陶瓷电容选型，容易被忽视的电压因素

实际应用中，温度、电压、老化(放置时间) 等这些“隐藏”因素会对陶瓷电容的实际电容值产生影响。我们将通过系列文章分别从温度、电压、老化三个方面详细分析这几个因素和电容值之间的关系。上一期中我们介绍了温度因素，本期我们来谈谈电压因素。

以铁电材料（比如钛酸钡）作为介电材料的陶瓷电容，应用电压对实际电容值的影响往往比较明显。钛酸钡常常使用在X5R与X7R陶瓷电容当中。由于应用电压的影响，有些电容甚至为此损失掉70%的标称电容值。因此对于Class-II/III的电容，如果在对稳定性要求比较高的电路中随意替换，可能会面临风险。

DC电压对电容值的影响

如果要掌握电压对陶瓷电容容值的影响。除了实际测试与查看数据手册之外，在线免费工具KEMET K-SIM可以直接查询基于KEMET型号的各种参数与曲线，包括DC电压与标称电容值变化的关系曲线。

举例：比较以下三个电容（C0G/X5R/X7R）DC电压对标称容值变化的影响

• C0G (KEMETC1206C104J4GACTU,0.1µF16V C0G 1206 ±5%)
• X5R (KEMETC0402C104K4PACTU,0.1µF16V X5R 0402 ±10%)
• X7R (KEMETC0402C104K4RACTU, 0.1µF16V X7R 0402±10%)

在DigiKey网站产品页面中的设计资源栏里，可以直接链接到KEMETK-SIM在线工具。无需再次输入型号，一键打开KEMET K-SIM。DigiKey网站中的KEMET 陶瓷电容基本都能通过该方法链接到K-SIM

图1，通过DigiKey网站KEMET产品页面，链接到在线免费工具KEMET K-SIM

如下图，当电压从0升到12VDC时：

• C0G (C1206C104J4GACTU) 电容值下降0%
• X7R (C0402C104K4RACTU) 电容值下降40%
• X5R (C0402C104K4PACTU) 电容值下降53.33%

我们可以看出，对于Class I C0G，电压对电容值的影响很少。对于Class II X5R/ X7R，电压对电容值的影响比较大。

图2，DC电压与标称电容值变化的关系（图片来源：KEMET K-SIM）

AC电压对电容值的影响

下图是典型的AC电压对于Class-II电容影响的曲线图。不同的AC电压，电容值的误差也不一致，甚至有可能高于标称电容值。

图3，典型AC电压对于Class-II电容的影响（图片来源：KEMET）

封装对电容值的影响

有时陶瓷电容生产厂家为了在更小的封装里，维持相同水准的电容值，而选择性地减少电介质的厚度或者调整电介质配方。这种设计的改变可能会导致更高的电压应力以及更大的电容值损失。

下图比较了0805/1206/1210封装下47µF/6.3V陶瓷电容，应用电压对实际电容值的影响：在5V电压下封装越小，实际电容值下降越快。

图4，不同封装47µF/6.3V陶瓷电容电压对实际电容值影响（图片来源：KEMET）

封装的大小影响了电介质的厚度，在施加相同电压的情况下，尤其是对以铁电材料作为介电材料的陶瓷电容，电介质的厚度越小，内部的电场应力越大。

总结

实际应用中，电压的大小、介电材料的类型、电介质的厚度等都会对陶瓷电容的实际电容值产生影响。其中铁电材料作为介电材料往往是罪魁祸首。借助DigiKey网站的在线工具以及KEMET K-SIM来协助陶瓷电容选型设计，可以了解电压与电容值之间的关系，做到事半功倍。

更多技术内容请参考：

• 47µF陶瓷电容,实际真的有47µF吗 -KEMET
• 高容量MLCC测不准？原来你忽略了这六个因素
• MLCC不同电介质区别 -KEMET
• Class II/III陶瓷电容测试 - KEMET