Capacitores são componentes passivos essenciais para projetar qualquer circuito elétrico. Mas há tantas opções para escolher com uma ampla gama de especificações que pode ser difícil determinar qual capacitor pode ser o mais adequado para sua aplicação. Uma decisão inicial que os projetistas de circuitos devem tomar é determinar se um capacitor de camada única (SLC) ou capacitor de cerâmica multicamada (MLCC) é o ajuste certo para suas necessidades de aplicação.

Em um alto nível, esses tipos de capacitores parecem semelhantes, pois tanto os SLCs quanto os MLCCs podem ser usados ​​para carregar e armazenar, filtrar ou ignorar funções em um circuito. Para determinar qual é o mais adequado para sua aplicação, vamos primeiro examinar a estrutura básica de cada tipo de capacitor. Os SLCs são o tipo de capacitor mais básico disponível, pois esses capacitores consistem em uma única camada de material dielétrico, ou camada isolante, imprensada entre um eletrodo positivo e um negativo.

Um MLCC usa o princípio básico desse projeto de capacitor para construir várias camadas no mesmo capacitor, resultando em um único capacitor que fornece um nível de capacitância equivalente ao uso de vários SLCs conectados em paralelo. Este design multicamadas é um pouco mais espesso (mais alto) do que um SLC, mas diminui a pegada geral necessária para um capacitor atingir maior capacitância - uma preocupação crítica para muitas aplicações de RF e micro-ondas hoje, já que tamanho, peso e potência (SWaP) estão impulsionando muitas decisões de projeto. A Figura 1 ilustra a construção de um SLC versus um MLCC.

Figura 1. A ilustração à esquerda mostra como um SLC é construído enquanto a ilustração à direita mostra as diversas camadas de um MLCC.

Quando um SLC pode ser o melhor ajuste

Os SLCs são projetados especificamente para uso em aplicações de microondas e RF. Isso ocorre porque a frequência auto-ressonante inerente (SRF), que é o ponto em que o capacitor exibirá a menor quantidade de impedância, de um SLC é a mais alta de qualquer capacitor constante concentrado discreto. Capacitores com alto SRF têm baixa resistência em série equivalente (ESR), que é a resistência interna no capacitor que aparece em série com a capacitância do dispositivo.

Isso é importante porque, em geral, o ESR aumenta à medida que a frequência aumenta, portanto, é necessário usar um capacitor que tenha ESR inerentemente baixo. Além disso, como os SLCs são formados monoliticamente, o número de peças mecânicas no SLC é limitado, o que também contribui para um valor ESR mais baixo.

Uma desvantagem potencial dos SLCs é que, como é apenas uma única camada de material, a capacitância é fortemente dependente da constante dielétrica do dielétrico usado, o que limita a capacitância que pode ser alcançada. Portanto, os SLCs são principalmente ideais para aplicações de alta frequência e baixa capacitância. Somos líderes no fornecimento ao mercado de filtros LC com capacitores de placas paralelas de valor personalizado.

Quando um MLCC pode ser o melhor ajuste

Em geral, os MLCCs podem ser usados ​​em uma variedade de aplicações, pois esses capacitores têm uma faixa de capacitância muito maior que a dos SLCs. Isso é possível porque os MLCCs são feitos com várias camadas de dielétricos e condutores. Além de oferecer maior capacitância, esse projeto significa que os MLCCs podem ser usados ​​para aplicações de tensão muito mais alta, até 12 kV para alguns de nossos projetos. No entanto, como várias camadas de eletrodos e dielétricos são usados, o ESR de um MLCC geralmente é muito maior do que o de um SLC. Como resultado, os MLCCs, mesmo aqueles feitos com dielétricos de Classe 1 de alto Q (perdas ultrabaixas), só podem lidar com frequências de até 30 GHz devido aos altos valores de ESR em relação aos SLCs, enquanto os SLCs podem lidar com frequências de até 100 GHz.

Quando se trata de aplicações de RF e micro-ondas, os MLCCs são ideais para aplicações que exigem níveis de capacitância mais altos e tensões operacionais mais altas. No entanto, ao olhar para aplicações além da indústria de RF e micro-ondas, os MLCCs, especialmente aqueles que aproveitam uma variedade de nossas inovações MLCC, podem ser usados ​​para algumas das aplicações mais exigentes do mundo, incluindo implantáveis ​​médicos, veículos elétricos e equipamentos de alta confiabilidade dispositivos de detonação.

Conforme mostrado neste post, os casos de uso para SLCs e MLCCs não são intercambiáveis, pois cada tipo de capacitor lida com variáveis ​​como tensão, frequência e capacitância de maneira diferente. Em geral, os SLCs são adequados para aplicações de RF e micro-ondas de alta frequência e baixa tensão, enquanto os MLCCs podem ser usados ​​para todos os tipos de aplicações de alta capacitância e alta tensão dentro de uma faixa de frequência muito mais limitada.

Fonte: Knowles