2 电容器技术

多层陶瓷电容器 (MLCC) 因其容积效率和相对较低的价格而在许多应用中广受欢迎。此电容器技术的优势主要在于其使用特殊的电介质材料。要了解原因，请回想一下，简单并联极板电容器的电容符合公式 1。

其中 k 是放置在极板之间的电介质材料的相对介电常数（简称介电常数），ε₀ 是自由空间的介电常数，A 是电容器极板的面积，d 是极板之间的距离。

公式 1 表明，对于给定的电容值，具有较高介电常数的材料可实现较小的电容器体积。这解释了具有特定额定电压的 10µF 电容器的尺寸差异很大，因为完全取决于电容器的电介质。

MLCC 电容器分为不同的类别，主要取决于其热范围和该范围内的稳定性。II 类陶瓷通常被称为“高 k”，因为它们的相对介电常数范围介于 3,000 (X7R) 到 18,000 (Z5U)。相比之下，I 类 C0G/NP0 电容器的相对介电常数往往在 6 到 200 之间。它们是“高性能”陶瓷电容器，因为它们的电容比大多数其他电介质更稳定。

使用聚乙烯或聚丙烯等材料的塑料薄膜电容器往往具有更低的相对介电常数（通常小于 3），并且还具有很好的稳定性。表 1 显示了电容器中使用的一些常见电介质材料的相对介电常数。

在智能扬声器等便携式电子产品中^[1]，由于尺寸小且成本低，因此使用高 k MLCC 是很有吸引力的。不过，请务必注意，虽然它们的相对介电常数非常高，但它们的电容会随施加的电压和温度而显著变化，这会降低信号链性能。电容的这种变化主要是由于在电介质中使用了高浓度的钛酸钡。钛酸钡本质上为铁电，这意味着增加材料内的电场强度会降低其相对介电常数。根据公式 1，这也会导致电容减小。因此，向电容器施加时变电压会导致时变电容，从而使流经电容器的电流失真。电容随施加电压的变化称为电容器的电压系数，这可能是电容器阻抗相对较高的低频频谱中的主要失真源。此外，随着信号幅度的增加，会出现更大的失真。在较高的频率下，由于电容器阻抗较低，失真不太明显，因此电容器上的压降可忽略不计。