Keramikkondensatoren

Keramikkondensatoren sind Kondensatoren, deren Dielektrikum aus keramischem Material besteht. Sie dienen der Speicherung elektrischer Ladung und finden breite Anwendung in Entkopplung, Filtering, Kopplung und in mehrschwingenden Schaltungen. Durch ihre keramische Struktur ermöglichen sie kompakte Bauteilgrößen bei relativ стабilen Eigenschaften.

Konstruktion und Bauformen: Die häufigste Variante sind mehrschichtige Keramikkondensatoren (MLCC), bei denen abwechselnd leitfähige Schichten und keramische Dielektrika zu einer kompakten Einheit verbunden werden. Die Enden bestehen aus Metall und werden an Filialen oder Leiterplatten befestigt. Keramikkondensatoren gibt es in Klassen nach Temperaturstabilität: Klasse I (z. B. NP0/C0G) bietet hohe Temperaturstabilität und geringe Kapazitätsänderungen; Klasse II (z. B. X7R, Z5U, Y5V) erlaubt höhere Kapazitäten pro Volumen, geht aber mit größeren Änderungen der Kapazität über Temperatur und Alterung einher. Neben SMD-MLCC gibt es auch radial- oder axialgeführte Bauformen.

Eigenschaften und Leistungsmerkmale: Der Kapazitätsbereich reicht von wenigen Picofarad bis zu einigen Mikrofarad, je nach Typ und Größe. NP0/C0G-Kondensatoren weisen IPT-Werte (Temperaturkoeffizient) nahe null auf, X7R bietet eine moderate Stabilität (-55°C bis +125°C) mit typischer Kapazitätsänderung über Temperatur. Ein DC-Bias-Effekt senkt bei vielen Keramiken die effektive Kapazität unter angelegter Gleichspannung. Alterung, ESR und ESL variieren deutlich mit Typ, Größe und Frequenz.

Anwendungen und Herausforderungen: Keramikkondensatoren sind Standardbauteile in Entkopplungspaketen, Filterstufen, Timing-Schaltungen und Hochfrequenzanwendungen. Sie kombinieren hohe Kapazität pro Volumen mit Relativ geringer Baugröße, sind jedoch bei empfindlichen Temperaturstabilitätsanforderungen sorgfältig auszuwählen. Mechanische Fragilität und Alterung müssen berücksichtigt werden.

Herstellung und Umwelt: Keramikkondensatoren werden durch Sinterung keramischer Pulver mit integrierten Elektroden hergestellt. Moderne MLCCs sind meist RoHS-konform und bleifrei. Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit hängen von Materialcharakteristika, Belastung und Gehäusegröße ab.