我们已经知道，电容器是用来“装” 电 的“容器”。 但或许你不知道，最开始时，这个“装”电的“容器”真的是个瓶子！ 这个瓶子被称为—— 莱顿瓶 。 它是 1746 年 在莱顿城发明的， 美国的本杰明 . 富兰克林还用莱顿瓶“装”到风筝从“天”上引下来的“电”。 它是一个瓶里瓶外分别贴有锡箔的玻璃瓶，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球。 后来人们发现： 只要两个金属板中间隔一层绝缘体就可以做成电容器装电，并不需要做成瓶子那样的结构。 最简单的电容器——平板电容器 很明显，莱顿瓶就是一个以瓶子玻璃为电介质，锡箔为电极的电容器，全部电荷是由玻璃本身储存着的。 在平板电容器结构中，电容器装电的能力与电介质材料类型、介质厚度和电极正对面积有关。 可是看出： 电介质 介电常数 越大，电容器容量越大； 正对电极面积越大，电容器容量越大；电介质厚度越薄，电容器容量越大； 电介质及高介电常数材料的寻找 自然界中的 云母片 首先被利用起来 但云母介电常数太低了，约为 6 ~ 7 ， 能做到的容量很低，几乎都是“pF”级别。 后来是 二氧化钛 TiO2被大规模用于电容器制造 二氧化钛的介电常数较高，约100左右，电容器的容量可以做到“nF”级别了。 强介电材料 BaTiO3 的发现和使用 1942 年由美国、前苏联学者发现。 BaTi03具独特的ABO3型 钙钛矿结构 ： 随着温度的变化，BaTIO3有一系列的相变过程，其单晶介电常数与温度引起的相变密切相关。 BaTIO3单晶介电常数大小与晶体轴方向有很大关系。 在室温时,它有很强的压电铁电性,并表现出较强各向异性。 当温度高于120℃时，BaTIO3晶体属于立方晶系,压电铁电性能消失。120℃称为居里温度。 在BaTIO3多晶体或陶瓷中，因晶胞主轴取向不同，其介电常数与温度的关系与单晶体的不同。 BaTIO3陶瓷介电常数很高，尤其是在120℃时，介电常数可高达10000。 使用BaTIO3陶瓷介质材料制作电容器，可以做到“μF”级！ 但纯BaTIO3陶瓷制作的电容器，其容量温度特性曲线变化很大，不能满足EIA X7R特性要求。 X7R ： -55 ℃ ~+125 ℃温度范围内，容量变化率不超过±15% 。 BaTiO3的掺杂改性 人们研究发现，向BaTiO3中掺入某些元素，其温度曲线会被展平，展宽，温度稳定性更好。 通过控制掺杂的成份比例，可获得符合X7R特性要求的电介质材料。 电容器的制造开始进入BaTiO3时代，人们大量使用BaTiO3掺杂改性，制造圆片电容器。 到了80年代，美国人用多层片式结构设计制造电容器——MLCC，可以很小的体积获得很大的电容量。 BaTiO3的应用让X7R MLCC成为量最大的系列产品。 在 MLCC 应用方面，各大MLCC厂家均对钛酸钡制备及掺杂改性做了大量的研究工作，形成各自独特的符合X7R特性要求的陶瓷介质材料。 所以，可以从容量温度曲线TCC曲线识别MLCC的生产厂家。 (TCC:Temperature Capacitance Characteristic）TCC曲线与钛酸钡制备控制工艺、掺杂改性配方及烧成工艺均有关。 细小、均匀及结构完整的晶粒，不但具有高的介电常数、低的介电损耗、高的耐电压强度，而且介电温度特性能更宽平。 晶粒大小对TCC曲线的影响 掺杂配方的影响 以BaTiO3为基，通过微量掺杂，掺入稀土元素如Y、La等，碱土元素Ca、Mg等，过渡金属元素Ni、Cr等可得到介电特性不同的陶瓷介质材料。 高介电常数和高温度稳定性，两者犹如鱼与熊掌不可兼得。使用高介电常数介质材料设计制造MLCC，单位电容量成本更低。应根据实际环境温度要求，在不同特性的MLCC选择符合要求的品种。 选购超大容量 X7R MLCC时，别让 X5R“ 忽悠”了！ 超大容量 MLCC 一般是额定电压低，静电容量高，接近毫法（mF）级。 早年以银钯金属为内电极在制作大容量 MLCC 时，易出现分层问题，且成本很高，所以当下大容量 MLCC 均使用贱金属镍（Ni）作内电极与钛酸钡陶瓷匹配制作。 MLCC 芯片高温烧结时，即使在还原气氛（N2/H2）下，易于氧化的镍（Ni）仍然有相当数量被氧化，扩散进入钛酸钡陶瓷晶粒中。 镍（Ni）对钛酸钡陶瓷影响主要体现在“移峰”作用。 对低压高容 MLCC ，因使用薄介质（薄至 1μm），镍（Ni）氧化扩散很容易完全渗透陶瓷介质体，对 TCC 影响很大，高温时（85~125 ℃），容量下降很大，超过±15 % 的范围。 所以低压高容 MLCC 一般只能满足 X5R 特性，不能满足 X7R 特性。 极个别世界领先的 MLCC 厂家，如太阳诱电、 TDK ，在钛酸钡制备、掺杂改性和还原烧结控制上等方面做了高技术控制，能在 X7R 低压高容 MLCC 上取得技术垄断。 目前成熟量产低压高容 X7R 产品的极限容量如下： 尺寸 6.3V 10V 16V 25V 50V 0603 4.7μF 2.2μF 2.2μF 1μF 1μF 0805 10μF 10μF 10μF 4.7μF 2.2μF 1206 22μF 22μF 22μF 10μF 4.7μF 1210 47μF 47μF 22μF 22μF 10μF 标称容量超出上表所列示的，通常是 X5R 或 X7S 特性的产品。 超高容 X7R-MLCC 绝对是“千锤百炼”出来的高技术产品，是 MLCC 技术金字塔顶上的明珠。 官微 加入群聊