Les condensateurs sont des composants passifs essentiels pour la conception de tout circuit électrique. Mais il y a tellement d'options parmi lesquelles choisir avec un large éventail de spécifications qu'il peut être difficile de déterminer quel condensateur convient le mieux à votre application. Une première décision que les concepteurs de circuits doivent prendre est de déterminer si un condensateur monocouche (SLC) ou un condensateur céramique multicouche (MLCC) est la bonne solution pour les besoins de leur application.

À un niveau élevé, ces types de condensateurs semblent similaires, car les SLC et les MLCC peuvent être utilisés pour charger et stocker, filtrer ou contourner les fonctions dans un circuit. Pour déterminer lequel convient le mieux à votre application, examinons d'abord la structure de base de chaque type de condensateur. Les SLC sont le type de condensateur le plus basique disponible car ces condensateurs sont constitués d'une seule couche de matériau diélectrique, ou couche isolante, prise en sandwich entre une électrode positive et une électrode négative.

Un MLCC utilise le principe de base de cette conception de condensateur pour construire plusieurs couches dans le même condensateur, ce qui donne un seul condensateur qui fournit un niveau de capacité équivalent à l'utilisation de plusieurs SLC connectés en parallèle. Cette conception multicouche est légèrement plus épaisse (plus haute) qu'un SLC, mais réduit l'empreinte globale nécessaire pour qu'un condensateur atteigne une capacité plus élevée - une préoccupation essentielle pour de nombreuses applications RF et micro-ondes aujourd'hui, car la taille, le poids et la puissance (SWaP) sont à l'origine nombreuses décisions de conception. La figure 1 illustre la construction d'un SLC par rapport à un MLCC.

Figure 1. L'illustration de gauche montre comment un SLC est construit tandis que l'illustration de droite montre les nombreuses couches d'un MLCC.

Quand un SLC peut être le meilleur ajustement

Les SLC sont spécialement conçus pour être utilisés dans les applications micro-ondes et RF. En effet, la fréquence d'auto-résonance inhérente (SRF), qui est le point où le condensateur présentera le moins d'impédance, d'un SLC est la plus élevée de tous les condensateurs constants discrets. Les condensateurs avec un SRF élevé ont une faible résistance série équivalente (ESR), qui est la résistance interne du condensateur qui apparaît en série avec la capacité de l'appareil.

Ceci est important car, en général, l'ESR augmente à mesure que la fréquence augmente, il est donc nécessaire d'utiliser un condensateur qui a une ESR intrinsèquement faible. De plus, étant donné que les SLC sont formés de manière monolithique, le nombre de pièces mécaniques dans le SLC est limité, ce qui contribue également à une valeur ESR plus faible.

Un inconvénient potentiel des SLC est que, puisqu'il ne s'agit que d'une seule couche de matériau, la capacité dépend fortement de la constante diélectrique du diélectrique utilisé, ce qui limite la capacité pouvant être obtenue. Par conséquent, les SLC sont principalement idéaux pour les applications à haute fréquence et à faible capacité. Nous sommes le leader dans la fourniture au marché des filtres LC de condensateurs à plaques parallèles à valeur personnalisée.

Quand un MLCC peut être le meilleur ajustement

En général, les MLCC peuvent être utilisés dans une variété d'applications car ces condensateurs ont une plage de capacité beaucoup plus élevée que celle des SLC. Cela est possible car les MLCC sont constitués de plusieurs couches de diélectrique et de conducteurs. En plus d'offrir une capacité plus élevée, cette conception signifie que les MLCC peuvent être utilisés pour des applications à tension beaucoup plus élevée, jusqu'à 12 kV pour certaines de nos conceptions. Cependant, étant donné que plusieurs couches d'électrodes et de diélectriques sont utilisées, l'ESR d'un MLCC est généralement beaucoup plus élevé que celui d'un SLC. En conséquence, les MLCC, même ceux fabriqués avec des diélectriques de classe 1 à Q élevé (ultra-faible perte), ne peuvent gérer que des fréquences jusqu'à 30 GHz en raison des valeurs ESR élevées par rapport aux SLC, tandis que les SLC peuvent gérer des fréquences jusqu'à 100 GHz.

En ce qui concerne les applications RF et micro-ondes, les MLCC sont idéales pour les applications qui nécessitent des niveaux de capacité plus élevés et des tensions de fonctionnement plus élevées. Cependant, lorsque l'on examine des applications au-delà de l'industrie des RF et des micro-ondes, les MLCC, en particulier ceux qui tirent parti d'une variété de nos innovations MLCC, peuvent être utilisés pour certaines des applications les plus exigeantes au monde, notamment les implants médicaux, les véhicules électriques et les systèmes à haute fiabilité. dispositifs de détonation.

Comme indiqué dans cet article, les cas d'utilisation des SLC et des MLCC ne sont pas interchangeables, car chaque type de condensateur gère différemment des variables telles que la tension, la fréquence et la capacité. En général, les SLC sont bien adaptés aux applications RF et micro-ondes haute fréquence et basse tension, tandis que les MLCC peuvent être utilisés pour tous les types d'applications haute capacité et haute tension dans une plage de fréquences beaucoup plus limitée.

Source : Knowles