Condensador cerámico


Un capacitor cerámico es un capacitor de valor fijo donde el material cerámico actúa como dieléctrico . Está construido de dos o más capas alternas de cerámica y una capa de metal que actúa como electrodos . La composición del material cerámico define el comportamiento eléctrico y por tanto las aplicaciones. Los condensadores cerámicos se dividen en dos clases de aplicación:

Los condensadores cerámicos, especialmente los condensadores cerámicos multicapa (MLCC), son los condensadores más producidos y utilizados en equipos electrónicos que incorporan aproximadamente un billón (10 12 ) de piezas por año. [1]

Los capacitores cerámicos de formas y estilos especiales se utilizan como capacitores para la supresión de RFI/EMI , como capacitores de paso y, en dimensiones más grandes, como capacitores de potencia para transmisores .

Desde el inicio del estudio de la electricidad se han utilizado como aislantes materiales no conductores como el vidrio , la porcelana , el papel y la mica . Estos materiales, algunas décadas más tarde, también se adaptaron bien para su uso posterior como dieléctrico para los primeros condensadores.

Incluso en los primeros años de los aparatos transmisores inalámbricos de Marconi , se usaban condensadores de porcelana para aplicaciones de alta tensión y alta frecuencia en los transmisores . En el lado del receptor, los condensadores de mica más pequeños se utilizaron para circuitos resonantes. Los condensadores dieléctricos de mica fueron inventados en 1909 por William Dubilier. Antes de la Segunda Guerra Mundial, la mica era el dieléctrico más común para los capacitores en los Estados Unidos. [1]

La mica es un material natural y no está disponible en cantidades ilimitadas. Entonces, a mediados de la década de 1920, la deficiencia de mica en Alemania y la experiencia en porcelana, una clase especial de cerámica, llevaron a Alemania a los primeros capacitores que usaban cerámica como dieléctrico, fundando una nueva familia de capacitores cerámicos. Dióxido de titanio paraeléctrico ( rutilo )) se usó como el primer dieléctrico cerámico porque tenía una dependencia lineal de la capacitancia con la temperatura para la compensación de temperatura de los circuitos resonantes y puede reemplazar a los capacitores de mica. En 1926, estos condensadores cerámicos se produjeron en pequeñas cantidades con cantidades cada vez mayores en la década de 1940. El estilo de estas primeras cerámicas era un disco con metalización en ambos lados en contacto con alambres estañados. Este estilo es anterior al transistor y se usó ampliamente en equipos de tubos de vacío (por ejemplo, receptores de radio) desde alrededor de 1930 hasta la década de 1950.


Condensadores de chip cerámico multicapa y de disco emplomado fijo (MLCC)
Condensadores cerámicos históricos
Condensador de tubo cerámico, el estilo típico de los condensadores cerámicos en las décadas de 1950 y 1970
Condensadores cerámicos de clase 2 con sus tolerancias típicas de la capacitancia dependiente de la temperatura (áreas coloreadas)
Dimensiones L × W × H de los condensadores de chip de cerámica multicapa
Valores de capacitancia máximos disponibles de chips MLCC en tamaño de caja 2012. (Estado abril 2017)
Condensadores cerámicos de potencia en una estación transmisora ​​de radiofrecuencia
Modelo de circuito equivalente en serie de un capacitor cerámico
Dependencia de frecuencia de la capacitancia para capacitores cerámicos X7R y Y5V clase 2 (curva de NP0 clase 1 para comparación)
Característica de polarización de CC de los materiales cerámicos ferroeléctricos.
Circuito equivalente en serie simplificado de un capacitor para frecuencias más altas (arriba); diagrama vectorial con las reactancias eléctricas X_ESL y X_C y la resistencia ESR y, a modo de ilustración, la impedancia Z y el factor de disipación tan δ
Curvas típicas de la impedancia de X7R y NP0-MLCC-Chips
Envejecimiento de diferentes condensadores cerámicos de Clase 2 en comparación con el condensador cerámico NP0-Clase 1
Marcas de capacitancia del disco cerámico