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电容讲解,你不知道的另一面

世界变化太快,前两天还在琢磨软件系统架构,现在因为工作需要,开始研究电子元器件了。学了很多知识,但要写出来依然很吃力,不过我又学了一招,不管做哪样,先出一个全景图还是必须的,不会就抄一个改一个吧。

百度百科的定义:电子元器件是电子元件和小型机器或仪器的组成部分,其本身常由若干零件构成,可以在同类产品中通用;常指电器、无线电、仪表等工业的某些零件


电子元器件分类


顾名思义,电子元器件分元件与器件两大类。被动元件(Passive Components)和主动元件(Active Components)是台湾电子行业对某些电子元器件的叫法,大陆则称为无源器件和有源器件。目前国内也沿用被动元件(电容,电阻,电感),以及主动元件(集成电路)的叫法。

元件:工厂在加工时没改变原材料分子成分的产品可称为元件,元件属于不需要能源的器件。它包括:电阻、电容、电感,又称为被动元件 Passive Components)。元件分为:

1、电路类元件:二极管,电阻器等等

2、连接类元件:连接器,插座,连接电缆,印刷电路板(PCB)。

器件:工厂在生产加工时改变了原材料分子结构的产品称为器件。器件分为:

1、主动器件,它的主要特点是:自身消耗电能,需要外界电源。

2、分立器件,包括双极性晶体三极管、场效应晶体管、可控硅、半导体电阻电容等。

电路元件中能够执行资料运算、处理的元件,包括各式各样的晶片,如半导体元件中的有源晶体、积体电路、影像管和显示器等都属于主动元件。


先照着网上资料排了一个电子元器件的分类结构图,原始结构来自于,略作修改,但我觉得还是有疑问的,等我修炼有成后会继续完善的

电子元器件包括:电阻、电容、电感、电位器、电子管、散热器、机电元件、连接器、半导体分立器件、电声器件、激光器件、电子显示器件、光电器件、传感器、电源、开关、微特电机、电子变压器、继电器、印制电路板、集成电路、各类电路、压电、晶体、石英、陶瓷磁性材料、印刷电路用基材基板、电子功能工艺专用材料、电子胶(带)制品、电子化学材料及部品等。



电容器与电阻、电感并称三大被动元件,是电子线路中必不可少的基础元件,其中电容在被动元件产值中占比大,今天我先学学电容的基本知识。


电容


电容器的基本工作原理都是中学物理都学过的,基本内容来自于芯青年。



全球电容器市场以陶瓷电容为主,占据市场一半份额。根据中国电子元件行业协会的数据,2019 年陶瓷电容、铝电解电容、钽电容、薄膜电容全球市场规模将分别达到114亿美元、72亿美元、16 亿美元及18亿美元,较2018年分别增长3.82%、3.77%、1.31%及 1.67%。陶瓷电容因其广泛的应用及较高的性价比,在电容器市场中占据半壁江山。


我国在各细分市场占比均超五成,同样以陶瓷电容为主。我国电容器市场格局与全球市场类似,同样以陶瓷电容为主。根据中国电子元件行业协会的数据,2019年陶瓷电容、铝电解电容、钽电容、薄膜电容市场规模将分别达到 578亿元、341亿元、62 亿元及87亿元,较2018年分别增长6.20%、5.24%、1.99%及1.40%,在各细分市场占比均超 过一半。增速方面,除薄膜电容外,各细分市场规模增速均高于全球市场。


国内电容器市场


中国电容器市场前景广阔,规模增速持续跑赢全球市场增速。未来**领域受益于国防预算稳定增长、 向装备领域倾斜、装备信息化水平提高以及国产化替代等多重因素叠加,使得**电容器领域的高景气度有望保持;民用领域,消费电子、新能源车等领域产品新旧迭代、单产品用量不断提升等因素推动电容器的需求增长。



消费电子方面,一句话概括是:智能手机进入 5G 时代,智能手表与 TWS 耳机热度不减。

随着手机的迭代,硬件性能必将不断提升,单部手机对电容器的需求也随之增加,例如快速充电功能需要高质量的电容器技术,对电容器产品需求量大幅提高。以 iPhone 为例,一台 iPhone X中 MLCC 用量达到1100颗,而在 iPhone 4S中MLCC的单机用量仅为496颗。

手机一样,智能手表在更新换代时也会大大增加电子元器件的用量。以 Apple Watch 为例,第五代 Apple Watch 在第三代的基础上集成了电极式心率传感器、第 二代光学心率传感器等,同时厚度降低了6%。可以预见,更多小型化的电容器产品将应用于智能手表中。

自苹果 2016 年推出首款 Airpods 以来,TWS耳机已经遥遥优越之前任何一类耳机产品。TWS 耳机数量增加将推动电容器的需求:TWS 耳机分为耳机和充电盒两部分,两者都应用了电容器。以 Airpods 2为例,单只 Airpods 2 耳机使用了 88 个电容器,充电盒中使用了 68 个电容器,总量为 244 个。随着产品的升级��耳机中可能集成更多的电容器。

新能源汽车 方面,单车 MLCC 需求量约为燃油车的6倍。电容器在汽车电子中被广泛应用,传统燃油车的发电机电控系统、底盘电控系统、车身电控系统、车载电子系统,均大量使用电容器,且智能化程度越高,需要的电路控制模块就越多,电容器的需求量就越高。 未来汽车中将广泛应用各种电控单元、智能仪表、智能传感器等电子部件构成汽车内部局域网,实现驾驶辅助功能,实现完全自动驾驶。



通信方面,根据中国联通网络技术研究院预测,5G 建站密度将至少达到 4G 的 1.5倍。按照 2020 年我国 4G 基站为 400 万台计算,要想拥有成熟的 5G 网络,我国需要新建 5G 基站约 600 万台。

电容器在 5G 基站天线模块中被大量应用:5G 基站的天线部分包括射频连接、PCB、滤波器、射频器件等。例如滤波电路可以对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除,得到一个特定频率的信号,而滤波电路是由电阻、电容和电感共同组成滤波器的。


全球主要MLCC电容厂商


根据材质不同,电容器产品可分为陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电解电容器和薄膜电容器等,其中陶瓷电容占据了zui多的市场份额,约53%,而MLCC又是陶瓷电容器zui主要、发展迅猛的产品类型,其市场规模大约占整个陶瓷电容器市场规模总和的 93%。

MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)片式多层陶瓷电容器,是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器。

MLCC具有小尺寸、高比容、高精度的特点,可贴装于印制电路板PCB、混合集成电路HIC基片,有效地缩小电子信息终端产品的体积和重量,提高产品可靠性,顺应了IT产业小型化、轻量化、高性能、多功能的发展方向。

MLCC装在编带里后的实物照片如下: