Si la temperatura no es un problema, ¿qué se puede decir sobre los diferentes dieléctricos de cerámica?

Incluso si la temperatura ambiente está bien controlada, las corrientes de aire pueden causar ruido si hay un voltaje significativo en el condensador.

La degradación de la capacitancia con el tiempo es diferente para diferentes dieléctricos. Y el grande, el coeficiente de voltaje de capacitancia.

Si puede usarlas, las tapas NP0 sufren tales efectos mucho menos que las partes X5R X7R etc., pero simplemente no están disponibles o son muy grandes y costosas en valores más altos. Hay muchos casos en los que un límite X7R en la ruta de la señal funciona bien. Por otro lado, he usado piezas NP0 como tapas de derivación en aplicaciones especiales.

Otra característica es que las partes más pequeñas, especialmente cuando se aproxima a los límites de lo que es posible dentro de una huella dada, tienden a tener un alto coeficiente de voltaje, por lo que la mayor parte de la capacitancia (tanto como el 80%) simplemente puede desaparecer cuando está sesgada. a una tensión de funcionamiento normal. Por lo tanto, puede ser mejor usar un 0805 o 0603 en lugar de un 0402 o 0201, incluso si son más grandes y posiblemente más caros.

Las hojas de datos suelen estar incompletas, pero algunos fabricantes ofrecen datos mucho más completos en forma de datos en línea o generados localmente para cada parte. Por ejemplo, este sitio Murata (requiere Flash) le permite extraer datos CSV para varias características.

La realidad del mercado a menudo determinará sus opciones; se vuelve extremadamente difícil encontrar piezas dieléctricas de clase 1 en paquetes comunes con alto voltaje (> 10V) o aplicaciones de alta capacidad (> 1uF), es probable que no pueda simplemente " spec "es un dieléctrico mejor y espera que tu lista de materiales sea realizable.

El mercado ha decidido, en general, que NP0 y otros dieléctricos de clase 1 son "topes de señal" y los catálogos de piezas reflejan eso. Como otro ejemplo, las piezas X7R / X7S se vuelven más difíciles de encontrar en paquetes más pequeños (< 0805) y alta capacidad.

Para contribuir a la discusión del diseño, otro factor importante, al excluir la temperatura como factor:

Los Dieléctricos de Clase 1 no sufren efectos piezoeléctricos. Este efecto es bi direccional. El voltaje de ondulación hará que la pieza se contraiga y expanda, y genera ruido físico y calor, la vibración física generará voltaje en la pieza.

En aplicaciones marginales con capacitores de muy alta densidad y alto voltaje de ondulación, esto puede resultar en una tensión significativa en los terminales del capacitor e incluso en el agrietamiento.

Tenga en cuenta que los condensadores cerámicos de alta densidad agrietados fallan debido a un cortocircuito de alto vataje y pueden causar daños severos e incluso incendios en situaciones de desacoplamiento o de bypass de suministro. Si esto es una preocupación, y el espacio es muy importante para usar otros esquemas, entonces un NP0 u otro dieléctrico de clase 1 puede brindarle suficiente amortiguador para su comodidad.

Para agregar a lo que @SpheroPefhany respondió, la especificación de temperatura de un dieléctrico dado también está intrínsecamente relacionada con el cambio de capacitancia con la temperatura. Incluso si controla la temperatura ambiente, si es elevada, es posible que deba reducir la capacidad efectiva de la pieza para su aplicación, cualquier fluctuación de la temperatura local se mostrará como ruido en su circuito.

Los capacitores cerámicos también tienen una capacitancia efectiva significativamente más baja con un DC Bias más alto, lo cual es una preocupación en situaciones de desacoplamiento o bypass, si no es posible una clasificación de voltaje más alta, los dieléctricos de clase 1, como una regla general del pulgar, sufren esto de un menor la licenciatura.

Nota FINAL

En general, he observado que las partes equivalentes de un conjunto de MFG de buena reputación para el mismo tamaño dieléctrico y del paquete suelen ser lo suficientemente cerca como para ser intercambiables para todas las aplicaciones. Una lista incompleta: Murata, TDK, Samsung, Kemet, Yageo

Cuando vas al MFG de segundo nivel y a las partes genéricas del mercado masivo chino, entonces todo está fuera de la ventana.

Esto es más una nota completa que una respuesta completa, ya que Spehro Pefhany y crasic ya han detallado las principales características de los principales tipos de condensadores de cerámica. Sin embargo, dejaron de lado un tema que se conocía en el círculo de ingenieros electrónicos de audio hasta hace unos años: las cerámicas son dieléctricos dispersivos (como prácticamente todos los dieléctricos existentes excepto el vacío, pero) cuya permitividad varía consistentemente entre \ $ 1 \ mathrm {Hz} \ $ y varios \ $ \ mathrm {kHz} \ $ .
Incluso si logra encontrar condensadores cerámicos independientes de temperatura y voltaje aplicado, puede enfrentar este problema sutil: la capacidad de esos dispositivos, mientras que es constante y estable para las frecuencias superiores a \ $ 1 \ mathrm {MHz } \ $ , puede cambiar significativamente en el ancho de banda de audio.

¿Por qué esto es un problema?
Como tal vez casi cualquier cosa en esta palabra, un capacitor puede ser como un objeto con una función de transferencia bien definida:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

La función de transferencia \ $ H_c (j \ omega) \ $ de un capacitor cerámico tiene la siguiente característica de fase $$ \ arg \ big [H_c (j \ omega) \ big] = \ begin {cases} jk \ omega & f > \ text {pocos $ \ mathrm {kHz} $} \\ jp (\ omega) \ neq jk \ omega & f \ text {está por debajo del límite anterior} \ end {cases} $$ donde

• como siempre \ $ \ omega = 2 \ pi f \ $ , donde \ $ f \ $ es la frecuencia de la señal de entrada,
• \ $ k \ $ es una constante, a veces llamada retraso de fase
• \ $ p (\ omega) \ $ es una función no lineal (generalmente impar) de \ $ \ omega \ $ asintóticamente tendiendo a la función lineal \ $ k \ omega \ $ como \ $ \ omega \ to \ infty \ $

Esto implica que, en el rango de frecuencia donde la característica de fase de la función de transferencia no es lineal (es decir, la permitividad dieléctrica no es constante, en nuestro caso específico), las diferentes componentes espectrales de la señal de entrada se retrasan de una manera diferente, dependiendo del valor de \ $ p (\ omega) \ $ .
Esto implica, por lo tanto, que dichos condensadores no deben usarse en el rango de frecuencia donde se enfatiza más el comportamiento dispersivo de su dieléctrico: como consecuencia, es mejor evitar el uso de condensadores cerámicos en la ruta de señal de los circuitos de señal de audio de baja frecuencia.