温度が問題にならない場合、さまざまなセラミック誘電体について何が言えますか

動作周囲温度範囲が25 + -5Cに十分に調整されている回路があるとします。コストの他に、異なるタイプのセラミック誘電体の使用例は何ですか？言い換えると、特定のセラミック誘電体が他のセラミック誘電体よりも優れているか、劣っているアプリケーションは何ですか？一般化できますか？

セラミックコンデンサの文字コードが誘電体の温度依存性を示すことになっていることは知っていますが、これらすべての質問が示唆するように、それについて他に言えることはありますか？

また、パッケージのサイズが寄生成分に影響し、したがって共振周波数とキャップの損失に影響することも知っています。いくつかの誘電体は、より小さなパッケージとより高い電圧では利用できず、多くのセラミックは圧電/マイクロフォニック効果を示します（どれか）。これらの要素すべてをいくつかの経験則に凝縮できますか？

また、製造元のデータシートでは、コンデンサの特定のアプリケーションを想定しているように見えることにも気づきました。たとえば、コンデンサの一部に漏れ、共振、または損失を指定していません。

ただし、周囲温度が要因ではない場合、特定の作業に最適なコンデンサはどれでしょうか。アプリケーション/特定のタイプの自己発熱は問題ですか？

これまでの私の商用回路はすべてコストに敏感ではなかったため、ICデータシートで提案されているように、すべてのセラミックキャップにX7R、X5R、またはNP0を指定するだけです。しかし、これらの提案の背後には、温度依存性以上のものがあるのでしょうか？

キャップの目的にもっと注意を払うべきですか？たとえば、X5R / X7Rをパワーバイパスとレギュレーションだけに使用しますが、信号パスにあるものにはNPxを使用しますか？一般化は可能ですか、それとも（非常に不完全な）製造業者のデータシートを詳細に読む必要がある問題ですか？

要するに。設計中に部品の検索を簡単にするために適用できる一般的な原則はありますか？

— エドガー・ブラウン
ソース

ESRは周波数によって異なります（1 /（w * C）の影響については話していません。つまり、ESRは周波数によってマグニチュードの程度が異なるということです）。DCバイアスにより容量が減少するため、セラミックキャップの大信号モデルは、実際にはコンデンサではありません。マイクロフォニックスが発生する可能性があります（セラミックコンデンサへの機械的衝撃により、キャップに電圧インパルスが発生します）。それにもかかわらず、それらは非常に有用で、非常に広く使用されています。多くのメーカーが将来の生産を6か月以上売り切っているので、現時点では見つけるのはかなり難しいほどです。

— mkeith 2018

@mkeithコンデンサ不足は本当です。私が対処しなければならない最近のことは、100週間、1週間、1206年、X7R / X7Sのコンデンサーが52週間のリードタイムで世界中に残っていないことです。OTH 1uF 1210 100Vは豊富です。受動部品市場は奇妙です。

— 18

回答:

周囲温度が適切に制御されている場合でも、コンデンサの両端に大きな電圧があると、気流によってノイズが発生することがあります。

静電容量の経時変化は、誘電体によって異なります。そして大きな問題は、静電容量の電圧係数です。

それらを使用できる場合、NP0キャップはX5R X7Rなどのパーツよりもこのような影響を受けることはありませんが、単に入手できないか、非常に大きく、値が大きいほど高価です。信号経路のX7Rキャップが問題なく機能するケースはたくさんあります。一方、特別なアプリケーションではバイパスキャップとしてNP0部品を使用しました。

別の特徴は、特に特定のフットプリント内で可能な範囲に近づくと、小さな部品は電圧係数が高くなる傾向があるため、通常のバイアスがかかると、ほとんどの静電容量（80％程度）が単純に消える可能性があることです動作電圧。したがって、たとえそれらが大きく、おそらくより高価であっても、0402または0201よりも0805または0603を使用する方が良い場合があります。

通常、データシートは不完全ですが、一部の製造元は、より完全なデータをオンラインまたはローカルで生成されたデータの形式で各パーツに提供しています。たとえば、この村田サイト（Flashが必要）では、さまざまな特性のCSVデータを抽出できます。

— スペロ・ペファニー
ソース

はい、しかし適用できる一般的な経験則はありますか？たとえば、X7Rでは特定の許容誤差を維持するために、常に電圧定格Nxを使用しますが、NP0では1.1xで十分ですか？

— エドガーブラウン

@EdgarBrown 信号経路にできる場合、または安定性が重要な場合は、NP0を1回使用しました。電圧係数に関しては、上でもう1つ追加します。一般性とはおそらく、アプリケーションと部品の特性を深く理解することを回避できることを意味しますが、それが可能かどうかはわかりません。

— Spehro Pefhany

私はあなたが最初にノイズについて言及するのが大好きです。私の会社（ナノポジショニングシステムと計測学）は昨年、シールドを強化したために予想される低ノイズの動作ではなく、ボックスに蓋を付けると測定ノイズが増加することを発見しました。信号経路内の一部のセラミックキャップには大きな圧電動作があったため、マイクロフォンキャップが冷却ファンからノイズを拾っていたことがわかりました。あなたのボードが顧客に会う準備ができていることを望んでいるとき、楽しい楽しい経験ではありません。

— グラハム

@Grahamの+1-LDOのREFピンのバイパスとしてX7Rキャップがありました。LDOの出力は、ボードフレックスでぐらつきます。

— peufeu 2018

@peufeuええ、それはあなたの一日を台無しにするでしょう。：/

— グラハム

高電圧（> 10V）または大容量アプリケーション（> 1uF）の一般的なパッケージでクラス1誘電体部品を見つけることは非常に困難になるため、市場の現実によって選択が決定されることがよくあります。 BOMが実現可能であることを期待します。

市場では、一般的に、NP0およびその他のクラス1誘電体は「信号キャップ」であり、パーツカタログはそれを反映していると判断しています。別の例として、X7R / X7Sパーツは、小さいパッケージ（<0805）と大容量で見つけるのが難しくなります。

温度を要因として除外する場合、設計の議論に貢献するもう1つの大きな要因：

クラス1誘電体は圧電効果の影響を受けません。この効果は双方向です。リップル電圧は部品を収縮および膨張させ、物理的なノイズと熱を発生させ、物理的な振動は部品に電圧を発生させます。

非常に高密度のコンデンサと大きなリップル電圧を伴う限界的なアプリケーションでは、これによりコンデンサの端子に大きなストレスが発生し、さらにはクラックが発生する可能性があります。

ひびの入った高密度セラミックコンデンサは、ハードハイワット数の短絡として故障し、デカップリングや電源バイパスの状況で深刻な損傷や火災さえ引き起こす可能性があることに注意してください。これが問題で、スペースが他のスキームを使用することが重要である場合、NP0または他のクラス1誘電体は、快適さのために十分なバッファーを提供する場合があります。

@SpheroPefhanyの回答に追加するために、特定の誘電体の温度仕様も、温度による静電容量の変化に本質的に関連しています。周囲温度を制御していても、それが上昇している場合は、アプリケーションの部品の実効容量をディレーティングする必要がある場合があります。局所的な温度変動は、回路内のノイズとして現れます。

セラミックコンデンサは、DCバイアスが高く、実効容量が大幅に低くなります。これは、デカップリングまたはバイパスの状況で問題になります。これは、大まかな目安として、これよりも低い電圧定格であるクラス1誘電体を使用する場合は問題になります。

END Note

一般的に、同じ誘電体とパッケージサイズのMFGの信頼できるセットからの同等の部品は、通常、すべてのアプリケーションで交換できるように十分に近いことに気付きました。不完全なリスト：Murata、TDK、Samsung、Kemet、Yageo

第2層のMFGと一般的な中国のマスマーケットパーツに行くと、すべてが見えなくなります。

— 狂気の
ソース

市場の影響により、通常のパッケージで高容量または高電圧のNP0キャップを見つけるのは難しくなりますが、これは正しくありません。その理由は、誘電体の特性により、セラミックの誘電率が低すぎるため、1uF 0805 NP0コンデンサを作成することができないためです。セラミック誘電体のブレークスルーを

— 除けば、

@C_elegans一緒に2つのことを読んでいます。パッケージサイズはその一部ですが、クラス1は、多くの場合、どのパッケージサイズに対しても高い値で利用できません。確か製造は、小端部上の制限ですが、値の需要があった場合は、他の値を持っているようにあなたは、積み重ねられた部品や特別なパッケージを見ること

— crasic

どのパッケージを参照していますか？マウサーのNP0キャップは0201〜5550です（それが何であっても）。通し穴パーツですか？

— C_Elegans 2018

$1\mathrm{Hz}$ $\mathrm{kHz}$
$1\mathrm{MHz}$

なぜこれが問題なのですか？
この世界ではおそらくほとんど何でも、コンデンサーは明確に定義された伝達関数を持つオブジェクトとして存在できます。

概略図

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

$H_c(j\omega)$

\arg [H_{c} （ j ω ）] = {\begin{cases} j k ω & f > 少ない k H z \\ j p （ ω ） \neq j k ω & f 上記の制限を下回っています \end{cases}

$\arg \big[H_c(j\omega)\big]= \begin{cases} jk\omega & f>\text{few $\mathrm{kHz}$}\\ jp(\omega)\neq jk\omega & f\text{ is below the above limit} \end{cases}$

$\omega=2\pi f$ $f$
$k$
$p(\omega)$ $\omega$ $k\omega$ $\omega\to\infty$

$p(\omega)$

— ダニエレ・タンピエリ
ソース

オーディオアプリケーションに最適なコンデンサタイプは何ですか？

— エドガーブラウン

一部の実験者は、diyAudio.comで説明しているように、可動コイルビニールオーディオRIAA補償回路にロシア/ソビエト時代のテフロンコンデンサのみを使用しています。さらに、低ノイズのシャントVDDレギュレータを備えたNJFET。

— analogsystemsrf 2018

@EdgarBrown-一般に、フィルムは信号パス内のオーディオアプリに最適なキャップです。セラミックは、どのような種類の回路に取り組んでいても、電源のバイパス/デカップリングに使用できます。

— ThreePhaseEel

@EdgarBrown：ThreePhaseEelは彼のコメントに書いたように、オーディオ・アプリケーションのための信号経路上の場所への最高のコンデンサは最高の容量がないことを言うだろう純粋主義者があっても、おそらくフィルムコンデンサである何のコンデンサすなわち直接結合、。ただし、直接結合回路を設計することがより困難なバルブ回路では、金属化マイカコンデンサも見ました。

— Daniele Tampieri