Sprawdź, jak działają kondensatory MLCC i jakie są ich zalety. Budowa kondensatora MLCC Kondensator to element, który przechowuje energię w polu elektrycznym. Jednym z najpopularniejszych typów kondensatorów jest MLCC (multilayer ceramic capacitor), czyli wielowarstwowy kondensator ceramiczny. Kondensator MLCC zbudowany jest z ceramicznego korpusu, który zawiera w sobie dwa zestawy zachodzących na siebie okładek. Są one elektrycznie odseparowane przez materiał dielektryczny.

Materiał dielektryczny jest najważniejszym elementem kondensatora, który determinuje ostateczny zakres pojemności, napięcia pracy oraz szereg innych parametrów danej serii.

Budowa kondensatora MLCC

Pojemność takiego kondensatora opisana jest wzorem:

Wzór na pojemność kondensatora, gdzie:

e
– przenikalność dielektryka

E0
– przenikalność próżni

n
– ilość warstw kondensatora

s
– powierzchnia okładki

d
– odległość między elektrodami

Rzeczywisty model kondensatora

Omawiając temat kondensatora nie możemy niestety ograniczyć się jedynie do samej pojemności. Model zastępczy rzeczywistego kondensatora przedstawiono powyżej i składają się na niego aż cztery elementy:

L_ESL – indukcyjność szeregowa kondensatora, którą należy uwzględnić przy obwodach wysokich częstotliwości.

R_ESR – rezystancja wewnętrzna kondensatora, która generuje straty w formie ciepła, czyli grzania się kondensatora w czasie pracy.

R_L – rezystancja reprezentująca ścieżkę, którą płynie prąd upływu.

C   – pojemność kondensatora.

Dielektryk

Obecnie do budowy MLCC wykorzystuje się materiały oparte o tytanian baru (BaTiO3) lub cyrkonian wapnia (CaZrO3). Dodając inne pierwiastki lub związki chemiczne można wpływać na właściwości dielektryka. Dzięki temu można uzyskać dielektryk o wyższej przenikalności lub o większej stabilności temperaturowej.

W przypadku MLCC stosowane są dwie klasy kondensatorów ceramicznych, które różnią się składem chemicznym dielektryka oraz właściwościami.

Klasa 1

Jest to klasa przeznaczona do aplikacji wymagających stabilności i niskich strat. Do wytwarzania tych kondensatorów stosuje się mieszankę składającą się z CaZrO3 oraz szeregu innych związków chemicznych. Taki dielektryk charakteryzuje się przenikalnością niższą w porównaniu do klasy drugiej, ale wyższą stabilnością w szerokim zakresie temperatury pracy. Najpopularniejszym dielektrykiem klasy 1 jest NP0 (C0G), który zawiera rzadkie metale (np. neodym i samar). Dielektryk ten może pracować w temperaturach między -55oC i +125oC, utrzymując zerowe zmiany pojemności.

Klasa 2

W tej klasie dostępnych jest wiele różnych dielektryków, które składają się w 90-98% z BaTiO3. Przenikalność elektryczna dielektryków drugiej klasy jest znacznie wyższa od dielektryków klasy pierwszej, co przekłada się na wyższą pojemność kondensatorów.