新興應用（如 5G 通信）和不斷發展的汽車要求（例如高級駕駛輔助系統 （ADAS）、自動駕駛和電動汽車車載充電器）都需要更高性能的電容器。這可能意味著從更高的電容值到更高的工作溫度，再到在惡劣環境條件下工作的堅固性。與此同時，董事會空間非常寶貴。

在許多情況下，電容器制造商正在開發新的工藝和設計以滿足不斷增長的需求。這些跨越從陶瓷到薄膜再到聚合物的電介質。

以下是過去一年推出的 10 款滿足這些新要求的頂級電容器。

針對飛機和衛星應用等極端惡劣的環境，Exxelia 開發了一種新的薄膜電介質，該公司稱之為薄膜電容器的突破性技術。新型微型微層 （MML） 電容器具有超高能量密度，是薄膜電容器中單位體積電容最高的。因此，薄膜電容器系列還節省了電路板空間和重量，同時減少了元件數量。

Exxcelia 說，新的薄膜電介質不是以圓柱形結構纏繞，而是由聚合物薄膜的堆疊層構成，類似于 MLCC。“這種新的介電材料允許更高的單位體積電容，從而顯著節省重量和空間。”

主要規格包括 1 μF 至 1，000 μF 的寬電容范圍和 50 V 至 1，000 V 的電壓。工作溫度范圍為 –55?C 至 140?C。高達 125?C 的電壓不會降額。

該公司將 MML 電容器稱為能量密度為 400 J/dm 3的游戲規則改變者。Exxelia 說，與傳統的聚丙烯或聚酯電介質相比，這可以極大地減小尺寸和重量。該技術還提供高達 140?C 的工作溫度和瞬態電壓保護。

此外，MML 電容器允許薄型配置。該公司還注意到，在飛機應用中使用控制和直流鏈路功能的幾項研究表明，與其他薄膜技術相比，尺寸和重量減少了約 50%。一項研究表明，與 MLCC 電容器相比，重量減輕了 70% 至 90%，并且在施加電壓時沒有電容降額，并且在整個溫度范圍內漂移低于 5%。

Exxelia 表示，單個 MML 電容器可以替代堆疊的 MLCC 集群，這也提高了薄膜電介質的可靠性。此外，與堆疊式 MLCC 相比，MML 電容器具有固有的自愈特性，并且在整個溫度范圍內（±5% 最大值）的電容漂移低，并且介電損耗低，并且不易因熱機械而開裂。壓力。

新電容器的應用包括電源、直流鏈路、AC/DC/AC 電源轉換器、商用/軍用飛機、衛星平臺和有效載荷、發射器、除顫器和井下工具中的充電/放電或發電功能。

MML 電容器有四種不同的系列，帶有通孔、SMD 或銅端子。DIL 配置的樣品現已上市，具有以下額定值：10 μF、±10%、600 VDC；13.5 μF，±10%，600 VDC；和 36 μF、±10%、600 VDC。

汽車的新設計

Murata Manufacturing Co.， Ltd. 推出了一款超薄 LW 反向、低等效串聯電感 （ESL） 多層陶瓷電容器 （MLCC），用于 4VDC 額定汽車應用，有助于降低阻抗。Murata 表示，隨著 ADAS 不斷發展以提高安全性并在未來交付自動駕駛汽車，車載設備的 IC 變得越來越高性能，這對設計人員提出了降低電源線阻抗的挑戰。

針對車載 ADAS 應用，LLC152D70G105ME01 去耦電容器可以在處理器封裝的背面實現。該公司表示，這有助于降低電源線的阻抗，這要歸功于村田專有的陶瓷元件薄層技術和薄板形成技術。符合 AEC-Q100 標準的 MLCC 尺寸為 0.5 × 1.0 mm，最大厚度為 0.22 mm，也可以靠近主板上的主處理器。

此外，LW 反向結構將電極翻轉 90°，因此它們位于矩形芯片的長邊上。Murata 說，這反轉了長寬比，在高頻應用中提供了噪聲抑制。

關鍵規格包括 1.0 μF ±20% 的電容值和 –55?C 至 125?C 的工作溫度范圍。MLCC 還符合 RoHS 和 REACH 標準。

TDK的混合聚合物電容器

針對 48V 車載電源的汽車應用，TDK Corp. 最近推出的 B40640B* 和 B40740B* 系列混合聚合物電容器提供了非常高的紋波電流能力，與前代產品相比提高了 29%。紋波電流能力現在高達 35 A（20 kHz，125?C）。

這些電容器的電容范圍為 390 μF 至 720 μF，額定電壓為 63 V，在 20 kHz 和 20?C 下的等效串聯電阻 （ESR） 極低，僅為 3.9 mΩ。TDK 表示，即使在 –40?C 的工作溫度下，ESR 也僅為 5.4 mΩ。

堅固的電容器提供 60 g 的高振動強度，可在高達 150?C 的溫度下工作。根據電容值，尺寸在 14 × 25 mm 和 16 × 30 mm （D × H） 之間變化。符合 RoHS 標準的電容器采用軸向引線 （B40640B*） 和焊星 （B40740B*） 設計。這些器件針對采用 48V 車載電源的汽車應用。

Kemet（國巨集團的一部分）R53 系列微型聚丙烯薄膜 X2 電磁干擾 （EMI） 抑制電容器也專為惡劣的汽車環境而設計。它們還可用于需要更小、高電容 X2 級解決方案來抑制 EMI 的工業、消費和能源應用。

Kemet 的 R53 電容器

R53 系列提供 0.1 μF 至 22 μF 的電容值。平均而言，X2 EMI 電容器的體積比競爭器件小 60%，這會影響電路板空間、重量、成本和可靠性。引線間距范圍從 15 毫米到 37.5 毫米。

與競爭解決方案相比，Kemet 表示它們要么具有更大的尺寸，要么在設計中需要并聯電容器。R53 系列的額定電壓為 310 VAC，頻率為 50 或 60 Hz，適用于 X2 類線對線應用或與交流電源串聯。

符合 AEC-Q200 標準的電容器非常適合用于 xEV 車載充電器中的 AC/DC 轉換器、智能電網硬件、變頻驅動器中的 EMI 過濾、LED 驅動器以及電容式等高能量密度應用電源，通常需要在惡劣的環境條件下運行。

R53 系列具有封裝在自熄性樹脂中的金屬化聚丙烯薄膜和符合 UL 94 V-0 要求的外殼。Kemet 說，金屬化聚丙烯薄膜與內部平行結構相結合，可提供自我修復特性，以防止災難性故障并延長使用壽命。

針對高溫汽車應用，AVX Corp. 的 TCO 系列高溫、汽車級聚合物芯片電容器的額定工作溫度高達 150?C（在類別電壓下）。它們還擁有低泄漏電流 （DCL） 和良性故障模式。目標應用包括高溫、中低功率汽車、工業和電信應用。

這些聚合物電容器符合 AEC-Q200 無源元件應力測試資格要求，可確保在 85?C、85% 相對濕度和額定電壓下長達 1，000 小時的穩定性能。

該公司表示，這些電容器基于 AVX 的 TCQ 系列汽車聚合物電容器，采用 J 型引線結構，由鉭陽極、五氧化二鉭 （Ta 2 O 5 ） 電介質和導電聚合物電極組成，在推薦的使用條件下表現出良性故障模式。

AVX 表示，該系列在 0.1 CV 時表現出低 DCL，在 85?C 和額定電壓下每 1，000 小時具有 1% 的基本可靠性，串聯阻抗為 0.1 Ω/V，置信度為 60%。

TCO 系列目前采用 D 型（EIA 公制 7343-31）封裝，根據 J-STD-020 的等級為 MSL 3。關鍵規格包括 10 μF ±20% 容差的電容和 105?C 時 50 VDC 的額定電壓，在 100 kHz 時最大為 50 μA DCL 和 150-mΩ 最大 ESR。工作溫度范圍為 –55?C 至 150?C。

這些電容器符合 RoHS 標準，與無鉛兼容，并且能夠承受 260?C 下的三個回流焊循環。這些器件適用于汽車駕駛室控制、信息娛樂和舒適系統；管理安全、電源管理和診斷系統的車身電子設備；和售后電子產品，例如行車記錄儀、雷達探測器、導航系統、低音炮、放大器和頭枕監視器，以及工業和電信設備中的 DC/DC 轉換器和耦合/去耦電路。

安規電容

在解決惡劣環境應用的同時，其中一些新型電容器還可用于可再生能源市場，用于風力渦輪機監控和太陽能逆變器等應用。

一個例子是 Cornell Dubilier 的 PCD 系列大電流交流諧波濾波電容器，它提供雙重、內置、故障安全保護系統，電容器的每一端都有一個。CDE 表示，雖然這些故障安全設備旨在防止外殼在使用壽命結束時破裂，但 PCD 系列電容器的設計非常可靠，在額定電壓和溫度下的使用壽命超過 60，000 小時。自我修復的金屬化介電結構增加了它們的可靠性。

通常，這些類型的電容器在頂蓋下方有一個開路壓力裝置，需要從底部螺柱安裝該裝置。“通過添加底部壓力裝置，PCD 的端子可以固定到剛性母線上，當底部提供適當的間隙時，允許激活底部安全裝置，”CDE 說。

PCD 系列的電容額定值范圍為 20 μF 至 125 μF，額定電壓為 240 VAC 至 600 VAC，50/60 Hz。最大額定電流為 85 A。外殼直徑范圍從 63.5 到最大 116 mm。還提供定制的電容和電壓額定值、尺寸和性能特征。有多種終端可供選擇。

PCD 電容器可用于高濕度環境。該公司表示，該系列已在 85?C/85% RH 的溫度-濕度偏差下進行了 1，000 小時的測試，根據 IEC 60384，將它們置于 III-B 類的最高氣候類別中。

應用包括 UPS、交流調諧濾波器、交流輸入濾波、線路調節、噪聲抑制、變速驅動器和風力渦輪機監控。CDE表示，PCD是歐洲交流電源薄膜電容器的升級版，通常具有向下擴展的中斷機制。當故障安全操作至關重要時，PCD 的雙壓滅弧室可提供最大的安裝靈活性。

Vishay 的 SMDY1 陶瓷圓盤安全電容器

另一個安規電容器系列是 Vishay Intertechnology， Inc. 的 SMDY1，該公司聲稱這是業界首款 Y1 額定值為 500 VAC 和 1，500 VDC 的 SMD 陶瓷安規電容器。Vishay BCcomponents SMDY1 系列交流線路額定陶瓷圓盤安全電容器旨在承受惡劣的高濕度環境。它們可用于電源、太陽能逆變器、智能電表和 LED 驅動器中的 EMI/RFI 濾波。

Vishay 表示，最接近的競爭器件提供高達 1.5 nF 的電容和高達 300 VAC 的 Y1 額定值，沒有 DC 額定值。

SMD 陶瓷安規電容器提供 4.7 nF（470 pF 至 4，700 pF）±20% 容差的行業高電容。它們還具有 IIB 類濕度等級（符合 IEC60384-14 附錄 I）和 2a 濕度敏感度級別的更高耐濕性。工作溫度范圍為 –55°C 至 125°C。

由于采用表面貼裝封裝，電容器的外形更小，無需在 PCB 背面留出間隙空間。這些設備符合 RoHS 標準且不含鹵素。

5G電容

三星電機開發了用于 5G 通信基站的高電容、高壓 MLCC。3225 外殼尺寸 （3.2 × 2.5 mm） 的 MLCC 提供 10 μF 的高電容和 100 V 的高額定電壓。它可以替代兩到三個低電容 MLCC，從而減少組件的安裝面積。

三星電機用于 5G 通信基站的 MLCC

該公司表示，每個5G基站使用的MLCC數量約為20，000個，是4G LTE的4倍，因此預計MLCC市場對基站的需求將快速增長。

三星表示，安裝在 5G 通信基站上的 MLCC 必須具有高電容，以最大限度地減少組件安裝面積并提供穩定的電源。此外，該公司補充說，由于基站使用高工作電壓來降低功率損耗的特性，因此需要高壓產品。

三星 MLCC 可以在溫度和濕度以及沖擊和振動等惡劣環境變化下可靠運行。據說 MLCC 可提供行業最佳的抗拉強度，并保證 3 毫米。

Taiyo Yuden Co.， Ltd. 的薄型和低 ESL AWK105 BJ474MN （4 V） 和 PWK105 C6474MN （2.5 V） MLCC 面向 5G 智能手機。尺寸為 0.52 × 1.0 × 0.1 mm，這些 MLCC 適用于薄型空間該公司表示，智能手機和可穿戴設備等受限設備用于解耦這些設備內部的 IC 電源線，這些設備對于 5G 服務變得更快、更復雜。

這些器件提供 0.47 μF 的電容，大約是相同尺寸和 0.22 μF 電容的傳統電容器 （AWK105 BJ224MN） 容量的兩倍。該公司表示，由于改進了傳統的薄膜技術和縱向放置外部電極，實現了低 ESL。

新的寬帶隙功率器件也對電容器設計產生影響。Knowles Corp. 的一個部門 Knowles Precision Devices 擴展了其 V 系列單層電容器產品線，推出了一種新的 100nF 電容器，該電容器可以提高 GaN 和 GaAs 放大器應用中的旁路性能。

Knowles 的 V 系列電容器

該公司表示，高頻、可引線鍵合的 100nF 電容器適用于對小尺寸和微波性能至關重要的 GaN 和 GaAs 放大器應用。單層電容器支持高達 100 GHz 的微波和毫米波應用，針對一般隔直、低噪聲放大器、功率放大器和高功率放大器、振蕩器和濾波器。

V 系列電容器在更小的占位面積內提供更高的電容。該 100-nF 器件采用 0408 外殼尺寸，利用具有 X7R 特性的 II 類介電材料在寬頻率范圍內實現 DC 阻斷和射頻旁路。它們可用于濾波、調諧和耦合應用。

除了 X7R 溫度穩定性之外，100nF 電容器還符合 RoHS 標準，并提供最高的濕度敏感度等級 （MSL-1）。電容器提供高電容密度，可以使用導電環氧樹脂連接或使用 AuSn 焊接安裝。

在射頻旁路應用中，100nF 電容有助于消除電源線噪聲。“電源噪聲可能與射頻信號混合，影響信噪比，并可能導致雜散輸出，”Knowles 說，“旁路電容器為電源線上的射頻能量在進入增益之前提供了一條有效的接地路徑。