Les condensateurs céramiques sont des composants bon marché
très répandus dans les appareils et dans tous les
domaines.
Il en existe une grande variété, tant par les caractéristiques
que par les méthodes de fabrication.
Fabrication
Les condensateurs céramique multicouche commencent à
concurencer les condensateurs électrolytiques pour les
capacités allant jusqu'à plusieurs dizaines de µF.
Le diélectrique est une céramique, c'est à
dire un matériau de synthèse obtenu par compression
à haute température d'une poudre de composition
plus ou moins complexe (silicates de magnésium, d'aluminium...
auxquels sont ajoutés du titane, calcium...). La composition
de la céramique détermine les caractéristiques
du diélectrique, en particulier la permittivité
qui peut varier dans de grandes proportions, et la stabilité
en température.
Les condensateurs de faibles valeurs
sont constitués simplement d'une pastille, d'un tube ou
d'un disque de céramique métallisé à
l'argent sur chacune de ses faces.
Pour obtenir une plus grande capacité, il est nécessaire
de réduire l'épaisseur du diélectrique (en
amincissant la lamelle) et d'augmenter la surface en multipliant
le nombre de lamelles (figure ci-contre) : D : diélectrique en céramique E et E' : électrodes, armatures du condensateurs M : métallisation connectant les électrodes
entre elles S : soudure des connexions C : connexions radiales
L'ensemble est ensuite enrobé par une résine protectrice
et marqué pour donner un condensateur multicouche. Les
composants miniatures CMS sont fabriqués sous ce principe
qui permet d'obtenir des capacités importantes sous un
volume réduit.
Caractéristiques
D'après le type de céramique
Ce tableau n'a pas de prétention, il permet seulement de
constater l'influence du type de céramique sur les caractéristiques
du condensateur final. Les trois types de céramique correspondent
à des matériaux différents tant par leur
composition chimique que par leur processus de fabrication.
Type I
Type II
Type III
diélectrique
oxydes métalliques
et titanates
titanates et zirconates
titanates,
niobates
Capacité et capacité/unité
de volume
faible, inférieure
à qq nF
jusqu'à 1µF
grande
Résistance d'isolement
(MW)
>20000
>10000
tg angle de perte (x10-4)
10
250 à 300
500 à 600
Coef. de température
(ppm/°C)
-1500 à +100,
NP0/C0G
irrégulier
irrégulier
Plage de température
(°C)
-55 à +125
-55 à +125
Tolérance
5 à 10%
> 10%
Permittivité (er)
< 200
200 à 10000
>
2000
D'après la codification
EIA (voir tableau en bas
de page)
C0G
X7R
Z5U
Utilisation
oscillateurs, timer
usage général,
filtres
couplage et découplage
Gamme de capacité
1pF à 100nF
100pF à 4,7µF
1nF à 4,7µF
Série de valeurs normalisée
E12
E6
E3
Coef. de température
(ppm/°C)
0 ± 30
± 15%
+22% à -56%
Plage de température
(°C)
-55 à +125
-55 à +125
+10 à +85%C
Tolérance, série
de valeurs
±5 à ±10%
±10%
> ±20%
Type de céramique
type I
type II
type II
Utilisation
L'utilisation des condensateurs céramique est si large
qu'il est plus simple de citer les cas où d'autres types
sont préférés :
- dans les oscillateurs où une grande stabilité
de capacité est requise, on préfère les condensateurs
au mica, au polystyrène ou au polycarbonate
- dans les circuits de filtrage et de découplage où
une très grande capacité est requise, les condensateurs
électrolytiques (aluminium et tantale), bien que polarisés,
règnent en maîtres.
- dans les circuits à basse fréquence car leur capacité
est généralement trop faible
Par contre pour toutes les fonctions de couplage (entre étages)
et découplage (mise à la masse d'un signal inutile),
les condensateurs céramique sont largement utilisés.
Tableau de codification EIA* condensateurs
céramique classe I
La dérive de la capacité des condensateurs céramique
de classe I
(er<500)
est codifiée à l'aide de 3 caractères alphanumériques.
Les deux premiers caractères indiquent la dérive
(positive ou négative) et le troisième la tolérance
applicable sur cette dérive entre +25 et +85°C.
*EIA : Electronic Industries Alliance Exemple :
Le code C0G a une dérive de 0 ± 30 ppm/°C -
Il correspond au code NP0
dérive en ppm/°C
tolérance
1er car.
chiffre significatif
2ème car.
multiplicateur
3ème car.
ppm/°C
C
0,0
0
-1
G
± 30
B
0,3
1
-10
H
± 60
L
0,8
2
-100
J
± 120
A
0,9
3
-1000
K
± 250
M
1,0
4
+1
L
± 500
P
1,5
6
+10
M
± 1000
R
2,2
7
+100
N
± 2500
S
3,3
8
+1000
T
4,7
V
5,6
U
7,5
Tableau de codification EIA condensateurs
céramique classe II
Ce code sur 3 caractères indique la variation de capacité
d'un condensateur céramique à l'intérieur
de la plage de température. La capacité de référence
est celle mesurée à 25°C.
Par exemple un condensateur de 10nF à 25°C portant
le code Z5U pourra être utilisé entre +10 et +85°C
et sa capacité pourra varier de plus de +22% à -56%
avec la température
Les condensateurs de faibles valeurs
sont constitués simplement d'une pastille, d'un tube ou
d'un disque de céramique métallisé à
l'argent sur chacune de ses faces.