贴片电容的基础知识及细节

我们常说的贴片电容，一般指贴片瓷片电容，其材料为高绝缘高介电常数的介质，外形如图

需要注意的是，瓷片电容焊盘与电容介质之间不是很牢固，有些板子比较薄，PCB上焊了电容后，很容易出现板子变形导致电容焊盘与电容介质断裂，这种表面上看不出来，实际上已经损坏。还有一些多块PCB拼版的，分板的时候用手攀，也会导致电容损坏，尤其100nF0402电容，曾出现多次问题。

内部结构，是由多层的电极相互叠起来。


电容常用的封装为0402、0603、0805三种。
0402目前最大容量1uF，据说也有2.2uF
0603目前最大容量10uF
0805目前最大容量22uF
以上是电容封装选型必须要知道的，并且在最高容量下，耐压一般都是很低的，只有6V附近，并且价格比较高，接近于钽电容，具体参数请参考相关型号的文档。

电容的容量不是一个常数，而是变化的，它的电容的容量值跟当前温度、当前的直流电压有关、还跟用什么类型的介质材料有关。
下图为X5R与Y5V两种材料之间的温度与容量之间的差别，蓝色线为X5R，红色线为Y5V

直流电压不同，而容量不同，一般的讲，直流电压越高，电容值降低，并且这个跟材料有很大的关系，


电容的频率特性如下图，电容等效为电阻电容电感的串联，因为有导线，就有电阻，有长度，就有电感，有压差就有电容。高频下，核心是利用电容的谐振频率，所以一个电容的谐振点非常重要，这是高频的基础。

在高频下，一般用到电容的三个特征：
1：利用谐振点进行带通耦合信号：比如33pF电容的谐振点为1256MHz,对应阻抗为0.15，它在900MHz下阻抗为2.61，1800MHz下阻抗为2.87，比如旋风001手机开发模块，因为是双频，要支持900和1800MHz，所以取33pF作为带通耦合器就非常合适。
2：利用谐振点吸收退藕电源干扰：还是33pF，在旋风001手机开发模块上，作为电源退藕大量使用，因为手机本身会产生900和1800两个频率，分布在各个电源、信号上，需要用33pF把这个信号吸收掉，以免干扰别的设备，尤其是音频mic部分。
3：匹配：与电感一起实现阻抗匹配，这个时候就不是采用谐振点了，而是利用它的电容或者电感特性，因为超过电容谐振点，电容就变成了电感。

实际意义上讲，在高频下，电容跟电感是相互转换的，这个完全取决于工作频点，所以大家不要拘泥于是电容还是电感，只是知道这是一个曲线即可。

电容一般有四种材料
1：C0G  这个材料性能最好，电容稳定可靠，但容量比较小，适合做高频小容量电容。以0402为例，从0.5pF~1nF
2：X7R  这个材料性能不错，电容稳定性也可以，但容量中等偏下，适合做高频中容量电容。以0402为例，从220pF~100nF
3：X5R  这个材料容量可以做大，电容稳定性还可以，适合做大容量电容,适合做大容量电容。以0402为例，从56nF~1uF
3：Y5V  这个材料容量可以做大，电容容量范围宽，稳定性差，适合做大容量电容。以0402为例，从2.2nF~1uF

以上从性能上讲C0G > X7R > X5R> Y5V
本人不建议用Y5V，用万用表测1uF电容，估计容量只有0.6uF，因为他的电压、温度指标太差了，不知道的还以为是假的。C0G大量使用在高频上，首选推荐，其次是X7R或者X5R。

具体细节，请下载创易提供的murata电容电感参数工具

在嵌入式领域，一般电源退藕都用到0.1uF，也就是100nF，这个的基本原理也是电容的谐振点，比如0805100nF电容的谐振频率是23MHz,在大部分的MCU频率范围内，其实之前提的0.1uF这个概念是不准确的，因为现在电容，不同的封装，其谐振点都是不同的，所以应该这么选择：
假如一颗ARM的工作频率是70MHz，选择的是0805的电容，那么用电容电感参数工具查，可以找到10nF是它的谐振点，这个时候就应该选择10nF，而不是100nF，当然不放心，可以两个都放，多放几个也可以。

一般的讲，开关电源还有LDO输出都建议用瓷片电容，，瓷片电容的高频性能非常好，介质损耗也比较低，尤其是它的谐振等效串联电阻ESR非常小，比如33pF，谐振下等效电阻只有0.15欧姆，这个是电解电容，包括钽电容所无法比拟的，并且基本上没有漏电流这一说，还没有极性。以前瓷片电容容量做不大，所以往往需要一个瓷片电容并联一个钽电容，现在瓷片电容容量做的接近小容量的钽电容，所以很多都直接用瓷片电容代替。并且加上瓷片电容本身电感量特别小，高频性能好，很多电源退藕，都直接用一个10uF的瓷片电容就搞定了，没必要再并联一个100nF之类，因为这个时候，谐振点意义不大了，0805封装10uF电容在10MHz下的阻抗为0.03欧姆，100MHz下阻抗为0.32欧姆，1000MHz下阻抗为3.2欧姆，从这些数据来看，只要100MHz以下功率不太大的话，都没必要并联一个谐振频点的小电容。

需要注意一点的地方就是很多朋友在布线的时候，比如双面板，很多人都知道退藕电容要靠近器件，引线尽可能短，但他们往往布线的时候忘记考虑电容的地焊盘的回路，一般我们把PCB的底面作为一层地来参考，所有的正面的地焊盘必须要打过孔到主地上，这一点必须记住，不然地回路太长，这个电容就毫无意义，好东西也会因为设计布线的问题糟蹋了。这个问题，很多很有经验的PCB工程师都会犯这个错误


在RFID应用中，尤其是高频RFID，13.56MHz的电路输出部分电路

用到的几个谐振的电容如C212、C213、C214，一定要选择大的封装，最好是0805，其次是0603，不能选择0402封装，主要这个电压比较高，达到了50V，频率也比较高13.56MHz，电流比较大，达到上百mA。电容毕竟有介质损耗，会发热，若封装选择太小，发热太高，会导致电容失效，所以一定要选择合适的封装。