電容講解,你不知道的另一面
世界變化太快,前兩天還在琢磨軟件系統(tǒng)架構(gòu),現(xiàn)在因?yàn)楣ぷ餍枰_(kāi)始研究電子元器件了。學(xué)了很多知識(shí),但要寫(xiě)出來(lái)依然很吃力,不過(guò)我又學(xué)了一招,不管做哪樣,先出一個(gè)全景圖還是必須的,不會(huì)就抄一個(gè)改一個(gè)吧。
百度百科的定義:電子元器件是電子元件和小型機(jī)器或儀器的組成部分,其本身常由若干零件構(gòu)成,可以在同類(lèi)產(chǎn)品中通用;常指電器、無(wú)線(xiàn)電、儀表等工業(yè)的某些零件。
電子元器件分類(lèi)
顧名思義,電子元器件分元件與器件兩大類(lèi)。被動(dòng)元件(Passive Components)和主動(dòng)元件(Active Components)是臺(tái)灣電子行業(yè)對(duì)某些電子元器件的叫法,大陸則稱(chēng)為無(wú)源器件和有源器件。目前國(guó)內(nèi)也沿用被動(dòng)元件(電容,電阻,電感),以及主動(dòng)元件(集成電路)的叫法。
元件:工廠在加工時(shí)沒(méi)改變?cè)牧戏肿映煞值漠a(chǎn)品可稱(chēng)為元件,元件屬于不需要能源的器件。它包括:電阻、電容、電感,又稱(chēng)為被動(dòng)元件 Passive Components)。元件分為:
1、電路類(lèi)元件:二極管,電阻器等等;
2、連接類(lèi)元件:連接器,插座,連接電纜,印刷電路板(PCB)。
器件:工廠在生產(chǎn)加工時(shí)改變了原材料分子結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品稱(chēng)為器件。器件分為:
1、主動(dòng)器件,它的主要特點(diǎn)是:自身消耗電能,需要外界電源。
2、分立器件,包括雙極性晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、可控硅、半導(dǎo)體電阻電容等。
電路元件中能夠執(zhí)行資料運(yùn)算、處理的元件,包括各式各樣的晶片,如半導(dǎo)體元件中的有源晶體、積體電路、影像管和顯示器等都屬于主動(dòng)元件。
先照著網(wǎng)上資料排了一個(gè)電子元器件的分類(lèi)結(jié)構(gòu)圖,原始結(jié)構(gòu)來(lái)自于,略作修改,但我覺(jué)得還是有疑問(wèn)的,等我修煉有成后會(huì)繼續(xù)完善的。
電子元器件包括:電阻、電容、電感、電位器、電子管、散熱器、機(jī)電元件、連接器、半導(dǎo)體分立器件、電聲器件、激光器件、電子顯示器件、光電器件、傳感器、電源、開(kāi)關(guān)、微特電機(jī)、電子變壓器、繼電器、印制電路板、集成電路、各類(lèi)電路、壓電、晶體、石英、陶瓷磁性材料、印刷電路用基材基板、電子功能工藝專(zhuān)用材料、電子膠(帶)制品、電子化學(xué)材料及部品等。

電容器與電阻、電感并稱(chēng)三大被動(dòng)元件,是電子線(xiàn)路中必不可少的基礎(chǔ)元件,其中電容在被動(dòng)元件產(chǎn)值中占比大,今天我先學(xué)學(xué)電容的基本知識(shí)。
電容
電容器的基本工作原理都是中學(xué)物理都學(xué)過(guò)的,基本內(nèi)容來(lái)自于芯青年。



全球電容器市場(chǎng)以陶瓷電容為主,占據(jù)市場(chǎng)一半份額。根據(jù)中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù),2019 年陶瓷電容、鋁電解電容、鉭電容、薄膜電容全球市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到114億美元、72億美元、16 億美元及18億美元,較2018年分別增長(zhǎng)3.82%、3.77%、1.31%及 1.67%。陶瓷電容因其廣泛的應(yīng)用及較高的性?xún)r(jià)比,在電容器市場(chǎng)中占據(jù)半壁江山。
我國(guó)在各細(xì)分市場(chǎng)占比均超五成,同樣以陶瓷電容為主。我國(guó)電容器市場(chǎng)格局與全球市場(chǎng)類(lèi)似,同樣以陶瓷電容為主。根據(jù)中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù),2019年陶瓷電容、鋁電解電容、鉭電容、薄膜電容市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到 578億元、341億元、62 億元及87億元,較2018年分別增長(zhǎng)6.20%、5.24%、1.99%及1.40%,在各細(xì)分市場(chǎng)占比均超 過(guò)一半。增速方面,除薄膜電容外,各細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模增速均高于全球市場(chǎng)。
國(guó)內(nèi)電容器市場(chǎng)
中國(guó)電容器市場(chǎng)前景廣闊,規(guī)模增速持續(xù)跑贏全球市場(chǎng)增速。未來(lái)**領(lǐng)域受益于國(guó)防預(yù)算穩(wěn)定增長(zhǎng)、 向裝備領(lǐng)域傾斜、裝備信息化水平提高以及國(guó)產(chǎn)化替代等多重因素疊加,使得**電容器領(lǐng)域的高景氣度有望保持;民用領(lǐng)域,消費(fèi)電子、新能源車(chē)等領(lǐng)域產(chǎn)品新舊迭代、單產(chǎn)品用量不斷提升等因素推動(dòng)電容器的需求增長(zhǎng)。

消費(fèi)電子方面,一句話(huà)概括是:智能手機(jī)進(jìn)入 5G 時(shí)代,智能手表與 TWS 耳機(jī)熱度不減。
隨著手機(jī)的迭代,硬件性能必將不斷提升,單部手機(jī)對(duì)電容器的需求也隨之增加,例如快速充電功能需要高質(zhì)量的電容器技術(shù),對(duì)電容器產(chǎn)品需求量大幅提高。以 iPhone 為例,一臺(tái) iPhone X中 MLCC 用量達(dá)到1100顆,而在 iPhone 4S中MLCC的單機(jī)用量?jī)H為496顆。
和手機(jī)一樣,智能手表在更新?lián)Q代時(shí)也會(huì)大大增加電子元器件的用量。以 Apple Watch 為例,第五代 Apple Watch 在第三代的基礎(chǔ)上集成了電極式心率傳感器、第 二代光學(xué)心率傳感器等,同時(shí)厚度降低了6%??梢灶A(yù)見(jiàn),更多小型化的電容器產(chǎn)品將應(yīng)用于智能手表中。
自蘋(píng)果 2016 年推出首款 Airpods 以來(lái),TWS耳機(jī)已經(jīng)遙遙優(yōu)越之前任何一類(lèi)耳機(jī)產(chǎn)品。TWS 耳機(jī)數(shù)量增加將推動(dòng)電容器的需求:TWS 耳機(jī)分為耳機(jī)和充電盒兩部分,兩者都應(yīng)用了電容器。以 Airpods 2為例,單只 Airpods 2 耳機(jī)使用了 88 個(gè)電容器,充電盒中使用了 68 個(gè)電容器,總量為 244 個(gè)。隨著產(chǎn)品的升級(jí),耳機(jī)中可能集成更多的電容器。
新能源汽車(chē) 方面,單車(chē) MLCC 需求量約為燃油車(chē)的6倍。電容器在汽車(chē)電子中被廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)燃油車(chē)的發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)、底盤(pán)電控系統(tǒng)、車(chē)身電控系統(tǒng)、車(chē)載電子系統(tǒng),均大量使用電容器,且智能化程度越高,需要的電路控制模塊就越多,電容器的需求量就越高。 未來(lái)汽車(chē)中將廣泛應(yīng)用各種電控單元、智能儀表、智能傳感器等電子部件構(gòu)成汽車(chē)內(nèi)部局域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)駕駛輔助功能,實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛。
通信方面,根據(jù)中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院預(yù)測(cè),5G 建站密度將至少達(dá)到 4G 的 1.5倍。按照 2020 年我國(guó) 4G 基站為 400 萬(wàn)臺(tái)計(jì)算,要想擁有成熟的 5G 網(wǎng)絡(luò),我國(guó)需要新建 5G 基站約 600 萬(wàn)臺(tái)。
電容器在 5G 基站天線(xiàn)模塊中被大量應(yīng)用:5G 基站的天線(xiàn)部分包括射頻連接、PCB、濾波器、射頻器件等。例如濾波電路可以對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除,得到一個(gè)特定頻率的信號(hào),而濾波電路是由電阻、電容和電感共同組成濾波器的。
全球主要MLCC電容廠商
根據(jù)材質(zhì)不同,電容器產(chǎn)品可分為陶瓷電容器、鋁電解電容器、鉭電解電容器和薄膜電容器等,其中陶瓷電容占據(jù)了zui多的市場(chǎng)份額,約53%,而MLCC又是陶瓷電容器zui主要、發(fā)展迅猛的產(chǎn)品類(lèi)型,其市場(chǎng)規(guī)模大約占整個(gè)陶瓷電容器市場(chǎng)規(guī)??偤偷?93%。
MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)片式多層陶瓷電容器,是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái),經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個(gè)類(lèi)似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體,故也叫獨(dú)石電容器。
MLCC具有小尺寸、高比容、高精度的特點(diǎn),可貼裝于印制電路板PCB、混合集成電路HIC基片,有效地縮小電子信息終端產(chǎn)品的體積和重量,提高產(chǎn)品可靠性,順應(yīng)了IT產(chǎn)業(yè)小型化、輕量化、高性能、多功能的發(fā)展方向。
MLCC包裝在編帶里后的實(shí)物照片如下: