Les condensateurs céramique
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Voir aussi : - Le condensateur - Marquage condensateurs céramique et plastique - Exemples de marquage des condensateurs - Les séries de valeurs normalisées - Pertes dans un condensateur -

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.

Marquage

Plusieurs systèmes de marquage cohabitent (voir Marquage des condensateurs céramique)




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
plage de température variation de capacité
1er car.   minimum  2ème car.   maximum  3ème car.   variation
 Z  +10°C  2  +45°C  A  ± 1%
 Y  -30°C  4  +65°C  B  ± 1,5%
 X  -55°C  5  +85°C  C  ± 2,2%
     6  +105°C  D  ± 3,3%
     7  +125°C  E  ± 4,7%
     8  +150°C  F  ± 7,5%
     9  +200°C  P  ± 10%
         R  ± 15%
         S  ± 22%
         T  +22% à -33%
         U  +22% à -56%
         V  +22% à -82%


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