硬件电路设计之“电容分类”

本文主要介绍电容的分类，重点介绍陶瓷电容。

电容的分类方式比较多，可以按结构分、按材质分、按用途分、按电解质分、按工作频段分，等等。下面主要介绍两种分类方式：

按材质分：

• 陶瓷电容：稳定性好、高频性能很好、无极性、耐压、耐热、低阻抗、体积小，综合性能好因此使用非常广泛，它可以应用在GHz级别的超高频器件上。

• 薄膜电容：无极性、无感、高频特性好、体积小、耐压。

• 电解电容（铝、钽）：有极性、容量大，用于电源滤波、低频耦合、去耦、旁路等。钽电容耐压能力有限，一般不宜放在板卡的电源输入端，由于电源纹波较大、以及快脉冲、电源过压冲击等影响，钽电容很容易烧毁。

★：液态铝电解电容顶部有个“K”、“X”或“Y”字样的凹槽，这种纹路是故意留下用来防止电容爆炸的。

按用途分：

• 滤波电容：在电源整流电路中，用来滤除交流成分，使输出的直流更平滑。

• 旁路（bypass）电容：给交流信号提供低阻抗的通路；把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除。

• 去耦（decoupling）电容：为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响；把输出信号的干扰作为滤除对象，自身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。

实际使用中陶瓷电容的使用比较广泛，下面就主要介绍一下陶瓷电容。陶瓷电容按频率特性可分为高频、低频、交流陶瓷电容器，下面重点介绍一下高频和低频陶瓷电容。

I类陶瓷电容器（ClassI ceramic capacitor），过去称高频陶瓷电容器（High-frequency ceramiccapacitor），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氧化物（铁电体），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1pF。美国电子工业协会（EIA RS-198）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：

• C表示电容温度系数的有效数字为0ppm/°C

• 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

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：-750ppm/℃±120ppm/℃。

I类陶瓷电容的温度特性表示方法如下表所示：

★：对于C0G，还有一种叫法NP0（零，Negative-Positive-Zero的简写），它是美国军用标准（MIL）中的说法。说明NP0的电容温度特性很好，不随正负温度变化而出现容值漂移。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等也属于NP0电容）。类似的，U2J对应于MIL标准中的组别代码为N750。

II类陶瓷电容器（ClassII ceramic capacitor）过去称为为低频陶瓷电容器（Low frequency ceramiccapacitor），指用铁电陶瓷作介质的电容器，因此也称铁电陶瓷电容器。这类电容器的电容较大，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。

II类陶瓷电容的温度特性表示方法如下表所示：

以上就是针对电容的分类介绍及针对应用最多的陶瓷电容的详细介绍。