Dünnschichtkondensatoren sind für ihre Stabilität, ihre geringen Verluste und ihren vernachlässigbaren piezoelektrischen Effekt bekannt, insbesondere bei Hochfrequenz- und hochpräzisen Simulationsanwendungen. Allerdings können Hochspannungs-Mehrschicht-Keramikkondensatoren (MLCC) jetzt in Schlüsselbereichen wie Temperaturstabilität, Frequenzgang und Spannungshandhabung mit Dünnschichtkondensatoren mithalten oder diese übertreffen. Aufgrund der kleineren Gehäuse für die Oberflächenmontage wird MLCC zunehmend zur besseren Wahl für viele moderne Anwendungen, insbesondere bei Anwendungen, bei denen Platzersparnis im Vordergrund steht.
MLCCs mit Dielektrika der Klasse 1, die nach dem IEC C0G-Standard hergestellt werden, untergraben die Anwendungsbereiche, die traditionell von Dünnschichtkondensatoren eingenommen werden, insbesondere in Resonanzkreisen oder elektronischen Automobilgeräten, wo Größe und Genauigkeit entscheidend sind. C0G stellt ein keramisches Dielektrikum mit einem Temperaturkoeffizienten von 0 ± 30 ppm/° C im Bereich von -55 ° C bis +125 ° C dar und entspricht der Negativ-Positiv-Null-Standardfunktion (NP0) der Electronic Industry Alliance.
Kyocera AVX bietet C0G MLCC an und stellt eine attraktive Option für Designs dar, die extrem stabile Kondensatoren mit minimalen Temperatur-, Spannungs- und Zeitschwankungen erfordern. Dieser Kondensatortyp eignet sich für Schaltkreise, bei denen die Vorhersagbarkeit der Komponenten von entscheidender Bedeutung ist, beispielsweise für Timing, Filterung, Impedanzanpassung oder resonante Teile des HF-Designs.
Vorteile von MLCC gegenüber Dünnschichtkondensatoren
Kondensatoren, die Kunststoff- oder Polymerfolien als Dielektrika verwenden, weisen eine ausgezeichnete Nennspannung, geringe Verluste und eine sehr stabile Kapazität über einen Temperaturbereich auf, sind jedoch typischerweise größer und schwerer als gleichwertige C0G-MLCCs.
Die Nachfrage nach C0G-MLCC-Kondensatoren auf dem Markt steigt stark an, um den Bedarf von Smartphones, Tablets, Laptops, tragbaren Geräten sowie Elektrofahrzeugen (EVs), fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) und Informationsunterhaltungssystemen zu decken. Zu den weiteren Hauptanwendungsgebieten solcher Kondensatoren gehören die Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, die Telekommunikation und die Industrieelektronik, wo die Stabilität des Kondensators für eine präzise Steuerung und Messung von entscheidender Bedeutung ist.
Moderne Hochspannungs-C0G-MLCCs weisen eine hervorragende Temperaturstabilität und minimale Kapazitätsänderungen über einen weiten Temperaturbereich auf. Dies ist viel stabiler als MLCC der Klasse 2 (wie X7R) und kann mit vielen Dünnschichtkondensatoren mithalten oder diese übertreffen (Abbildung 1).
Abbildung 1: C0G-Kondensatoren sind im gesamten Temperaturbereich stabiler als andere Dielektrika. (Bildquelle: Kyocera AVX)
C0G MLCC verfügt über einen extrem niedrigen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) und eine äquivalente Serieninduktivität (ESI), was die Effizienz, Wärmeableitung, das Rauschen und die Stabilität in Leistungselektronik, HF-Schaltkreisen und modernen Hochgeschwindigkeits-Digitalsystemen erheblich verbessern kann. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad dieser Kondensatoren aufgrund des hohen Qualitätsfaktors (Q) höher.
C0G-MLCC erfreut sich immer größerer Beliebtheit in Bereichen, in denen Genauigkeit und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung sind, da es über die Zeit und unter Umgebungsbelastungen wie Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und Spannungsvorspannungen eine stabile und konstante elektrische Leistung aufrechterhalten kann.
Kyocera verringert die Lücke zwischen MLCC und anderen Produkten
In einigen Anwendungen kann die schnelle Spitze eines hohen Stroms extrem große Hitze erzeugen, was dazu führt, dass das Dielektrikum von Dünnschichtkondensatoren weich wird und schmilzt. Dies wiederum verringert die Fähigkeit von Kondensatoren, Wärme durch Infrarotstrahlung abzuleiten, und beschleunigt thermische Fehler.
Kyocera und andere Hersteller haben die Lücke zwischen MLCC- und Dünnschichtkondensatoren in Bezug auf die Leistung erheblich verringert und sie gleichzeitig in Bezug auf Größe, Integrationspotenzial und Zuverlässigkeit unter automatisierten Montagebedingungen übertroffen.
Der C0G MLCC von Kyocera kann Dünnschichtkondensatoren ersetzen und eignet sich für viele Designs, bei denen Größe, Gewicht und automatisierte Montage im Vordergrund stehen, wie etwa DC-DC-Wandler, in Autoladegeräten (OBCs) und Präzisionssignalketten in Automobil- oder Industrieelektronikprodukten. Dank seiner hohen Nennspannung und Automobilzuverlässigkeit (AEC-Q200) hat sich C0G MLCC zu einer beliebten Alternativlösung für die Erzielung höherer Kapazität und Spannung in kleineren, robusteren und skalierbaren Systemdesigns entwickelt.
In der Vergangenheit haben sich Produktentwickler möglicherweise für Dünnschichtkondensatoren für DC/DC-Wandler und OBCs entschieden, weil diese Kondensatoren eine ausgezeichnete hohe Nennspannung, geringe Verluste und starke Selbstheilungseigenschaften aufweisen. Der C0G MLCC von Kyocera kann unter Automobilbetriebsbedingungen eine äußerst stabile elektrische Leistung erzielen, sich an kompakte Designs mit geringerer Größe und geringerem Gewicht anpassen und die Effizienz durch geringe Verluste verbessern, wodurch Dünnschichtkondensatoren in EV-OBCs ersetzt werden.
C0G-Keramik ist derzeit eines der stabilsten Kondensatordielektrika, das über einen weiten Temperaturbereich ohne Alterung betrieben werden kann. Daher eignet sich dieses Material besonders für leistungselektronische Geräte in modernen Elektrofahrzeugen, bei denen Zuverlässigkeit, Miniaturisierung und Leistungsoptimierung im Vordergrund stehen.
Die KAM Automotive MLCC-Serie von Kyocera AVX umfasst verschiedene Kondensatoren, die aufgrund von dielektrischen Materialien, Kapazitätsbereich, Nennspannung, Gehäusegröße und anderen Faktoren variieren können. Der C0G KAM MLCC des Unternehmens ist besonders hervorzuheben bei Automobilanwendungen, die eine stabile Kapazität und geringe Verluste erfordern, wie z. B. LED-Beleuchtung, Sensoren, Audioschaltkreise usw. GPS, Sicherheitssteuermodule und Touchscreens, aber diese Kondensatoren eignen sich auch für Nicht-Automobilanwendungen wie industrielle Stromversorgungssysteme und erneuerbare Energien.
Beispielsweise verfügt Kyocera AVX KAM32LCG2J333 JU (Abbildung 2) über eine hervorragende Stabilität mit minimalen Kapazitätsänderungen in Abhängigkeit von Temperatur, Spannung und Zeit. Dieser MLCC entspricht dem Automobilstandard AEC-Q200 mit einer Kapazität von 0,033 µF und einer Nennspannung von 630 V und eignet sich für Hochspannungsumgebungen, die häufig in Elektrofahrzeugsystemen vorkommen. Seine Abmessungen sind 0,126 Zoll lang x 0,098 Zoll (3,20 mm x 2,50 mm) breit und 0,110 Zoll (2,80 mm) hoch.