現(xiàn)出更佳的穩(wěn)定性。

I類瓷的溫度系數(shù)（T.C.)用ppm/C表示，而II類瓷用％AC。測量溫度系數(shù)的方法是 將片式電容器樣品置于溫度可控的溫度實(shí)驗(yàn)室或“T.C.”實(shí)驗(yàn)室中，精確地讀取不同溫度（通 常為-55C、25C、125C)下的電容量。顯然，精密的夾具和測試儀器就變得非常重要了， 特別是測量小電容量時(shí)，其ppm/C數(shù)值非常小，容量較基準(zhǔn)值的變化往往遠(yuǎn)小于1皮法。 由于存在去老化性，因此在測高K的II類介質(zhì)時(shí)就必須注意。如果在加熱過程中對(duì)去老化的 樣品進(jìn)行測量，其T.C.結(jié)果肯定是錯(cuò)誤的；所以T.C.測量必須在對(duì)電容器去老化后至少一個(gè) 小時(shí)才能進(jìn)行。

采用下面的表達(dá)式就可以計(jì)算出任何給定的溫度范圍內(nèi)I類介質(zhì)的溫度系數(shù)，單位為 ppm/C:

T.C.(ppm/℃) = [(C2 - Ci) / Ci(T2 - Ti)]10⁶

這里：Ci = Ti下的電容量 C2 = T2下的電容量 且 T2> Ti 舉例：某一樣品的電容量測量值如下：

-55℃下1997 pF，25℃下2000 pF，125℃下2004 pF 則-55℃到25℃范圍內(nèi)的T.C.斜率為：

T.C. = [ (2000-1997) 10⁶] / 1997[25-(-55)] = 18.7 ppm/℃ 25℃到125℃范圍內(nèi)的TC.斜率為：

T.C. = [ (2004-2000) 10⁶] / 2000(125-25) = 20.0 ppm/℃

II類介質(zhì)的溫度系數(shù)是以在室溫基準(zhǔn)值上變化的百分?jǐn)?shù)來表示的，其變化量較線性介質(zhì)大了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

B.貼片電容介質(zhì)的分類

I類介質(zhì)由于其采用非鐵電配方，以TiO2為主要成分（介電常數(shù)小于150)， 因此具有最穩(wěn)定的性能。通過添加少量其他（鐵電體）氧化物，如CaTiOs或SrTi〇3，構(gòu)成 "擴(kuò)展型"溫度補(bǔ)償陶瓷則可表現(xiàn)出近似線性的溫度系數(shù)，介電常數(shù)增加至500。兩種類型 的介質(zhì)都適用于電路中對(duì)穩(wěn)定性要求很高的電容器，即介電常數(shù)無老化或老化可忽略不計(jì)， 低損耗（DF<0.001，或?qū)τ跀U(kuò)展型T.C.介質(zhì)DF<0.002)，容量或介質(zhì)損耗隨電壓或頻率的變 化為零或可忽略不計(jì)以及線性溫度特性不超出規(guī)定的公差。

用“字母-數(shù)字-字母”這種代碼形式來表示I類陶瓷溫度系數(shù)的方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用， 并被美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA)標(biāo)準(zhǔn)198所采用。

a b c d e f 溫度系數(shù)的有效數(shù)字 (ppm/C) a列的代碼 a列的乘數(shù) c列的代碼 誤差范圍 (ppm/C) e列的代碼 0.0 C -1.0 0 30 G 1.0 M -10 1 60 H 1.5 P -100 2 120 J 2.2 R -1000 3 250 K 3.3 S -10000 4 500 L 4.7 T +1 5 1000 M 7.5 U +10 6 2500 N   +100 7     +1000 8     +10000 9

片式電容器中最常用的I類介質(zhì)是C0G，溫度系數(shù)為0 ppm/°C±30 ppm/°C

MIL標(biāo)準(zhǔn)中的NPO (負(fù)一正一零)，其具有很平的溫度系數(shù)。

實(shí)際測量的溫度系數(shù)并非符合完美的線性關(guān)系，但只要其數(shù)值不超出E1A代碼最后一個(gè) 字母所規(guī)定的公差范圍就可以接受：

舉例：

C0G -0 ppm/°C±30 ppm/C (N220)

S2L -330 ppm/C±500 ppm/C (N330)

U2J -750 ppm/°C 土 120 ppm/C (N750)

M7G -100 ppm/C±30 ppm/C (P100)

II類介質(zhì)由節(jié)H中所介紹的鐵電體所組成。這類介質(zhì)的介電常數(shù)比I類介質(zhì)高得多，但 其性能隨溫度、電壓、頻率和時(shí)間變化的穩(wěn)定性較差。由于鐵電陶瓷性能的多樣化，有必要 根據(jù)溫度特性將此類介質(zhì)分為兩個(gè)亞類。
“穩(wěn)定的中K” II類瓷，以25C為基準(zhǔn)，在-55C到125C的范圍內(nèi)最大溫度系數(shù)為土 15%。此種介質(zhì)的介電常數(shù)在600到4000之間，與EIA中X7R的性質(zhì)相符。
“高K” II類瓷，溫度系數(shù)超出X7R的水平。這種高K介質(zhì)的介電常數(shù)高達(dá) 4000?18000，但溫度系數(shù)曲線非常陡峭，原因在于居里點(diǎn)移動(dòng)到室溫附近，出現(xiàn)了最大的 介電常數(shù)。

a	b	c	d	e	f
下限工作溫度℃	a列的代碼	上限工作溫度℃	c列的代碼	最大容量變化率 ±%AC	e列的代碼
+10	Z	+45	2	1.0	G
-30	Y	+65	4	1.5	H
-55	X	+85	5	2.2	J
		+105	6	3.3	K
		+125	7	4.7	L
		+150	8	7.5	M
				10.0	P
				15.0	R
				22.0	S
				+22-33	T
				+22-56	U
				+22-82	V

用于片式電容器制造的最普遍的中K材料為X7R(-55C到125C內(nèi)A C最大值土 15%)。 而對(duì)于高K類材料，Z5U (+10C到+85C內(nèi)A C最大值+22%?-56%)和Y5V (-30C到+85℃^A C最大值+22%?-82%)最為常用。（本文鏈接：http://m.tiganxie.com.cn/tech/2689.html）