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贴片陶瓷电容的NPO、C0G、X7R、X5R、Y5V、Z5U辨析

已有 508 次阅读2018-7-9 16:17 |系统分类:嵌入式系统

NPO与X7R、X5R、Y5V、Z5U神马的有啥区别？
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亦不一样。在相同的体积下的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。介质材料划按容量的温度稳定性可以分为两类，即Ⅰ类陶瓷电容器和Ⅱ类陶瓷电容器， NPO属于Ⅰ类陶瓷，而其他的X7R、X5R、Y5V、Z5U等都属于Ⅱ类陶瓷。

什么是Ⅰ类陶瓷，有什么特点？
Ⅰ类陶瓷电容器（ClassⅠceramic capacitor），过去称高频陶瓷电容器（High-frequency ceramic capacitor），介质采用非铁电（顺电）配方，以TiO2为主要成分（介电常数小于150），因此具有最稳定的性能；或者通过添加少量其他（铁电体）氧化物，如CaTiO3 或SrTiO3，构成“扩展型”温度补偿陶瓷，则可表现出近似线性的温度系数，介电常数增加至500。这两种介质损耗小、绝缘电阻高、温度特性好。特别适用于振荡器、谐振回路、高频电路中的耦合电容，以及其他要求损耗小和电容量稳定的电路，或用于温度补偿。

Ⅰ类陶瓷的温度特性怎么表示
Ⅰ类陶瓷的温度容量特性（TCC）非常小，单位往往在ppm/℃，容量较基准值的变化往往远小于1皮法。美国电子工业协会（EIA）标准采用“字母+数字+字母” 这种代码形式来表示Ⅰ类陶瓷温度系数。比如常见的C0G。

C0G代表的温度系数究竟是多少？
C 表示电容温度系数的有效数字为 0 ppm/℃
0 表示有效数字的倍乘因数为 -1（即10的0次方）
G 表示随温度变化的容差为 ±30ppm

计算下来，C0G电容最终的TCC为：0×（-1）ppm/℃±30ppm/℃。而相应的其他Ⅰ类陶瓷的温度系数，例如U2J电容，计算下来则为：-750 ppm/℃±120 ppm/℃。

NPO和C0G是同一种电容吗？
NPO是美国军用标准（MIL）中的说法，其实应该是NP0（零），但一般大家习惯写成NPO（欧）。这是Negative-Positive-Zero的简写，用来表示的温度特性。说明NPO的电容温度特性很好，不随正负温度变化而出现容值漂移。
从前面我们已经知道，C0G是I类陶瓷中温度稳定性最好的一种，温度特性近似为0，满足“负-正-零”的含义。所以C0G其实和NPO是一样的，只不过是两个标准的两种表示方法（当然，容值更小、精度略差一点的C0K、C0J等也是NPO电容）。类似的，U2J对应于MIL标准中的组别代码为N750。

NPO 电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。

什么是Ⅱ类陶瓷，有什么特点？
Ⅱ类陶瓷电容器（Class Ⅱ ceramic capacitor）过去称为为低频陶瓷电容器（Low frequency ceramic capacitor），指用铁电陶瓷作介质的电容器，因此也称铁电陶瓷电容器。这类电容器的比电容大，电容量随温度呈非线性变化，损耗较大，常在电子设备中用于旁路、耦合或用于其它对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中。其中Ⅱ类陶瓷电容器又分为稳定级和可用级。X5R、X7R属于Ⅱ类陶瓷的稳定级，而Y5V和Z5U属于可用级。

X5R、X7R、Y5V、Z5U之间的区别是什么？
区别主要还在于温度范围和容值随温度的变化特性上。下表提示了这些代号的含义。

以X7R为例。
X  代表电容最低可工作在  -55℃
7  代表电容最高可工作在  +125℃
R  代表容值随温度的变化为 ±15%
同样的，Y5V正常工作温度范围在-30℃～+85℃, 对应的电容容量变化为+22～-82%；而Z5U 正常工作温度范围在+10℃～+85℃，对应的电容容量变化为+22～-56%。