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SLC VS. MLCC,哪种电容器更适合您的应用?

电容器是电路设计中必不可少的无源元件。如今,市面上可供选择的电容器规格非常多,因此,要确定哪种电容器最适合您的应用并不是一件容易的事。在电路设计初期,工程师们就需要决定是选用单层电容器(SLC)还是多层陶瓷电容器(MLCC)来满足应用需求。

总的来说,两者似乎有类似的功用,因为无论是SLC还是MLCC,它们都可作电路中的充储电、滤波或旁路之用。要确定哪一种最贴合您的需求,我们不妨从它们各自的基本结构入手进行探讨。SLC是最基本的电容器类型,它的正负电极间仅仅只有一层电介质材料或绝缘层。

MLCC基于SLC设计的基本原理,在单一电容器的电介质中分层嵌入多层电极,由此获取的MLCC的容值相当于多个SLC并联使用的电容量。尽管从厚度上看,MLCC比SLC要略厚,但它却能以更小的体积实现更大的容值——这正是当前对电容器的尺寸、重量和功率(SWaP)比较注重的射频、微波类应用需要考量的关键因素。图1展示了SLC与MLCC的基本结构。

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图1. 左边图示为SLC的构造,右边图示为MLCC堆叠的层级。

1. SLC较为适合的应用场景

SLC是专门为微波和射频应用而设计的。这是因为SLC固有的自谐振频率(SRF,即电容器会表现出最小阻抗的点)是分立块状定值电容器中最高的。

值得注意的是,一般来说ESR (即与电容器串联的内部电阻) 随频率而变化,所以使用低ESR的电容器是十分必要的。此外,由于SLC是单片集成形式,其包含的机械元件数量有限,这也有助于降低ESR值。

然而,SLC有一个潜在的缺点——由于它只是单层结构,容值在很大程度上取决于所使用的电介质的介电常数,这在一定程度上局限了所能获取的最大容值。因此,SLC主要适用于高频率、低容值的应用。楼氏电容(KPD)是为LC滤波器市场提供定制高值平行板电容器的领导者。

2. MLCC较为适合的应用场景

一般来说,MLCC的容值范围比SLC高得多,因此可适用于各种场合。MLCC由多层电介质和电极组成,除了更高的容值外,还能承受更高的工作电压——楼氏电容(KPD)制造的MLCC目前最高耐压可达12kV。然而,由于使用了多层电极和电介质,MLCC的ESR值通常比SLC高得多。因此,MLCC(含高Q值、超低损耗的一级电介质MLCC),只能处理30GHz以下的频率,而SLC可以处理高达100GHz的频率。

在射频和微波应用中,如果对容值和电压同时具有较高的要求,那么MLCC是比较合适的选择;在除射频微波应用之外的其他应用中,MLCC,尤其是楼氏电容(KPD)制造的具有创新设计的MLCC,是医疗植入、汽车电子及高可靠性爆破等严苛性应用的理想之选。

综上所述,由于SLC和MLCC在耐压、频率、容值等参数方面各有千秋,因此在应用中是不可互换的。简而言之,SLC非常适用于高频、低压的射频微波应用,而MLCC可以在更有限的频率范围内适用于各种类型的高压高容应用。

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