宸遠科電子有限公司
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閱讀：61發(fā)布時間：2026-6-22
電子設備中擁有各類電容器，并分別發(fā)揮著其各自的特性。一般情況下，電容器的電容量與耐電壓（而定電壓）無法兼顧，且屬于此消彼長的關系，在相同尺寸下，耐電壓提高，則電容量會出現(xiàn)下降趨勢。
薄膜電容器擁有高耐電壓，且具備恰到好處的電容量，同時，由于頻率特性及溫度特性優(yōu)異，因此多用于車載電子設備、產(chǎn)業(yè)設備及家電設備等產(chǎn)品中。
但近年來，用于溫度補償(種類1)的MLCC(積層貼片陶瓷片式電容器)中，耐電壓與電容量也出現(xiàn)了明顯擴大，尤其在諧振電路等用途中，以往一般使用薄膜電容器的領域中也逐漸被MLCC所取代。
TDK開發(fā)的C0G特性·高耐壓MLCC是一款在行業(yè)等級的廣電容量范圍(1nF～33nF)內(nèi)實現(xiàn)了1000V耐電壓的產(chǎn)品。
以下將通過C0G特性·高耐壓MLCC的特點與薄膜電容器進行比較，并就各種替換的優(yōu)點進行說明。
主要電容器特性
在諧振電路中使用C0G特性MLCC的理由
采用導線端子型產(chǎn)品的解決方案
車載等級MLCC（積層貼片陶瓷片式電容器）CGA系列 C0G特性
通過電介質(zhì)陶瓷材料的不同，MLCC大致可分為種類1(溫度補償用)與種類2(高介電常數(shù)類)。
種類2的MLCC擁有大容量特點，但也存在因溫度的變化導致電容量變化率大的缺點。另一方面，種類1的MLCC雖然無法達到高介電常數(shù)類產(chǎn)品的大容量，但由于溫度變化導致的電容量變化率較小，且由于頻率特性優(yōu)異，因此被用于對精度要求較高的電路等。
鋁電解電容器、薄膜電容器、MLCC（種類1及種類2）等主要電容器的額定電壓-電容量應對范圍如圖1所示。
圖1：各類電容器的額定電壓-電容量的應對范圍
在電容量較大的產(chǎn)品中，種類2的MLCC達到了電容量為100μF以上的鋁電解電容器所能達到的容值。此外，種類1的MLCC以往只與少部分薄膜電容器的容值范圍相重疊，但近年來，隨著高耐壓化與大容量化的發(fā)展，重疊的范圍迅速擴大。
薄膜電容器以及MLCC的特性比較如表1所示。
表1：主要電容器特性比較
| 薄膜 電容器 | MLCC （種類1） | MLCC （種類2） | |
|---|---|---|---|
| 高容量 | ◎ | △ | ○ |
| 耐電壓 | ◎ | ○ | ○ |
| 溫度特性 | ◎ | ◎ | △ |
| 頻率特性 | ○ | ◎ | ◎ |
| ESL特性 | ○ | ◎ | △ |
| DC 偏壓特性 | ◎ | ◎ | ◎ |
| 耐濕性 | ○ | ◎ | ◎ |
| 壽命及可靠性 | ◎ | ◎ | ◎ |
| 小型化 | △ | ◎ | ◎ |
◎：優(yōu)秀 ○：良好 △：一般
鋁電解電容器的特點在于大容量，而其他特性方面，薄膜電容器以及MLCC更為優(yōu)異。此外，比較薄膜電容器以及種類1的MLCC可發(fā)現(xiàn)，薄膜電容器在小型化方面存在難點，而種類1的MLCC則在大容量化以及提高耐電壓方面存在課題。
種類2的MLCC的電容量隨著溫度的變化也會產(chǎn)生大幅變化，而種類1的MLCC基本上保持著直線變化。該直線對于溫度的傾斜度稱為溫度系數(shù)，單位為[ppm/°C]。
JIS標準及EIA標準對溫度系數(shù)值及其允許差進行了分級。在EIA標準內(nèi)嚴格的C0G特性MLCC(種類1)中，在-55～+125°C的溫度范圍內(nèi)，溫度系數(shù)規(guī)定為0ppm/°C，允許差規(guī)定為±30ppm/°C。
薄膜電容器與MLCC的溫度特性(溫度變化導致電容量變化)如圖2所示。
圖2：C0G特性MLCC與各類電容器溫度特性(溫度變化導致電容量變化)的比較
從圖表中可以看出，相比X7R特性MLCC(種類2)、U2J特性MLCC(種類1)以及各類薄膜電容器，C0G特性MLCC擁有極為穩(wěn)定的溫度特性。
將電容器的電容量設為C，線圈電感設為L，則電容器與線圈(電感器)相互組合的LC諧振電路的諧振頻率(f)可以用公式f=１／2π√LC表示。從該公式中可以看出，諧振電容器的電容量變動將會引起諧振頻率的變動。若諧振頻率一致發(fā)生變化，則應傳遞的波形將會發(fā)生扭曲，從而導致能源傳輸效率降低。
為此，以往在高電壓，且有大電流流經(jīng)的車載電子設備等諧振電路用途中，會使用相對于溫度變化較為穩(wěn)定的薄膜電容器。
同時，如上述公式所示，諧振頻率越低，則需要電容量越大的電容器。車載電子設備諧振電路中的諧振頻率設置在數(shù)10kHz～數(shù)100kHz，因此耐電壓及電容量都很高的薄膜電容器較為適用。
然而，如前所述，由于近年來，種類1的MLCC耐電壓與電容量的發(fā)展迅猛，將薄膜電容器替換為C0G特性MLCC的生產(chǎn)商不斷增加。這是因為MLCC相比薄膜電容器體型更小，通過高精度的共振來提高傳送效率，實現(xiàn)節(jié)省空間的特點。
《特點》
更高的使用溫度范圍上限
C0G特性的使用溫度范圍上限較高，達到+125°C，適合用于發(fā)動機艙內(nèi)的車載電子設備等。
優(yōu)秀的耐濕性能
具備85℃/85%RH的耐濕性能。
符合AEC-Q200
產(chǎn)品符合車載用電子元件的可靠性試驗及認定標準試驗的世界標準AEC-Q200。
小型、輕量、SMD型
可在基板上進行表面貼裝的小型輕量SMD芯片元件?？蓪崿F(xiàn)大幅節(jié)省空間的效果。
雖然與薄膜電容器相比擁有諸多優(yōu)點，但MLCC存在如下弱點，因此需要在替換時注意。
《替換為MLCC的注意》
基板彎曲裂紋等問題
因基板彎曲等導致的應力會導致焊錫開裂，最壞的情況下，電容器本體體會出現(xiàn)開裂，從而出現(xiàn)短路等不良。
印刷電路板的絕緣距離(沿面距離)問題
由于是SMD型小型元器件，因此在印刷電路板表面貼裝的焊盤圖案間隔較窄，施加高電壓后，根據(jù)使用條件與環(huán)境不同，可能會出現(xiàn)絕緣耐壓不充分的情況。
前述在替換為MLCC時的注意點可通過采用導線端子型MLCC(積層帶導線陶瓷電容器)進行解決。這是一種徑向引線型電容器，其在MLCC的外部電極上通過焊錫接合2條導線后再涂布樹脂涂層。
通過替換為導線端子形產(chǎn)品，除了獲得MLCC的特性之外，還可以有效解決這些問題。
《替換為導線端子型的解決方案》
導線吸收并緩和基板彎曲壓力。
通過使其變?yōu)閷Ь€端子型，可擴大配線圖案間隔，從而確保絕緣耐壓。
圖3：從SMD型產(chǎn)品替換為導線端子型(積層帶導線陶瓷電容器)的解決方案
TDK提供車載等級及CGA系列的中耐壓MLCC(額定電壓100~630V)、高耐壓MLCC(額定電壓1000V以上)等各類MLCC。其中，額定電壓為1000V、溫度特性為C0G特性、電容量為1nF~33nF的產(chǎn)品擁有以下類型。除了磁共振式無線充電共振電容器之外，在時間常數(shù)電路、濾波器電路、振蕩電路等在有高精度的要求時，需要實現(xiàn)小型化和SMT化的情況下可以用于替換薄膜電容。同時，為了進一步提高可靠性，對于基板彎曲導致的元件體開裂、熱沖擊導致的焊錫開裂以及振動等外部環(huán)境因素具有較強耐受性的金屬支架電容及樹脂電系列也。
EV及自動駕駛等新一代汽車的發(fā)展關鍵在于對電池進行高效充電的無線充電技術。在磁共振式無線充電中，諧振電容器的特性與電力傳輸效率息息相關。實現(xiàn)耐電壓1000V的TDK的C0G特性·高耐壓MLCC是作為EV無線充電中的諧振電容器，具備特性的溫度補償用(種類1)MLCC。同時，由于ESR極低，這也是C0G特性·高耐壓MLCC所不可忽視的重要因素。TDK將通過擴大耐電壓及電容量范圍等方式，進一步豐富產(chǎn)品線。
| 系列 | 外形尺寸(L×W) | 溫度特性 | 額定電壓 | 電容量 |
|---|---|---|---|---|
 | 3.2×2.5mm (EIA 1210) | C0G* | 1000V | 1nF～22nF |
 | 5.7×5.0mm (EIA 2220) | C0G* | 1000V | 10nF～33nF |
* C0G：–55～+125°C中溫度系數(shù)在0±30ppm/°C以內(nèi)
高頻電容,NP0電容，諧振電容，COG電容，MLCC，貼片電容，電容
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