片式电容器

线路形式

　　1)片式二端电容器二端形式的片式电容器是使用最普遍的片式电容器，这里以日本村田制作所产品为例给说明。

　　村田的片式电容器产品极其丰富，有一般的去耦和滤波用电容器(规格多、容量大，还有排容产品)，以及频率控制、调谐和阻抗匹配用电容器(带温度补偿)，高速和高频电路去耦用电容器(低电感和低电阻)，中、高压转换用电容器(高电压、大容量)，交流电路用电容器(符合安规要求)以及汽车传动与安全设备专用电容器等等。用户可根据不同需要予以选择合适的电容器。

　　下面是村田制作所的GRM15／18／21／31系列的片式电容器。

　　①GRM18／21／31系列片式电容器适合于波峰及回流焊接；GRM15系列片式电容器只适合回流焊接。

　　②GRM1 5／18／21／31系列片式电容器备有长×宽×厚度为1．0×0．5×0．5mm至3．2×1．6×1．6mm的多种尺寸可供选用。

　　③GRM15／18／21／31系列片式电容器的适用电压包括6．3V、10V、16V、25V、50V、100V。200V和500V等多个等级；根据使用的介质材料分，有COG至Y5V等多种片式电容器可以选择。

　　④GRM15／18／21／31系列片式电容器可用在一般用途的电子设备中。

　　村田制作所还生产一种排容，在一个器件中有2至4个电容，尤其适合在单片机的总线上使用。

　　2)片式三端电容器我们平常使用的陶瓷圆片电容器作为旁路电容，可以将高频干扰短路到地，达到抗干扰的目的。但是电容器的引线电感及电容内部的剩余电感却限制了它的高频特性发挥。

　　电容器的插入损耗一开始随频率增加而增加，直至达到自谐振频率(等效电感与电容的串联谐振)，插入损耗也达到值。此后，由于等效电感的感抗增大，使插入损耗开始下降。

　　为了在高频时也有较好的旁路作用，必须让旁路电容的自谐振频率也较高，所以电容器的引线不能长。另外，旁路电容也不是越大越好，电容大，自谐振的频点偏低。所以，的办法是通过试验来选择合适的电容，尽可能让要抑制的干扰频率与自谐振点一致，以便使担当滤波的电容器带来的插入损耗为。

　　由于普通的两端电容有引线电感，所以总的剩余电感较大，自谐振点也比较低。为了改进普通引线式电容器的自谐振、且自谐振频率偏低的问题，村田制作所曾发展了一种引线式三端电容器。与两端电容相比，这个电容的上引线化成了两根(所以三端电容有三根引线)。三端电容器的这两根上引线化成了信号传输线的一部分，于是引线电感与电容器变成了一个“LC”滤波器。正是三端电容器巧妙地利用了引线电感，使得三端电容器对干扰的抑制作用更好。三端电容器也有自谐振问题，为了限度地限制这个问题，使用时三端电容器接地的这根引脚的长度应该受到限制。

　　应该说片式二端电容器的出现对于改进普通引线式电容器的自谐振问题是很有好处的，因为片式二端电容器的引线长度得到了限度缩减。但由于电容器内部的构造，并不能够消除内部电极的残留电感，这样当频率达到使电容器的容抗XC同残留电感的XL的值相等时，二端电容依然会产生自谐振。由于自谐振频率的存在，当噪声的频带超过自谐振频率之后，噪声的抑制效果会急速下降。但是与普通有引线的二端电容相比较，还是有很大改进。

性能参数

　　在交变电压的作用下，电容器并不是以单纯的电容形式出现，它除了具有电容量以外，还存在一定和电感和电阻。在频率较低时，它们的影响很小可以不予考虑；随着工作频率的得高，电感和电阻的影响不能忽视，严重时可能会使电容器失去作用。

　　因此，我们一般用四个主要的参数来衡量片式电容的一般电性能：电容量（Capacitance） 、损耗角正切（Dissipation Factor） 、绝缘电阻(Insulation Resistance)、耐电压(Dielectric Withstanding Voltage)。

　　一、电容量（C）

　　电容量的大小表示电容器贮存电荷的能力。一般用 HP 电桥测试。两层平行金属极板中的陶瓷介质能贮存电荷能是因为陶瓷介质具有一种特殊的物理特性：电极化（简称极化） 。从电学的角度来看，一般导体，例如金属和电解质，其原子和分子对周围电子的束缚力很小，我们称这些电子为自由电子（或叫自由电荷） 。在电场的作用下，自由电子将沿电场力的方向作定向运动，形成电流。但在陶瓷介质中，原子、分子中正负电荷却以其价健或离子健的形式存在，相互间强烈地束缚着，我们称之为束缚电荷。在电场的作用下，这些正负电荷只能作微观尺度上相对位移。由于电荷的相对位移，在原子、分子中就产生了感应偶极矩，我们称之为极化。在外电场的作用下，偶极分子将沿电场方向定向偏转，从而在陶瓷介质的表面形成相应的感应电荷。

　　二、绝缘电阻（ＩＲ）

　　完全不导电的绝缘体是没有的。在电介质中通常或多或少存在正、负离子，这些离子在电场作用下将定向迁移，形成离子电流，我们称之为体内漏电流。通常，在电容器的表面，也会或多或少地存在正负离子，这些离子在外电场的作用下，会发生定向迁移，形成表面漏电流。因此，电容器的漏电流是陶瓷介质中体内漏电流与芯片表面的漏电流两部分组成。我们把加在介质两端的电压和漏电流之比称之为介质的绝缘电阻。

　　三、损耗（ＤＦ）和品质因数（Q）

　　在外加电压作用下，单位时间内因发热而消耗的能量，叫电容器的损耗。理想的电容器把从电源中得到的能量，全部贮存在电容器有介质中，不发生任何形式的能量消耗， 事实上电容器在外加电压的作用下是要消耗能量的，介质漏电流，缓慢极化（电偶极矩在电场作用下发生偏转） ，内外电极金属部位的等效电阻都会消耗一部分能量，形成电容器的损耗。过高的电容器损耗会产生热量使电容器温度升高，造成电路工作状态不稳定，加速电容器的老化。

　　四、耐电压（DWV）

　　电容器的耐电压性能就是指电容器的陶瓷介质在工作状态中能够承受的电压，即击穿电压，也就是电容器的极限电压。电容器的标称电压即电容器的工作电压，标称电压一般是相对于直流来说的。而电容器的耐电压常规也是相对直流来说的，但有时也常用交流来表示。一般来说，电容器的标称电压远远低于其瓷介的耐电压。因为， 在实际的工作过程中，电容器除了两端时时要承受的直流电压外，另外常有脉冲交流电压存在，而这个交流电压的峰值常常远远高出工作过程中的直流电压。因此，我们标称电压远远低于芯片的耐电压。

发展方向

　　为了满足电子设备的整机向小型化、大容量化、高可靠性和低成本方向发展的需要，片式电容本身也在迅速地发展：种类不断增加，体积不断缩小，性能不断提高，技术不断进步，材料不断更新，轻薄短小系列产品已趋向于标准化和通用化。其应用正逐步由消费类设备向投资类设备渗透和发展。

　　此外，片式电容还在朝着多元化的方向发展：

　　①为了适应便携式通信工具的需求，片式电容器正向低电压、大容量、超小和超薄的方向发展。

　　②为了适应某些电子整机(如军用通信设备)的发展，高耐压、大电流、大功率、超高Q值、低ESR型的中高压片式电容器也是目前的一个重要的发展方向。

　　③为了适应线路高度集成化的要求，多功能复合片式电容器正成为技术研究热点。

选用

　　电容器因为具有“隔直通交”的特性，同时它是一个储能的元件，因此在电路中常有功用有以下几个方面：

　　1、 储能交换

　　这是电容器最基本的功用，主要是通过它的充放电过程来产生和施放一个电能。这主要是以大容量的Ⅱ类电容器为主，在某些情况下甚至可以代替小型铝电解电容器和钽电解电容。

　　2、 隔直通交（旁路与耦合）

　　由于电容器并非是一个导通体，它是通过交流的有规律的转向而体现出两端带电的现象，因此，在电路中它可以同其它元件并联，使交流通过，而直流被阻隔下来，起到旁路的作用。

　　在交流电路中，电容器跟随输入信号的极性变化而进行充放电，从而使连接电容器两端的电路表现导通的状态，起到耦合的作用。

　　一般说来，与放大器或运放输入端相联电容器的为耦合电容器；与放大器或运放发射极相联的电容器为旁路电容器。

　　两者均以Ⅱ类电容器为主，特别是0.1uF的电容居多。

　　3、 鉴频滤波

　　在交流电路中，对于一个多频率混合的信号，我们可以用电容器将其部分分开，一般来说，我们可以使用一个合理电容量的电容器将大部分的低频信号过滤掉。这主要以高频或超高频电容器为主。

　　4、 浪涌电压的抑制

　　由于电容器是一个储能元件，因此，在电路中，它可以去除那些短暂的浪涌脉冲信号，也可以吸收电路中电压起伏不定所产生的多余的能量。滤波主要以高频产品为主。