C0G супраць NP0 кандытатараў: Значэнне, характарыстыкі і ўжыванні

C0G — гэта абазначэнне EIA для керамічнага дыэлектрыка класа I, у той час як NP0 — адпаведны тэрмін MIL. Абодва звычайна паказваюць нарматыўны тэмпературны каэфіцыент 0 ±30 ppm/°C, хоць некаторыя вытворцы выкарыстоўваюць NP0 для пашыранага дыяпазону эксплуатацыйных тэмператур. Кандэсатары C0G/NP0 шырока выкарыстоўваюцца ў месцах, дзе патрабуецца высокая стабільнасць ёмістасці, нізкія дыэлектрычныя страты і прадказальная частотная прадукцыйнасць. У гэтым артыкуле тлумачыцца іх тэмпературная і напружанасная паводзіны, старэнне, ESR, Q фактар, імпеданс, самарэзонансная частата, параўнанне з керамікай класа II і выбар для RF і прэцізійных схем.

Каталог

Фігура 1. Структура MLCC C0G/NP0 і дыэлектрычныя ўласцівасці

Класіфікацыя дыэлектрыка C0G/NP0 і матэрыяльныя характарыстыкі

C0G/NP0 належыць да катэгорыі керамічнага дыэлектрыка класа I, які прызначаны для нізкіх страт і высокай стабільнасці ёмістасці. У MLCC тонкія керамічныя дыэлектрычныя пласты чередуются з унутранымі металевымі электродамі, утвараючы шматлікія пласты кандытатараў унутры аднаго кампактнага кампанента.

Матэрыялы C0G маюць меншы адносны дыэлектрычны каэфіцыент, чым высокі-к матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў кандытатарах класа II. Murata вызначае кальцавы цырконат як прадстаўнічы матэрыял класа I, у той час як тытанат барыя звычайна выкарыстоўваецца ў тыпах класа II, такіх як X5R і X7R. З-за гэтага ніжняга дыэлектрычнага каэфіцыента C0G/NP0 звычайна дае меньшую ёмістасць для таго ж памеру корпуса, але прапануе значна лепшую электричную стабільнасць. Формулацыі вар’іруюцца ў залежнасці ад вытворцы. Напрыклад, KYOCERA AVX таксама выкарыстоўвае неодымій, самарый і іншыя рэдкаўзметкавыя аксіды ў некаторых матэрыялах C0G/NP0.

Дыэлектрыкі C0G/NP0 паказваюць параэлектрычнае паводзіны, у супрацьлегласць ферраэлектрычным паводзінам многіх керамік класа II. Гэта робіць ёмістасць значна менш адчувальнай да тэмпературы, прыкладзенага DC напружання і часу.

C0G супраць NP0 Названне і кодзіраванне тэмпературнага каэфіцыента

Фігура 2. Названне C0G/NP0 і коды часткаў TDK

C0G і NP0 гэта цесна звязаныя абазначэнні класа I, якія кампенсуюць тэмпературу. C0G — эквівалент EIA для традыцыйнага характарыстыкі MIL NP0, але асобныя вытворцы могуць выкарыстоўваць гэтыя абазначэнні па-рознаму для канкрэтных дыяпазонаў эксплуатацыйнай тэмпературы, з нарматыўным тэмпературным каэфіцыентам 0 ±30 ppm/°C. C0G — гэта шырока выкарыстоўванае абазначэнне EIA, у той час як NP0 — гэта ранейшы прамысловы тэрмін, які дагэтуль з’яўляецца ў каталогах і тэхнічных лістах вытворцаў.

C0G і NP0 звычайна з'яўляюцца ў нумарах частак вытворцаў, каталогах і тэхнічных лістах, а не як пазначэнні на целе кандэсатара. Многія невялікія керамічныя кандэсатары не маюць пазначэнняў на целе, таму іх тып дыэлектрыка звычайна не можа быць вызначаны па вонкавым выглядзе ў адзіночку. Калі вы працуеце з невядомым кандэсатаром, звярніцеся да нашага кіраўніцтва па ідэнтыфікацыі неабароненых MLCC, якое тлумачыць, як выкарыстоўваць маркіроўку на катушцы, BOM, схематычны план, пазначэнне PCB, нумар часткі вытворцы і электрычныя вымярэнні, каб звузіць яго ідэнтыфікацыю.

Абазначэнне	Значэнне	Температура Каэфіцыент	Звычайнае выкарыстанне
C0G	EIA Код класа I	0 ±30 ppm/°C	Тэхнічныя лісты і сістэмы нумараў частак
NP0	Старое адпаведнае абазначэнне	0 ±30 ppm/°C	Спадчына тэрміналогіі і сучасныя каталогі
C0G/NP0	Спалучанае абазначэнне вытворцы	0 ±30 ppm/°C	Паказвае на эквівалентнасць умоў

Трылітарны код C0G вызначае характарыстыку каэфіцыента тэмпературы і дапушчальнай памылкі. Яго выніковая спецыфікацыя цэнтраваць на нулі, што азначае, што ёмістасць змяняецца толькі незначна зменшэння тэмпературы. NP0 звычайна тлумачыцца як Негатыўна-Пазітыўна-Нуль, апісваючы тое ж самае паводзіны з тэмпературай, блізкім да нуля.

Вытворцы часта пішуць C0G/NP0 або C0G (NP0), каб злучыць абодва назвы. Аднак код дыэлектрыка не вызначае кожны аперацыйны абмежаванне. Рэйтынг тэмпературнага дыяпазону, дапушчальная адхіленне ёмістасці, рэйтынг напружання і іншыя спецыфікацыі застаюцца спецыфічнымі для часткі, таму фактычны тэхнічны ліст вытворцы заўсёды павінен правяраць.

Коэфіцыент тэмпературы, Дрыф ёмістасці і Тэрмальная стабільнасць

Кандэсатары C0G/NP0 маюць намінальны каэфіцыент тэмпературы 0 ppm/°C з дапушчальнай памылкай ±30 ppm/°C. Гэта адпавядае межу каэфіцыента ±0.003% на °C, але фактычнае гарантаванае тэмпературнае паводзіны залежыць ад канкрэтнага кандэсатара, тэмпературнага дыяпазону і рэферэнтных умоў, якія выкладзены ў яго тэхнічным лісце.

Параметр	Характарыстыка C0G/NP0
Каэфіцыент тэмпературы	0 ±30 ppm/°C
Роўны каэфіцыент на °C	Да ±0.003%/°C на межах ±30 ppm/°C
Спрошчаная вылічэнне для адрознення ў 100°C	±0.3% калі вылічана непасрэдна з ±30 ppm/°C
Звычайны дыяпазон тэмпературы працы C0G	−55°C да +125°C, у залежнасці ад часткі
Тэрмальная стабільнасць	Сапраўды высокая

Напрыклад, выкарыстоўваючы межы ±30 ppm/°C і мяркуючы адрозненне ў 100°C ад зададзенай тэмпературы, спрошчаная вылічэнне складае:

30 ppm/°C × 100°C = 3,000 ppm = 0.3%

Падчас гэтага спрошчанага вылічэння, кандэсатар на 1,000 пФ будзе змяняцца прыкладна на ±3 пФ. Аднак ±0.3% не павінна разглядацца як універсальнае гарантаванае змены ёмістасці для кожнага C0G/NP0 кандэсатара або для кожнага адрознення на 100°C. Спецыфікацыі вытворцы могуць па-іншаму вызначаць каэфіцыент тэмпературы, змяненне ёмістасці, рэферэнтную тэмпературу і тэставы тэмпературны дыяпазон.

KYOCERA AVX і TDK публікуюць тэмпературныя характарыстыкі C0G/NP0 для сваіх канкрэтных сем'яў кандэсатараў, але гарантаваныя межы і рэферэнтныя ўмовы павінны быць узяты з тэхнічнага ліста для канкрэтнага нумара часткі. Заўсёды правярайце гэты тэхнічны ліст для пазначанага тэмпературнага дыяпазону, рэферэнтнай тэмпературы, метаду выпрабавання і гарантаванага межаў ёмістасці.

DC-заспанне, AC-напружанне і Стабільнасць ёмістасці

Фігура 3. C0G/NP0 у параўнанні з X5R/X7R Залежнасць ад напружання

Кандэсатары C0G/NP0 захоўваюць вельмі стабільную ёмістасць пад прыкладзеным пастаянным напружаннем. Іх параэлектрычны дыэлектрык класа I не залежыць ад моцнай палярызаванай залежнасці, якую можна ўбачыць у кераміцы высокага класа II. З-за гэтага дыэлектрычная пастаянная змяняецца вельмі мала ў міру росту пастаяннага электрычнага поля, таму эфектыўная ёмістасць застаецца блізка да свайго намінальнага значэння ў межах зададзенага дыяпазону працы.

Паводзіны пад напружаннем	C0G/NP0	X5R/X7R
Страта ёмістасці з-за DC-біясу	Вельмі нязначная	Можа быць значнай
Залежнасць ад AC-напружання	Нізкая	Больш прыкметная
Паводзіны дыэлектрыка	Параэлектрычны	Ферраэлектрычны
Каэфіцыент напружання	Вельмі нізкі	Больш высокі і залежны ад часткі
Стабільнасць эфектыўнай ёмістасці	Высокая	Залежная ад напружання

Конденсатары класа II, такія як X5R і X7R, звычайна выкарыстоўваюць ферраэлектрычныя матэрыялы на аснове барый-тытаната. Калі напружанне пастаяннага току павялічваецца, іх палярызацыйная рэакцыя змяняецца, зніжаючы дыэлектрычную пастаянную і, такім чынам, эфектыўную ёмістасць. Колькасць страт залежыць ад прыкладзенага напружання, намінальнага напружання, ёмістасці, памеру упакоўкі і фармулёўкі дыэлектрыка, таму два кондэнсатары X7R з аднолькавым намінальным значэннем могуць паводзіць сябе па-рознаму.

C0G/NP0 таксама мае адносна нізкую адчувальнасць да AC напружання вымярэння, што робіць вымярэнні ёмістасці больш паўтаральнымі. Аднак частата вымярэння і ўзровень AC-тэстаў павінны ўсё яшчэ адпавядаць умовам, указаным вытворцам. Стабільнасць ёмістасці таксама не павінна блытацца з здольнасцю да вытрымкі напружання. Нават калі ёмістасць змяняецца вельмі мала з напружаннем, намінальнае напружанне кандэнсатара і любое неабходнае скарачэнне схемы павінны быць выкананы.

Старэнне, дыэлектрычныя страты, ESR, Q-фактар і фактар дысіпацыі

Дыялектрыкі C0G/NP0 практычна не паказваюць звычайнага дыэлектрычнага старэння, дазваляючы гэтым кандэнсатарам захоўваць стабільныя электрычныя характарыстыкі на працягу доўгіх перыядаў. Адсутнасць звычайнага дыэлектрычнага старэння не азначае, што MLCC не можа згубіць функцыянальнасць па іншых прычынах. Механічныя расколіны, пашкоджанні ад гнуткасці, тэрмічны стрэс, электрычны перагруз і разбурэнне ізаляцыі ўсё яшчэ могуць уплываць на надзейнасць. Для больш шырокай дыскусіі гэтых прычын глядзіце наш кіраўніцтва па рэжымам непаладкаў MLCC.

Параметр	Што ён апісвае	Чаму гэта важна
Старэнне	Змена ёмістасці з цягам часу	Садзейнічае падтрымцы доўгатэрміновай дакладнасці схемы
Дыялектрычныя страты	Энергія, страчаная ў дыэлектрыку падчас працы AC	Нізкія страты паляпшаюць эфектыўнасць і стабільнасць сігналу
Фактор дысіпацыі (DF)	Сувязь, якая паказвае страты кандэсатара AC	Ніжні DF указвае на меншыя ўнутраныя страты
Q-фактар	Суадносіны захаванай энергіі да энергіі, што страчваецца	Высокі Q падтрымлівае рэзкія і стабільныя рэзанансы
ESR	Эфектыўны паралельны супраціў, які спрыяе стратам AC	Нізкі ESR зніжае страты і ўплывае на імпеданс у блізкасці да рэзанансу
Частотная залежнасць	Змена ESR, Q і імпедансу ў залежнасці ад частоты	Вызначае прыдатнасць для высокіх частот

У тых жа сінусоідальных умовах выпрабавання фактор дысіпацыі выражаецца як DF = tan δ, а Q - яго рэцыпрат: Q = 1/DF. Для мадэлі серыйнага эквівалентнага кандэнсатара, які функцыянуе ў ёмістасным рэгіёне ніжэй SRF, Q таксама можа быць выказана як |X₍C₎|/ESR.

Імпеданс, ESL і самарэзнатыўная частата C0G/NP0 MLCC

Фігура 4. Імпеданс C0G/NP0 MLCC і самарэзнанне

C0G/NP0 MLCC не з'яўляецца ідэальным кандэнсатаром. Яго паводзіны на высокіх частотах вызначаюцца ёмістасцю (C), эквівалентным паралельным супрацівам (ESR) і эквівалентнай паралельнай індуктыўнасцю (ESL). На нізкіх частотах ёмістасць дамініруе, і імпеданс зніжаецца з павышэннем частоты. Калі частота павышаецца яшчэ больш, паразитная індуктыўнасць становіцца больш важнай.

Фактор	Уплыў на частотную паводзіны
Ёмістасць	Высокая ёмістасць, як правіла, паніжае ёмістасны імпеданс
ESR	Вызначае страты і моцна спрыяе мінімальнаму імпедансу ў блізкасці да рэзанансу
ESL	Спричыняе павышэнне імпедансу на высокіх частотах
Геаметрыя ўпакоўкі/электрода	Уплывае на паразитную індуктыўнасць і, такім чынам, на SRF
Частата	Вызначае, ці паводзіны з'яўляюцца ёмістаснымі, рэзанснымі ці індуктыўнымі

Кадр, калі ёмістаснае рэактанс і індуктыўнае рэактанс балансуюць, з'яўляецца самарэзнативнай частатой (SRF). У SRF імпеданс дасягае свайго мінімуму і ў галоўным абмяжоўваецца ESR. Выше SRF, ESL дамінуе і MLCC паводзіць сябе ўсё больш як індукатар, а не як кандэнсатар.

SRF залежыць ад ёмістасці і паразiтнай індукцыі, прыкладна следуючы fSR = 1 ÷ (2π√LC). Нізкі ESL звычайна павышае SRF. Памеры пакета, геаметрыя кантактаў, структура ўнутраных электродаў і індукцыя мантажу і злучэнняў на PCB могуць змяняць рэзананс і імпеданс у схемах, таму дадзеныя пра SRF ад вытворцы павінны ацэнвацца разам з фактычнай схемай PCB. Калі скарачэнне паразiтнай індукцыі з'яўляецца ключавой мэтавай задачай дызайну, паглядзіце наш кіраўніцтва па выбары малых ESL MLCC для атрымання рэкамендацый па стылі пакета, геаметрыі кантактаў, раскладцы мантажу і выбару кандытараў для высокіх частот.

Нізкая дыэлектрычная страта і высокі Q у C0G/NP0 робяць яго карысным у радыёчастотных і рэзанансных схемах, але ESR, ESL, імпеданс і SRF павінны правярацца для канкрэтнай дэталі і працоўнай частоты.

C0G/NP0 супраць X7R і X5R: Электрычная прадукцыйнасць

C0G/NP0, X7R і X5R — гэта керамічныя дыэлектрыкі, распрацаваныя з рознымі прыярытэтамі. C0G/NP0 акцэнтуе ўвагу на стабільнасці і нізкай стратнасці, у той час як X7R і X5R выкарыстоўваюць матэрыялы высокай дазволу класа II для забеспячэння значна большей ёмістасці ў зададзеным памеры пакета.

Характарыстыка	C0G/NP0	X7R	X5R
Дыэлектрык класу	Клас I	Клас II	Клас II
Тэмпературная характарыстыка	0 ±30 ppm/°C	±15%, −55°C да +125°C	±15%, −55°C да +85°C
Страта ёмістасці пад DC-напряжэннем	Дзівосна маленькая	Залежыць ад дэталі, можа быць вялікай	Залежыць ад дэталі, можа быць вялікай
Састарэнне	Нязначнае	Лагарыфмічнае састарэнне	Лагарыфмічнае састарэнне
Шчыльнасць ёмістасці	Ніжэйшая	Вышэйшая	Вышэйшая
Дыэлектрычная страта	Ніжа	Вышэйшая	Вышэйшая
Фактар Q	Звычайна высокі	Ніжэйшы	Ніжэйшы

Галоўны кампраміс — гэта шчыльнасць ёмістасці супраць электрычнай стабільнасці. X5R і X7R могуць забяспечыць ёмістасць у мкФ у маленькіх пакуках, але іх эфектыўная ёмістасць больш моцна залежыць ад DC-напряжэння, тэмпературы і састарэння. C0G/NP0 забяспечвае значна больш прадказальную ёмістасць і ніжэйшую дыэлектрычную страту.

На высокіх частотах прадукцыйнасць таксама залежыць ад ёмістасці, ESR, ESL, памераў пакета, геаметрыі электродаў і частоты самарэзонансу. Таму C0G/NP0 добра падыходзіць для радыёчастотных і рэзанансных схем, у той час як X5R і X7R звычайна выбіраюцца, калі патрабуецца большая ёмістасць або дэкафінацыя.

Выбар кандытараў C0G/NP0 для радыёчастотных, рэзанансных, часавых і дакладных схем

Малюнок 5. Применение C0G/NP0 и частотнае паводзіны

Выбар кандытара C0G/NP0 патрабуе большага, чым проста выбар намінальнай ёмістасці. Для часавых і дакладных схем вялікімі фактарамі з'яўляюцца допуск ёмістасці і тэмпературная стабільнасць, паколькі невялікія змены значэння могуць змяніць час, адказ фільтра або частоту асцилятара. Для радыёчастотных і рэзанансных схем фактар Q, ESR, імпеданс і частота самарэзонансу (SRF) становяцца гэтак жа важнымі.

Параметр выбару	Што правяраць
Ёмістасць	Патрабаваная схема значэння
Допуск	Дакладнасць, неабходная схеме
Напружанне	Максімальнае рабочае напружанне плюс адпаведны запас
Q / ESR	Страта на мэтавай частаце
SRF	Пазіцыя адносна працоўнай частоты
Памер пакета	Праблемы з PCB і паразiтная індукцыя
Частотны дыяпазон	Дадзеныя вытворцы па імпедансу і Q
AC і пікавае напружанне	Праверце значэнні DC, RMS, пікавага, імпульснага і частотна-залежнага напружання ў дакладным даведніку.
Усталяваны імпеданс	Улічвайце кандытар, падкладкі, дарожкі, свідравіны і шлях вяртання току, а не толькі ацэньвайце ESL кампанента.

Памер пакета ўплывае не толькі на прастору на PCB. Розныя памеры корпуса MLCC могуць мець розную паразiтную індукцыю, даступную ёмістасць, напружанні і патрабаванні да мантажу, таму пакет варта выбіраць разам з электрычнымі патрабаваннямі схемы. Для намінальных памераў і агульных кодаў пакета EIA і метрических, паглядзіце наш табліцу памераў MLCC, якая ахоплівае памеры ад 01005 да 2220.

Канчатковы выбар павінен быць заснаваны на дакладных частотных характарыстыках дэталі, а не толькі на класіфікацыі C0G/NP0. Геаметрыя упакоўкі, канструкцыя электродаў, велічыня ёмістасці і ўстаноўка могуць усіх уплываць на прадукцыйнасць пры высокіх частотах.

Рэзюмэ рашэння: Выбірайце C0G/NP0, калі ў схеме патрабуецца нізкі страт, высокі Q і стабільная ёмістасць пры зменах тэмпературы, напружання або частоты. Выбірайце X7R або X5R, калі галоўная патрабаванне — значна большая шчыльнасць ёмістасці ў маленькай упаковцы, дазваляючы большую варыяцыю ёмістасці з тэмпературай, пастаянным зсоўваннем і іншымі ўмовамі эксплуатацыі.

Спасылкі

[1] Murata Manufacturing Co., Ltd., “Якія керамічныя ёмістасці ў вас ёсць?” Частыя пытанні аб ёмістасцях. Аказвае інфармацыю аб матэрыялах класа I і класа II, кальцыявым цырконата, барыйным тытанате, характарыстыках DC-біясу, старэнні, шчыльнасці ёмістасці і прымяненнях. Доступна з 12 жніўня 2026 года.

[2] TDK Corporation, “Якія тэмпературныя характарыстыкі звычайна ўказваюцца для MLCC (мультыслойных керамічных чыпавых ёмістасцяў)?” Частыя пытанні TDK Product Center. Аказвае інфармацыю аб кодах C0G, NP0, X5R і X7R, уключаючы C0G пры −55°C да +125°C і TDK NP0 пры −55°C да +150°C, абедзве з ±30 ppm/°C. Доступна з 12 жніўня 2026 года.

[3] KYOCERA AVX Components Corporation, “C0G (NP0) дыэлектрык.” Аказвае інфармацыю аб класіфікацыі EIA класа I, неадым, самарый і іншых рэдкай зямлі, 0 ±30 ppm/°C тэмпературнай характарнасці, нязначным адхіленні ёмістасці і паводзінах пры старэнні. Доступна з 12 жніўня 2026 года.

[4] Murata Manufacturing Co., Ltd., “Якія тэмпературныя характарыстыкі керамічных ёмістасцяў?” Гид на ёмістасці, 15 кастрычніка 2012 года. Аказвае інфармацыю аб дэтэктарах на аснове кальцыявога цырконата і паводзінах тэмпературнага каэфіцыента. Доступна з 12 жніўня 2026 года.

[5] Murata Manufacturing Co., Ltd., “Характарыстыкі напружання статычнай ёмістасці.” Гид на ёмістасці, 28 лістапада 2012 года. Аказвае інфармацыю аб параэлектрычных матэрыялах C0G, фераэлектрычных барыйных тытанатах класа II, эфектах DC-біясу і характарыстыках AC-напружання. Доступна з 12 жніўня 2026 года.

[6] Murata Manufacturing Co., Ltd., “Якія частотныя характарыстыкі імпедансу/ESR у ёмістасцях?” Гид на ёмістасці, 14 лютага 2013 года. Аказвае інфармацыю аб ёмістасці, ESR, ESL, імпедансе, частаце самарэзонансу і ёмістна-індуктыўным паводзінах. Доступна з 12 жніўня 2026 года.

[7] Murata Manufacturing Co., Ltd., “Серыя GJM.” Лінейка прадуктаў мультыслойных керамічных ёмістасцяў. Аказвае інфармацыю аб высокім Q, нізкім ESR MLCC для VHF, UHF, мікрахваляў, рэзанансных, наладкавых, імпедансных, і тэмпературнакампенсаваных прымяненнях. Доступна з 12 жніўня 2026 года.

[8] TDK Corporation, “Том 1 Асаблівасці высоканапружаных MLCC з C0G характарыстыкамі і рашэннямі замен.” Бібліятэка тэхналогій TDK, Гид рашэнняў. Аказвае інфармацыю аб стабільнасці тэмпературы C0G класа I, спецыфікацыі 0 ±30 ppm/°C, гандлі шчыльнасцю ёмістасці і выкарыстанні C0G у рэзанансных схемах. Доступна з 12 жніўня 2026 года.