EO516_marzo_2024

COMPONENTS CAPACITORS MLCC che possono assicurare le migliori prestazioni a partire da queste condizioni di utilizzo. Perdita di capacità Tutte le impostazioni di Classe II per i condensatori MLCC (inclusi i dispositivi X7R e X7S) presentano un valore di capacità che varia in base alla tensione DC applicata (po- larizzazione in DC), al TCC e al tempo (invecchiamento). Quest’ultimo, ad esempio, si verifica quando i grani ce- ramici perdono la capacità di riorientarsi nel tempo, in gran parte a causa della necessità dei domini di trovare stati energeticamente più stabili. Questa stabilizzazione del dominio comporta una diminuzione della permitti- vità relativa, che si traduce direttamente in una perdita di capacità. Naturalmente, la maggior parte dei progettisti è consa- pevole del fatto che la polarizzazione in DC riduce si- gnificativamente la capacità effettiva dei condensatori MLCC di Classe II. Per chiarire, entrambe le formulazio- ni X7S e X7R sono caratterizzate da ceramiche “stabili in temperatura” che rientrano fra i materiali EIA di Classe II. Insieme al TCC e all’invecchiamento, questi tre fattori dipendono l’uno dall’altro, per cui migliorarne uno avrà un impatto su uno o su entrambi gli altri fattori. L’ap- proccio ampiamente condiviso consiste nel migliorare simultaneamente sia la polarizzazione in DC sia il TCC, e ciò mostrerà risultati solo quando si avrà in futuro un miglioramento a livello complessivo della qualità delle polveri ceramiche. Condensatori X7S: una migliore polarizzazione in DC Ci sono tuttavia buone notizie, e SEMCO rende noto che gli attuali condensatori MLCC X7S sono in grado poten- zialmente di offrire una polarizzazione in DC migliore rispetto ai dispositivi X7R. Per dimostrarlo, l’azienda ha eseguito una serie di misure che definiscono le caratteri- stiche prestazionali di polarizzazione in DC di un MLCC X7S di SEMCO e di un dispositivo X7R di un altro produt- tore. In termini di specifiche, entrambi i MLCC erano ca- ratterizzati da una capacità di 1μF con una tolleranza del 10% a 6,3 V in un package di tipo 0402. Le misure hanno evidenziato che il condensatore MLCC X7S di SEMCO mostrava un tasso di variazione di capa- cità di circa -30,7% a 4 V. Per contro, i dispositivi MLCC X7R degli altri fornitori presentavano un tasso di varia- zione della capacità notevolmente più elevato, pari a cir- ca -50,6% a 4 V. Come già detto, questo miglioramento della polarizzazione in DC produce un certo impatto sul TCC. A 4 V e 85 °C, il condensatore MLCC X7S di SEMCO ha registrato un tasso di variazione della capacità del -6%, rispetto a +6% (a 4 V, 85 °C) del dispositivo MLCC dell’altro produttore (Fig. 1). Come mostra il grafico, il dispositivo MLCC X7S di SEMCO da 1 μF risulta nel complesso quello in grado di assicurare le prestazioni migliori, offrendo ancora una capacità di 0,59 μF a 4 V, 85 °C, rispetto a soli 0,52 μF per il dispositivo X7R. Una conoscenza insufficiente del mercato Il mercato ha ben presente la fascia di tolleranza dei di- spositivi X7R del ±15%, che ne rende difficile la sostitu- zione come tecnologia preferita senza aver condotto una profonda analisi delle specifiche MLCC. Tuttavia, come hanno mostrato le misure sopra descritte, quando si prendono in considerazione le reali condizioni di lavoro – confrontando la polarizzazione DC e il TCC – il conden- satore MLCC X7S potrebbe offrire una maggiore capacità residua. I criteri analizzati in questo articolo si verificano spesso per valori elevati di capacità, dove la polarizzazione DC è sempre più evidente e agisce per ridurre la capacità ef- fettiva. Questo è anche il fronte in cui i progettisti spesso combattono per aumentare la capacità anche di pochi nF con margini calcolati stretti. Uno sguardo al futuro Qualsiasi progettista di sistemi o di componenti elet- tronici che opera nei mercati automotive, industriale o altro, otterrà vantaggi significativi considerando più attentamente i dispositivi X7S per i loro requisiti MLCC alle alte capacità. I risultati presentati da SEMCO dimo- strano che i condensatori MLCC X7S possono talvolta offrire una polarizzazione DC notevolmente migliore rispetto ai dispositivi X7R analoghi. Anche quando si prende in considerazione il TCC, i dispositivi MLCC X7S si rivelano spesso essere i migliori in termini di presta- zioni complessive. Ci sono molti sviluppi in corso nella progettazione di MLCC, mentre i fornitori cercano di soddisfare le richie- ste sempre più pressanti dei progettisti elettronici. La ricerca di nuovi materiali e gli effetti di parametri come la polarizzazione DC e il TCC fanno sì che la scelta cor- retta degli MLCC dipenda molto dall’applicazione spe- cifica. I condensatori MLCC X7R e X7S possono fornire la soluzione ottimale in relazione agli obiettivi di pro- getto. Per i progettisti che desiderano evitare di cedere il vantaggio alla concorrenza, il messaggio chiave è di non continuare semplicemente a scegliere, per i nuovi progetti, i condensatori MLCC che si sono sempre usati, ma di considerare tutte le opzioni. I vantaggi potenziali potrebbero riservare una piacevole sorpresa. ELETTRONICA OGGI 516 - MARZO 2024 60