单层芯片电容(SLC)因其隔直流、高频旁路和阻抗匹配等特点,被广泛应用于微波/光收发器、TOSA/ROSA/BOSA(发射/接收/双向光学组件)、合成器、振荡器和其它信号发生器等。在所有这些应用中,选择正确的电容是获得理想性能的第一步。单层芯片电容的电容可根据平行板电容方程计算:
C=εrε0A/d
其中,C是电容,单位为法拉(F);A是两块板重叠的面积,单位为平方米(㎡);εr是介电常数;ε0是电常数(ε0≈8.854×10-12F/m);d是平行板之间的间距,单位为米(m)。
在理想的电容器中没有电阻或电感,因此阻抗随频率成反比下降。然而,当频率达到自谐振频率(SRF,Self-resonant Frequency)时,阻抗降到最小,然后电感占主导地位,阻抗随频率而增加。另一个需要注意的是,单层芯片电容在自谐振频率附近的阻抗比理想电容器小。这是因为理想的电容器没有等效串联电感(ESL,Equivalent Series Inductance)或等效串联电阻(ESR,Equivalent Series Resistance),但是单层芯片电容的等效串联电感抵消了自谐振频率附近的电容电抗(从而抵消了阻抗)。这意味着在自谐振频率附近,单层芯片电容比理想电容器的损耗小。
其它的参数,包括电容器的额定工作电压(RWV,Rated Working Voltage)、绝缘电阻(IR,Insulation Resistance),它们与电介质的厚度成正比。电容会随着偏置电压而变化,其偏置电压又会随着介电常数的增加而恶化;电容会随着温度的变化而改变,其温度又会随特定的介电材料而变化。
一般来说,在选择单层芯片电容时,可遵循以下原则:
一、为获得最佳的等效串联电阻,选择尺寸大而薄的单层芯片电容。
二、为获得最佳的额定工作电压和绝缘电阻,选择较厚的单层芯片电容。
三、对于最高的自谐振频率,选择尺寸更小、更薄的单层芯片电容。
四、对于最低损耗,使用最低介电常数。
广东爱晟电子科技有限公司生产的单层芯片电容,尺寸小(最小可至0.23mm)、厚度薄(最薄可至0.12mm)、等效串联电阻低、损耗低,可在微波应用中起到隔直流、RF旁路、滤波、调谐等作用。
参考数据:
《微波杂志》2020年3/4月刊 《了解微波应用中的单层电容器》
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