Grundlagen der Kondensatoren [Lektion 2] Welche Eigenschaften weisen Kondensatoren auf?

【Lektion 2: Funktionen und Eigenschaften von Keramikkondensatoren】

In Lektion 1 wurde erklärt, wie Kondensatoren funktionieren. In dieser Lektion werden die Eigenschaften von Kondensatoren vorgestellt.

1-1. Kondensatortypen

Es gibt verschiedene Arten von Kondensatoren. Wie in Abb. 1 dargestellt, werden Kondensatoren nach den verwendeten Materialien klassifiziert, z. B. Keramikkondensatoren, Tantal-Elektrolytkondensatoren und Aluminium-Elektrolytkondensatoren. Vor allem keramische Vielschichtkondensatoren sind kompakt und haben einen großen Kapazitätsbereich, so dass sie in verschiedenen Schaltungen wie Rauschunterdrückung, Glättung der Versorgungsspannung und Filtern eingesetzt werden. In letzter Zeit sind sie zu wesentlichen Komponenten für die Realisierung fortschrittlicher Funktionen in Mobiltelefonen und Fernsehgeräten geworden.

1-2. Merkmale von keramischen Vielschichtkondensatoren

<Merkmal 1 Temperaturmerkmale>

Keramikkondensatoren werden in temperaturkompensierende Typen und Typen mit hoher Dielektrizitätskonstante unterteilt, wie in Abb. 2 dargestellt. Die Änderung der elektrostatischen Kapazität in Abhängigkeit von der Temperatur ist bei jedem Typ unterschiedlich, so dass sie entsprechend ihrer Eigenschaften verwendet werden müssen. Diese Kondensatoren werden durch die JIS-Norm in Japan und die EIA-Norm in Europa in detaillierte Kategorien eingeteilt.

-Temperaturkompensierende Typen

Temperaturkompensationskondensatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sich die elektrostatische Kapazität bei Temperaturänderungen nur geringfügig ändert, und werden für Anwendungen wie Filter und die Anpassung von Hochfrequenzschaltungen verwendet. Diese Kondensatoren werden manchmal in Kombination mit Spulen verwendet, aber die Spuleneigenschaften sind so beschaffen, dass die Induktivität mit steigender Temperatur zunimmt, so dass es auch Fälle gibt, in denen die Kondensatoren negative Temperaturcharakteristiken aufweisen und zur Kompensation des Offsets verwendet werden.

-Typen mit hoher Dielektrizitätskonstante

Bei Kondensatoren mit hoher Dielektrizitätskonstante werden Materialien mit einer hohen Dielektrizitätskonstante verwendet, die eine große elektrostatische Kapazität aufweisen. Sie werden für Anwendungen wie Entkopplungskondensatoren für Stromversorgungen und Glättungsschaltungen verwendet. Im Vergleich zu temperaturkompensierenden Kondensatoren ändert sich die elektrostatische Kapazität dieser Kondensatoren in Abhängigkeit von der Temperatur sehr schnell, so dass bei der Verwendung in Filtern und anderen Signalwegen Vorsicht geboten ist.

<Charakteristik 2 Niedriger ESR und niedriger ESL>

Keramik-Vielschichtkondensatoren weisen gute Hochfrequenzeigenschaften auf. Im Vergleich zu anderen Arten von Kondensatoren ermöglicht die Struktur eine kleinere Widerstandskomponente (ESR※1) und Restinduktivitätskomponente （ESL※2）, so dass die Kondensatorfunktionen auch bei hohen Frequenzen erhalten bleiben können. Abb. 3 und Abb. 4 zeigen die Ersatzschaltbilder und Impedanzkennlinien. Aluminium-Elektrolytkondensatoren und Tantal-Elektrolytkondensatoren haben einen hohen ESR-Anteil, so dass die Impedanz ebenfalls hoch ist. Die Impedanz von Keramikkondensatoren nimmt jedoch mit steigender Frequenz ab. Dies ist ein wirksames Mittel zur Beseitigung von Rauschen und ermöglicht auch die Konfiguration von Hochleistungsfiltern.

※1 ESR： Äquivalenter Serienwiderstand
※2 ESL： Äquivalente Serieninduktivität

Verantwortliche Person: Murata Manufacturing Co. Ltd. M.N & Y.I

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