خازن سرامیکی چیست؟ معرفی کامل Ceramic Capacitor

خازن های سرامیکی به دلیل اندازه فیزیکی کوچک و قابلیت ذخیره بار بیشترین استفاده را در مدار های الکتریکی دارند. به دلیل استفاده از سرامیک در دی الکتریک این نوع خازن ها، آن ها را خازن های سرامیکی می نامند.

ما خازن های سرامیکی را خازن های فرکانس بالا می نامیم. این خازن یک خازن بدون قطب است و برخلاف خازن الکترولیتی، هیچ علامت قطبی روی خازن های سرامیکی وجود ندارد.

بنابراین می توان آن را به راحتی در مدار های AC استفاده کرد. خازن های سرامیکی معمولاً در مقادیری از 1pF تا 100μF و ولت های کاری DC از 10 ولت تا 5000 ولت تولید می شوند.

 انواع خازن های سرامیکی

از نظر ساختار می توان آن را به دو گروه تقسیم کرد:

1.  خازن سرامیکی دیسکی
2. خازن سرامیکی چند لایه (MLCC)

خازن سرامیکی دیسکی

خازن‌ های سرامیکی دیسکی معمولاً از دو دیسک رسانا در هر طرف یک قطعه عایق سرامیکی تشکیل شده‌ اند. یک پایه به هر صفحه متصل شده و با مقداری پوشش بی‌ اثر و ضد آب از ترکیب سرامیکی پوشانده شده ‌اند.

خازن های دیسکی ظرفیت بالایی در واحد حجم دارند. آن ها تا مقدار 0.01 میکروفاراد در دسترس هستند. دارای ولتاژ 750 ولت DC و 350 ولت AC هستند.

خازن سرامیکی چند لایه

خازن‌ های سرامیکی چندلایه (MLCC) از چندین لایه مواد سرامیکی، اغلب از تیتانات باریم، تشکیل شده ‌اند که توسط الکترودهای فلزی جدا می شوند. در این ساختار خازن های زیادی به صورت خازن های موازی قرار می گیرند.

برخی از MLCC ها حاوی صد ها لایه سرامیکی هستند. هر لایه مانند یک خازن سرامیکی عمل می کند. این به این معنی است که یک MLCC شامل چندین لایه از مواد سرامیکی، معمولاً تیتانات باریم است که توسط الکترود های فلزی جدا شده است.

پایه های این خازن از هر دو انتهای آن گرفته می شود. برخی از MLCC ها حاوی صد ها لایه سرامیکی هستند که هر لایه فقط چند میکرومتر ضخامت دارد.

ظرفیت کل سازه حاصل ضرب ظرفیت هر لایه و تعداد کل لایه های خازن خواهد بود.

هنگامی که خازن چند لایه با تکنولوژی نصب سطحی ترکیب شود، می تواند خازن های فرکانس بالا تقریباً ایده آلی تولید کند. برخی از MLCC های سطحی با مقدار کوچک (مثلاً ده ها پیکو فاراد) می توانند فرکانس های خود رزونانسی در محدوده های چند گیگاهرتز داشته باشند.

بیشتر MLCC ها دارای مقادیر ظرفیت خازنی 1 میکروفاراد یا کمتر با ولتاژ 50 ولت یا کمتر هستند. فاصله کم بین لایه ها، مقدار ولتاژ را محدود می کند.

با این حال، فاصله کم همراه با تعداد زیادی لایه به تولیدکنندگان این امکان را داده است که MLCC با مقادیر خازنی در محدوده 10 تا 100 pf تولید کنند. MLCC ها خازن های فرکانس بالا عالی هستند و معمولاً برای فیلتر کردن فرکانس های بالا و همچنین کاربرد های جداسازی منطق دیجیتال استفاده می شوند.

خازن های سرامیکی با K بالا (K = ثابت دی الکتریک) فقط خازن های فرکانس متوسط ​​هستند. نسبت به زمان، دما و فرکانس نسبتاً ناپایدار هستند. مزیت اصلی آن ها نسبت ظرفیت به حجم بالاتر در مقایسه با خازن های سرامیکی استاندارد است.

آن ها معمولاً در کاربرد هایی مانند بای پس، کوپلینگ و مسدود کردن استفاده می شوند. یکی دیگر از معایب این است که ولتاژ گذرا می تواند به آن ها آسیب برساند.

بنابراین استفاده از خازن های بای پس مستقیماً در یک منبع تغذیه با امپدانس کم توصیه نمی شود.

مزایای خازن سرامیکی

از مزایای خازن های سرامیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در هر اندازه و شکلی در بازار موجود هستند..
• خازن‌ های سرامیکی ارزان هستند.
• وزن آنها نیز سبک است.
• آن ها می توانند به گونه ای طراحی شوند که ولتاژ بالا (تا 100 ولت) را تحمل کنند.
• عملکرد آن ها قابل اعتماد است.
• آن ها برای استفاده در مدار های IC هیبریدی مناسب هستند.

معایب خازن سرامیکی

معایب خازن های سرامیکی عبارتند از:

• با ولتاژ بسیار بالا در دسترس نیستند.
• ظرفیت خازنی بالایی ندارند.

کاربرد خازن سرامیکی

خازن های سرامیکی با توانایی ذخیره انرژی بالا برای کاربرد های بای پس و جداسازی یا تمایز فرکانس استفاده می شوند که در آن ضریب Q و پایداری مسائل اصلی نیستند.