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標題: 貼片電容的基礎知識及細節 [打印本頁]

作者: 51黑fan 時間: 2016-1-31 20:54
標題: 貼片電容的基礎知識及細節
我們常說的貼片電容，一般指貼片瓷片電容，其材料為高絕緣高介電常數的介質，外形如圖

需要注意的是，瓷片電容焊盤與電容介質之間不是很牢固，有些板子比較薄，PCB上焊了電容后，很容易出現板子變形導致電容焊盤與電容介質斷裂，這種表面上看不出來，實際上已經損壞。還有一些多塊PCB拼版的，分板的時候用手攀，也會導致電容損壞，尤其100nF0402電容，曾出現多次問題。

內部結構，是由多層的電極相互疊起來。

電容常用的封裝為0402、0603、0805三種。
0402目前最大容量1uF，據說也有2.2uF
0603目前最大容量10uF
0805目前最大容量22uF
以上是電容封裝選型必須要知道的，并且在最高容量下，耐壓一般都是很低的，只有6V附近，并且價格比較高，接近于鉭電容，具體參數請參考相關型號的文檔。

電容的容量不是一個常數，而是變化的，它的電容的容量值跟當前溫度、當前的直流電壓有關、還跟用什么類型的介質材料有關。
下圖為X5R與Y5V兩種材料之間的溫度與容量之間的差別，藍色線為X5R，紅色線為Y5V

直流電壓不同，而容量不同，一般的講，直流電壓越高，電容值降低，并且這個跟材料有很大的關系，

電容的頻率特性如下圖，電容等效為電阻電容電感的串聯，因為有導線，就有電阻，有長度，就有電感，有壓差就有電容。高頻下，核心是利用電容的諧振頻率，所以一個電容的諧振點非常重要，這是高頻的基礎。

在高頻下，一般用到電容的三個特征：
1：利用諧振點進行帶通耦合信號：比如33pF電容的諧振點為1256MHz,對應阻抗為0.15，它在900MHz下阻抗為2.61，1800MHz下阻抗為2.87，比如旋風001手機開發模塊，因為是雙頻，要支持900和1800MHz，所以取33pF作為帶通耦合器就非常合適。
2：利用諧振點吸收退藕電源干擾：還是33pF，在旋風001手機開發模塊上，作為電源退藕大量使用，因為手機本身會產生900和1800兩個頻率，分布在各個電源、信號上，需要用33pF把這個信號吸收掉，以免干擾別的設備，尤其是音頻mic部分。
3：匹配：與電感一起實現阻抗匹配，這個時候就不是采用諧振點了，而是利用它的電容或者電感特性，因為超過電容諧振點，電容就變成了電感。

實際意義上講，在高頻下，電容跟電感是相互轉換的，這個完全取決于工作頻點，所以大家不要拘泥于是電容還是電感，只是知道這是一個曲線即可。

電容一般有四種材料
1：C0G  這個材料性能最好，電容穩定可靠，但容量比較小，適合做高頻小容量電容。以0402為例，從0.5pF~1nF
2：X7R  這個材料性能不錯，電容穩定性也可以，但容量中等偏下，適合做高頻中容量電容。以0402為例，從220pF~100nF
3：X5R  這個材料容量可以做大，電容穩定性還可以，適合做大容量電容,適合做大容量電容。以0402為例，從56nF~1uF
3：Y5V  這個材料容量可以做大，電容容量范圍寬，穩定性差，適合做大容量電容。以0402為例，從2.2nF~1uF

以上從性能上講C0G > X7R > X5R> Y5V
本人不建議用Y5V，用萬用表測1uF電容，估計容量只有0.6uF，因為他的電壓、溫度指標太差了，不知道的還以為是假的。C0G大量使用在高頻上，首選推薦，其次是X7R或者X5R。

具體細節，請下載創易提供的murata電容電感參數工具

在嵌入式領域，一般電源退藕都用到0.1uF，也就是100nF，這個的基本原理也是電容的諧振點，比如0805100nF電容的諧振頻率是23MHz,在大部分的MCU頻率范圍內，其實之前提的0.1uF這個概念是不準確的，因為現在電容，不同的封裝，其諧振點都是不同的，所以應該這么選擇：
假如一顆ARM的工作頻率是70MHz，選擇的是0805的電容，那么用電容電感參數工具查，可以找到10nF是它的諧振點，這個時候就應該選擇10nF，而不是100nF，當然不放心，可以兩個都放，多放幾個也可以。

一般的講，開關電源還有LDO輸出都建議用瓷片電容，，瓷片電容的高頻性能非常好，介質損耗也比較低，尤其是它的諧振等效串聯電阻ESR非常小，比如33pF，諧振下等效電阻只有0.15歐姆，這個是電解電容，包括鉭電容所無法比擬的，并且基本上沒有漏電流這一說，還沒有極性。以前瓷片電容容量做不大，所以往往需要一個瓷片電容并聯一個鉭電容，現在瓷片電容容量做的接近小容量的鉭電容，所以很多都直接用瓷片電容代替。并且加上瓷片電容本身電感量特別小，高頻性能好，很多電源退藕，都直接用一個10uF的瓷片電容就搞定了，沒必要再并聯一個100nF之類，因為這個時候，諧振點意義不大了，0805封裝10uF電容在10MHz下的阻抗為0.03歐姆，100MHz下阻抗為0.32歐姆，1000MHz下阻抗為3.2歐姆，從這些數據來看，只要100MHz以下功率不太大的話，都沒必要并聯一個諧振頻點的小電容。

需要注意一點的地方就是很多朋友在布線的時候，比如雙面板，很多人都知道退藕電容要靠近器件，引線盡可能短，但他們往往布線的時候忘記考慮電容的地焊盤的回路，一般我們把PCB的底面作為一層地來參考，所有的正面的地焊盤必須要打過孔到主地上，這一點必須記住，不然地回路太長，這個電容就毫無意義，好東西也會因為設計布線的問題糟蹋了。這個問題，很多很有經驗的PCB工程師都會犯這個錯誤

在RFID應用中，尤其是高頻RFID，13.56MHz的電路輸出部分電路

用到的幾個諧振的電容如C212、C213、C214，一定要選擇大的封裝，最好是0805，其次是0603，不能選擇0402封裝，主要這個電壓比較高，達到了50V，頻率也比較高13.56MHz，電流比較大，達到上百mA。電容畢竟有介質損耗，會發熱，若封裝選擇太小，發熱太高，會導致電容失效，所以一定要選擇合適的封裝。

作者: 菲菲-- 時間: 2025-9-25 15:19

貼片電容常見介質材料是C0G/NP0，X7R、X5R，C0G/NP0的介電常數低，溫度穩定性好，損耗角正切小，適合高頻，但容量可能較小，成本高，X7R和X5R雖然容量大，但損耗可能更高。國瓷電容有F系列的新材料的陶瓷貼片電容器，在1GHz內產品特性和C0G（NP0）也比較相近，比C0G/NP0能辦到的容值更大，損耗比X7R、X5R小

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