适合高频应用的表面贴装多层陶瓷电容

电子产品的工作频率现在日益升高，并且涵盖广泛的应用：

RF 功率放大器

RF 功率发生器

仪表 – 电子和机械

磁共振成像（MRI）设备

航空电子

卫星通信

一般无线通信

电路设计考虑事项

在要求不太严格的应用中，选择电容的关键因素比较简单，只需确保电容的工作电压不低于电路的工作电压，然后选择合适的容值即可。还要选择连接方法（径向引线、轴向引线或表面贴装），然后进行与尺寸方面的优化。另外还可能需要考虑温度与电压特征（TCC 和 VCC），但对大多数商业应用而言，这些往往都不是重要因素。

但随着电路工作频率增加，其他因素变得重要，如电容的衰减特性。在蓝牙电路中，2.4GHz 频率下的过多衰减会减弱发出信号，妨碍电路正确工作。同样，滤波电路中的电容的衰减特性也必须规定正确频率下的衰减。衰减特征的常见量度是自谐振频率（SRF）。

高频应用中需要考虑的第二个因素是电容的等效串联电阻（ESR）。ESR 会造成电路功率损耗，损耗大小大致与 ESR 值成比例。该功率损耗通过欧姆加热（ohmic heating）转化为热。所产生的热量与 ESR 成比例（并与流过器件的电流的平方成比例）：Q ∝ ESR × I2。

电容结构考虑事项

电容的结构会影响其特性。图 1 是一种典型多层陶瓷电容（MLCC）的剖视图。陶瓷材料对 SRF 和 ESR 有影响。I 类材料（通常为NPO / C0G）的谐振频率较高（高 SRF）而 ESR 较低，而 II 类材料（通常为 X7R）的谐振频率较低（低 SRF）而 ESR 较高。高频应用中最常使用 I 类材料。

图 1：典型 MLCC 结构

但在使用这些陶瓷材料的情况下，电极材料的选择也会影响电容的性能。虽然电极可用贱金属制造，如铜（Cu）或镍（Ni），但高频应用通常要求低损耗，所以通常使用贵金属。RF 设计中使用的这些材料通常为铂（Pt）、钯（Cu）或银（Ag）。选择 100% 钯（100Pd）比较常见。该材料能够经受非常高的温度，这意味着可在高温下对电容进行处理，以实现充分密实化。

理想情况下应使用纯银，因为其导电性最佳。不过其熔点比其他材料低，所以未被选用。但借助合适的陶瓷配方和控制得当的制造工艺，可使用由银钯合金构成的电极。实际中使用的是只含 5% Pd 的合金。显然，这样做的一个好处是用相对便宜的银替代昂贵的钯。由此得到一种更具商业可行性的产品。但还有另一个影响因素：一些银钯合金的阻值低于纯钯（参见图 2）。含 5% 钯的合金的电阻系数约为纯钯的三分之一（合金的 3.8Ωcm 对 100% 钯的 10.3Ωcm）。采用低电阻系数的电极有助于降低电容的 ESR。

图 2：银钯合金的电阻系数