Los capacitores son componentes pasivos esenciales para el diseño de cualquier circuito eléctrico. Pero hay tantas opciones para elegir con una amplia gama de especificaciones que puede ser abrumador determinar qué condensador puede ser el mejor para su aplicación. Una de las primeras decisiones que deben tomar los diseñadores de circuitos es determinar si un condensador de una sola capa (SLC) o un condensador cerámico multicapa (MLCC) es el adecuado para las necesidades de su aplicación.

En un nivel alto, estos tipos de capacitores parecen similares, ya que tanto los SLC como los MLCC se pueden usar para cargar y almacenar, filtrar o derivar funciones en un circuito. Para determinar cuál es el mejor para su aplicación, primero observemos la estructura básica de cada tipo de capacitor. Los SLC son el tipo de condensador más básico disponible, ya que estos condensadores consisten en una sola capa de material dieléctrico, o capa aislante, intercalada entre un electrodo positivo y uno negativo.

Un MLCC utiliza el principio básico de este diseño de capacitor para construir varias capas en el mismo capacitor, lo que da como resultado un solo capacitor que proporciona un nivel de capacitancia equivalente al uso de varios SLC conectados en paralelo. Este diseño multicapa es un poco más grueso (más alto) que un SLC, pero reduce el espacio total necesario para que un capacitor alcance una mayor capacitancia, una preocupación crítica para muchas aplicaciones de RF y microondas en la actualidad, ya que el tamaño, el peso y la potencia (SWaP) están impulsando muchas decisiones de diseño. La figura 1 ilustra la construcción de un SLC frente a un MLCC.

Figura 1. La ilustración de la izquierda muestra cómo se construye un SLC, mientras que la ilustración de la derecha muestra las muchas capas de un MLCC.

Cuando un SLC puede ser la mejor opción

Los SLC están diseñados específicamente para su uso en aplicaciones de microondas y RF. Esto se debe a que la frecuencia autorresonante inherente (SRF), que es el punto donde el capacitor exhibirá la menor cantidad de impedancia, de un SLC es la más alta de cualquier capacitor constante agrupado discreto. Los capacitores con un SRF alto tienen una resistencia en serie equivalente (ESR) baja, que es la resistencia interna en el capacitor que aparece en serie con la capacitancia del dispositivo.

Esto es importante porque, en general, la ESR aumenta a medida que aumenta la frecuencia, por lo que es necesario utilizar un condensador que tenga una ESR inherentemente baja. Además, dado que los SLC se forman monolíticamente, la cantidad de piezas mecánicas en el SLC es limitada, lo que también contribuye a un valor de ESR más bajo.

One potential drawback of SLCs is that since it is just a single layer of material, capacitance is heavily dependent on the dielectric constant of the dielectric used, which limits the capacitance that can be achieved. Therefore, SLCs are mainly ideal for high-frequency, low-capacitance applications. We are the leader in supplying the LC filter market with custom value parallel plate capacitors.

When an MLCC May Be the Best Fit

In general, MLCC’s can be used in a variety of applications since these capacitors have a much higher capacitance range than that of SLCs. This is possible because MLCCs are made with multiple layers of dielectric and conductors. In addition to offering higher capacitance, this design means MLCCs can be used for much higher voltage applications, up to 12 kV for some of our designs. However, since multiple layers of electrodes and dielectric are used, the ESR of an MLCC is usually much higher than that of an SLC. As a result, MLCC’s, even those made with high Q (ultra-low loss) Class 1 dielectrics, can only handle frequencies up to 30 GHz because of the high ESR values relative to SLCs, while SLCs can handle frequencies up to 100 GHz.

When it comes to RF and microwave applications, MLCCs are ideal for applications that require higher capacitance levels and higher operating voltages. However, when looking at applications beyond the RF and microwave industry, MLCCs, especially those taking advantage of a variety of our MLCC innovations, can be used for some of the world’s most demanding applications, including medical implantables, electric vehicles, and high-reliability detonation devices.

As shown in this post, the uses cases for SLCs and MLCCs are not interchangeable since each capacitor type handles variables such as voltage, frequency, and capacitance differently. In general, SLCs are well-suited for high-frequency, low-voltage RF and microwave applications, while MLCCs can be used for all types of high-capacitance, high-voltage applications within a much more limited frequency range.

Source: Knowles