コンデンサは、電気回路の設計に不可欠な受動部品です。しかし、幅広い仕様から選択できるオプションが非常に多いため、どのコンデンサがアプリケーションに最適であるかを判断するのは困難になる場合があります。回路設計者が早期に決定しなければならないことの 1 つは、単層コンデンサ (SLC) と多層セラミック コンデンサ (MLCC) のどちらがアプリケーションのニーズに適しているかを判断することです。

SLC と MLCC はどちらも回路内の充電と保存、フィルタリング、またはバイパス機能に使用できるため、大まかに言うと、これらのコンデンサ タイプは似ているように見えます。どれがアプリケーションに最適かを判断するには、まず各タイプのコンデンサの基本構造を見てみましょう。SLC は、正極と負極の間に挟まれた単一の誘電体材料層または絶縁層で構成されているため、利用可能な最も基本的なコンデンサ タイプです。

MLCC は、このコンデンサ設計の基本原理を使用して同じコンデンサ内に複数の層を構築し、その結果、並列接続された複数の SLC を使用するのと同等の静電容量レベルを提供する単一のコンデンサが得られます。この多層設計は、SLC よりわずかに厚く (背が高く) なっていますが、より高い静電容量を達成するためにコンデンサに必要な全体的な設置面積が減少します。これは、サイズ、重量、電力 (SWaP) が増大している今日の多くの RF およびマイクロ波アプリケーションにとって重大な懸念事項です。多くの設計上の決定。図 1 は、SLC と MLCC の構造を示しています。

図 1. 左側の図は SLC がどのように構築されるかを示し、右側の図は MLCC の多くの層を示しています。

SLC が最適な場合

SLC は、マイクロ波および RF アプリケーションで使用するために特別に設計されています。これは、SLC の固有の自己共振周波数 (SRF) (コンデンサが最小のインピーダンスを示す点) が、ディスクリート集中定数コンデンサの中で最も高いためです。SRF が高いコンデンサは、等価直列抵抗 (ESR) が低くなります。ESR は、デバイスの静電容量と直列に現れるコンデンサの内部抵抗です。

これは重要です。一般に、周波数が増加すると ESR が増加するため、本質的に ESR が低いコンデンサを使用する必要があります。さらに、SLC はモノリシックに形成されているため、SLC 内の機械部品の数が制限されており、これも ESR 値の低下に貢献しています。

SLC の潜在的な欠点の 1 つは、SLC が単なる単層の材料であるため、静電容量が使用する誘電体の誘電率に大きく依存し、達成できる静電容量が制限されることです。したがって、SLC は主に高周波、低静電容量のアプリケーションに最適です。当社は、カスタム値の平行板コンデンサを LC フィルタ市場に供給するリーダーです。

MLCC が最適な場合

一般に、MLCC は SLC よりも静電容量の範囲がはるかに広いため、さまざまな用途に使用できます。これが可能なのは、MLCC が複数の誘電体と導体の層で作られているためです。この設計は、より高い静電容量を提供することに加えて、MLCC がさらに高い電圧アプリケーション (一部の設計では最大 12 kV) にも使用できることを意味します。ただし、電極と誘電体の複数の層が使用されるため、MLCC の ESR は通常、SLC の ESR よりもはるかに高くなります。その結果、MLCC は、高 Q (超低損失) クラス 1 誘電体で作られたものであっても、SLC に比べて ESR 値が高いため、最大 30 GHz までの周波数しか処理できませんが、SLC は最大 100 GHz までの周波数を処理できます。

RF およびマイクロ波アプリケーションに関しては、MLCC はより高い静電容量レベルとより高い動作電圧を必要とするアプリケーションに最適です。しかし、RF およびマイクロ波業界を超えたアプリケーションに目を向けると、MLCC、特に当社のさまざまな MLCC イノベーションを利用したものは、医療用埋め込み型製品、電気自動車、高信頼性製品など、世界で最も要求の厳しいアプリケーションのいくつかに使用できます。起爆装置。

この投稿で示したように、コンデンサのタイプごとに電圧、周波数、静電容量などの変数の処理が異なるため、SLC と MLCC の使用例は互換性がありません。一般に、SLC は高周波、低電圧の RF およびマイクロ波アプリケーションに適していますが、MLCC はより限られた周波数範囲内であらゆる種類の高容量、高電圧アプリケーションに使用できます。

出典: ノウルズ