如上所述,片狀獨(dú)石陶瓷電容器被廣泛用于配備在微處理器、DSP、MCU及FPGA等半導(dǎo)體器件的周圍電路,以使這些半導(dǎo)體器件能夠正常工作。配備的個(gè)數(shù)(總數(shù))非常多。比如,筆記本PC約為730個(gè),手機(jī)為230個(gè),數(shù)碼攝像機(jī)及導(dǎo)航儀甚至要使用多達(dá)1000個(gè)左右(表1)。
這些片狀獨(dú)石陶瓷電容器的作用大致分為兩種。一是為半導(dǎo)體器件提供電力供應(yīng)的支持。一般而言,半導(dǎo)體器件根據(jù)不同的工作狀態(tài),所需電流會(huì)有很大變化。有時(shí)會(huì)突然需要大量電力。當(dāng)遇到這種負(fù)荷突變的情況時(shí),配備在相對(duì)較遠(yuǎn)部位的電源電路(DC-DC轉(zhuǎn)換器等)會(huì)無(wú)法迅速滿足需求。因此,事先在配備在半導(dǎo)體器件周圍的電容器中先積蓄電力,由電容器來(lái)滿足突然出現(xiàn)的供電需求(圖2)。

圖2:幫助半導(dǎo)體芯片工作的去耦電容器
半導(dǎo)體器件的周圍通常配備有大量去耦電容器。作用有兩個(gè)。一是向半導(dǎo)體器件供應(yīng)電力。另一個(gè)是使噪聲成分直達(dá)電源/接地層。去耦電容器大致使用三種電容器。分別為鉭電解電容器、大容量的片狀獨(dú)石陶瓷電容器,以及ESL(等效串聯(lián)電感)極低的片狀獨(dú)石陶瓷電容器。(點(diǎn)擊放大)
另一個(gè)作用是去除導(dǎo)致EMI(Electro-Magnetic Interference,電磁干擾)的噪聲成分。也就是濾波器作用。通過(guò)利用電容器高頻阻抗較低這一特點(diǎn),使高頻噪聲成分到達(dá)電源/接地層。
一般而言,前一種作用被稱為去耦電容器,后一種作用被稱為旁路電容器。而大容量片狀獨(dú)石陶瓷電容器則可同時(shí)承擔(dān)這兩種作用。
繼去耦及旁路之后,用途較多的是配備在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出部分用作平滑濾波器。原來(lái)該用途廣泛使用的是鋁電解電容器及鉭電解電容器。但是,業(yè)內(nèi)為使電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化和薄型化,從20世紀(jì)90年代下半期開(kāi)始使用片狀獨(dú)石陶瓷電容器。
片狀獨(dú)石陶瓷電容器之所以得以在該用途中應(yīng)用,電源半導(dǎo)體廠商的努力功不可沒(méi)。用作平滑濾波器的電容器構(gòu)成了DC-DC轉(zhuǎn)換器中反饋控制環(huán)路的一個(gè)部分。因此,等效串聯(lián)阻抗(ESR:Equivalent Series Resistance)過(guò)小的話,控制環(huán)路的相位余量就會(huì)變小,容易發(fā)生DC-DC轉(zhuǎn)換器無(wú)法穩(wěn)定工作的問(wèn)題。
而另一方面,電子設(shè)備廠商又對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)小型薄型化有著強(qiáng)烈的需求。因此,電源半導(dǎo)體廠商通過(guò)改進(jìn)DC-DC轉(zhuǎn)換器IC的控制電路,使得使用片狀獨(dú)石陶瓷電容器成為現(xiàn)實(shí)。從2000年起,電源半導(dǎo)體廠商開(kāi)始以能夠使用片狀獨(dú)石陶瓷電容器為賣點(diǎn),向電子設(shè)備廠商推銷DC-DC轉(zhuǎn)換器IC。
現(xiàn)在,僅去耦和平滑濾波器用途就已占到片狀獨(dú)石陶瓷電容器市場(chǎng)份額的約7成。此外,用量較大的用途是高頻濾波器用途、阻抗匹配用途以及溫度補(bǔ)償用途等。
