Condensateur
Guide des condensateurs
Rapport technique : Evolving Capacitors - Multilayer Ceramic Capacitors Part 2 : Technology (part 1 of 2)
Conception de circuits à l'aide de condensateurs céramiques multicouches Comprendre la question vitale pour une plus large gamme d'applications
Les deux expressions clés importantes pour décrire l'histoire de l'utilisation généralisée des condensateurs céramiques multicouches sont "réduction de la taille" et "amélioration de la capacité" Les fabricants ont créé de nouveaux marchés en poursuivant la réduction de la taille et l'amélioration de la capacité. Pour les concepteurs d'électronique, cependant, il existe d'autres spécifications importantes. Les condensateurs céramiques multicouches présentent à la fois des avantages et des inconvénients. Il convient de bien comprendre les avantages et les inconvénients des spécifications du produit et de tenir compte de tous ces facteurs lors de la conception des circuits électroniques. Ces efforts peuvent réduire le coût de la conception électronique et raccourcir la période de développement.
Près de 50 ans se sont écoulés depuis l'invention du premier condensateur céramique multicouche. Au cours de cette période, les fabricants ont constamment amélioré les condensateurs céramiques multicouches pour les rendre plus petits et fournir une capacité plus élevée en réduisant l'épaisseur des couches diélectriques et en promouvant le développement de nouveaux matériaux diélectriques. En conséquence, le domaine des condensateurs céramiques multicouches s'est élargi et ils ont progressivement pris le pas sur les condensateurs électrolytiques et les condensateurs à film en aluminium et en tantale, qui étaient auparavant très répandus (Fig. 1).
La figure montre les plages de commercialisation de divers types de condensateurs, avec la tension nominale sur l'axe vertical et la capacité sur l'axe horizontal. Le domaine des condensateurs céramiques monolithiques s'étend progressivement grâce à l'amélioration rapide de la capacité. Parallèlement, les condensateurs électrolytiques en aluminium et en tantale parviennent à peine à se maintenir face à la croissance des condensateurs céramiques monolithiques grâce aux améliorations de la tension de tenue et de la capacité.
Par exemple, pour les modèles d'une capacité comprise entre 10 et 100 μF, le taux de composants des condensateurs céramiques multicouches était presque nul en 2002. En 2005, cependant, lorsque de nouveaux produits étaient prêts à être commercialisés grâce à la réduction de la taille et à l'amélioration de la capacité, le ratio est passé à environ 1/3 du marché et a atteint environ 2/3 en 2007 (Fig. 2).
Cette figure montre les ratios de composants des condensateurs céramiques monolithiques, électrolytiques en aluminium et électrolytiques en tantale. Les graphiques indiquent clairement que le rapport des composants des condensateurs céramiques monolithiques parmi les produits à haute capacité augmente d'année en année.
Actuellement, la frontière du marché entre les condensateurs céramiques multicouches et les condensateurs électrolytiques en aluminium et en tantale se situe autour de 100 μF pour les modèles dont la tension nominale est d'environ 10 V et autour de plusieurs dizaines de μF pour ceux dont la tension nominale est d'environ plusieurs dizaines de V. Cette frontière se déplacera certainement à l'avenir du côté des capacités plus élevées.
Faible ESR, résistant aux tensions anormales
La réduction de la taille et l'amélioration de la capacité ont contribué à étendre le domaine des condensateurs céramiques multicouches, mais les dimensions et la capacité ne sont pas les seules caractéristiques à prendre en compte lors de la sélection d'un condensateur destiné à être utilisé dans des appareils électroniques. Les condensateurs céramiques multicouches ne sont pas toujours la solution idéale. Il convient de prêter attention à diverses caractéristiques, car elles présentent à la fois des avantages et des inconvénients.
Le tableau 1 présente une comparaison entre les condensateurs céramiques multicouches et les condensateurs électrolytiques en aluminium et en tantale. Comme le montre le tableau, les condensateurs céramiques multicouches présentent deux avantages distincts.
L'un des avantages des condensateurs céramiques multicouches est qu'ils présentent d'excellentes caractéristiques de fréquence, grâce à leur faible résistance série équivalente (ESR). Le terme "ESR" fait référence à la composante de résistance des électrodes internes d'un condensateur, etc. Une ESR élevée dégrade non seulement les caractéristiques de fréquence de l'impédance, qui est un critère pour les caractéristiques d'absorption du bruit, mais provoque également la génération d'une quantité considérable de chaleur en raison de la composante de résistance. Un faible ESR est donc essentiel lorsqu'un condensateur est monté autour d'un microprocesseur, d'un DSP, d'un micro-ordinateur ou d'une autre puce semi-conductrice à des fins de découplage pour absorber le bruit.
Un autre avantage est qu'ils sont très résistants aux tensions anormales. Si l'on compare des produits ayant une tension nominale de 16 V et une capacité de 10 μF, par exemple, la tension de claquage en courant continu d'un condensateur électrolytique en aluminium n'est que de 30 V et celle d'un condensateur électrolytique au tantale de 30 à 60 V. En revanche, un condensateur céramique multicouche a une tension de claquage en courant continu extrêmement élevée (environ 200 V). Ainsi, si un condensateur céramique multicouche est monté dans un appareil électronique, le risque de défaillance due à une rupture diélectrique peut être minimisé, même lorsqu'une surtension ou une impulsion de tension est générée dans l'appareil pour une raison ou une autre.
Suite dans la partie 2 sur 2, qui décrira la prise en compte des caractéristiques de température et de tension continue.
*Les noms de sociétés et de produits indiqués sont des marques commerciales ou des marques déposées de chaque société.
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Le contenu de cet article, tiré du numéro de février à mars 2010 de "Tech On !" de Nikkei Business Publications, Inc. a été restructuré.
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Pour plus de détails sur les condensateurs céramiques multicouches de Murata Manufacturing, veuillez vous référer à ce qui suit :
▼Capacitor WEB site
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