Startseite > E-Mechanik+Passive > Passive > Von der Relativität von High-Q-Kondensatoren

Kriterien für MLCCs für HF-Einsatz

Von der Relativität von High-Q-Kondensatoren

28. März 2023, 7:30 Uhr | Von Scott Horton, Johanson Technology, und Falko Ladiges, WDI

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Unterschiede in Design und Konstruktion

High-Q-Kondensatoren unterscheiden sich von Standardkondensatoren im Design. Um die geringsten Verluste zu erzielen, versuchen Hersteller die verlustärmsten Dielektrika, Tinten und Elektrodenoptionen zu verwenden.

Kostengünstige Standardkondensatoren verwenden Nickelelektroden. Nickel ist jedoch ein schlechter Leiter und für hohe Verluste bei HF- und Mikrowellenfrequenzen bekannt.

Silber- und Kupferelektroden sind besser und leistungsfähiger als Nickel und werden für die meisten High-Q-Anwendungen verwendet. Diese Art von Elektroden hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie kein Magnetfeld erzeugen wie Nickel.

Für HF-Anwendungen mit höchster Leistung bieten einige Hersteller reine Palladiumelektroden an. Silber ist jedoch im Vergleich zu Palladium bei höheren Frequenzen ein besserer Leiter.

Aus diesem Grund verwendet Johanson Technology, Hersteller von keramischen Mehrschicht-High-Q-Kondensatoren, Silberelektroden in seinen Ultra-High-Q-Produkten für niedrigsten ESR-Verlust in den Standardgrößen 1111, 2525 und 3838.

Kondensatoren in vertikaler Ausrichtung

Selbst kleine Details wie die Ausrichtung des Kondensators in den Bandspulen können sich direkt auf die Leistung einer Schaltung auswirken. Traditionell sind High-Q-Kondensatoren hauptsächlich in einer horizontalen Elektrodenkonfiguration erhältlich. Inzwischen bieten einige führende Hersteller die MLCCs sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Elektrodenanordnung an. Jedoch ist die Montage von Kondensatoren in einer vertikalen Konfiguration auch ein Trick der Industrie, der den nutzbaren Frequenzbereich der Kondensatoren effektiv erweitert (vgl. Bild 2 und Bild 3).

Zusätzlich zur SRF, die auf der gegebenen physikalischen Größe/Konstruktion und einem gegebenen Kapazitätswert basiert, weisen Kondensatoren auch parallele Resonanzfrequenzen (PRF) auf. Als Faustregel gilt, dass die PRF etwa doppelt so hoch ist wie die SRF. Bei der PRF wird die Übertragungsimpedanz relativ hoch, und der Kondensator ist bei dieser Frequenz sehr verlustreich. Wenn man den Kondensator stattdessen vertikal anbringt, werden die ungeraden PRFs eliminiert (zum Beispiel die 1., 3., 5. und so weiter). Dadurch wird die erste PRF deutlich nach oben verlagert, sodass der Kondensator bei deutlich höheren Frequenzen eingesetzt werden kann.

Fazit

Wenn es um High-Q-Kondensatoren geht, erfordert die Auswahl des idealen MLCC mehr als eine Spannung, einen Kapazitätswert und eine Toleranz, wie in diesem Artikel gezeigt wurde. Ein Kondensator, nur weil er als »High-Q« gekennzeichnet ist, muss nicht unbedingt auch die erforderliche Leistung erbringen.

Diese Kondensatoren spielen eine entscheidende Rolle bei der HF-Übertragung und dem Empfang von militärischer, medizinischer und industrieller Elektronik; daher müssen sie die erwartete Leistung erbringen und so optimiert sein, dass Energieverluste und Abweichungen von einer Charge zur anderen minimiert werden. Ist dies nicht der Fall, kann es sein, dass die Elektronik im Einsatz nicht die erwartete Leistung bringt.