Códigos dielétricos de capacitores cerâmicos: uma explicação.

Y5T é um código dielétrico da EIA. Os três caracteres descrevem o comportamento da cerâmica em função da temperatura: o limite inferior de temperatura, o limite superior de temperatura e a variação máxima de capacitância permitida nessa faixa. Y5T é um dielétrico de Classe 2, com classificação de −30 a +85 °C, variação de capacitância de +22% / −33% e fator de dissipação ≤ 1%.

Os dielétricos de Classe 1 (NP0, SL, UJ, N4700) apresentam baixa perda e um coeficiente de temperatura pequeno e previsível, de modo que a capacitância permanece estável em diferentes temperaturas e tensões — sendo adequados para circuitos de alta frequência, temporização e precisão. Os dielétricos de Classe 2 (X5F, X7R, Y5P, Y5R, Y5T, Y5U, Y5V) oferecem uma densidade de capacitância muito maior no mesmo volume, porém a capacitância varia com a temperatura e a tensão CC aplicada. Utilize dielétricos de Classe 2 quando a densidade de capacitância for mais importante do que a estabilidade.

Não. O Y5T é um dielétrico de Classe 2 de uso geral para circuitos onde a frequência não é um fator crítico. Seu fator de dissipação de até 1% causa aquecimento interno sob cargas de corrente alternada ou pulsos rápidos. Para geradores de raios X, tanques de alta tensão para tomografia computadorizada, drivers de laser de CO₂ e sistemas de potência de radiofrequência, especifique um dielétrico de Classe 1, como o N4700.

Os três dielétricos são de Classe 2, com classificação de −30 a +85 °C, e diferem principalmente na quantidade de deriva capacitiva que permitem: o Y5T permite +22% / −33% com fator de dissipação ≤ 1%, o Y5U permite +22% / −56% com DF ≤ 2% e o Y5V permite +22% / −82% com DF ≤ 2%. Na prática, uma deriva menor significa menos capacitância por unidade de volume. Escolha o dielétrico com a menor tolerância de deriva possível para o seu circuito.

Para uma fonte de alimentação de alta tensão ou um multiplicador de tensão operando na frequência da rede elétrica ou de comutação, o Y5T é a escolha usual: ele oferece alta densidade de capacitância na tensão nominal necessária, com uma deriva que a maioria das fontes tolera. Se o circuito for de alta frequência, ou se a capacitância determinar diretamente a temporização ou a precisão da saída, utilize um dielétrico de Classe 1, como o N4700.

Não. Um código EIA define apenas a faixa de temperatura e a deriva máxima de capacitância permitida dentro dela — não a composição cerâmica. Cada fabricante desenvolve sua própria formulação dentro desse intervalo, portanto, um Y5P de um fabricante e um Y5P de outro podem diferir em fator de dissipação, comportamento de polarização CC e constante dielétrica, embora ambos estejam corretamente identificados. Murata, Vishay e TDK utilizavam nomes comerciais para seus materiais de alta tensão — ZM, T3M e uma série de estrôncio — juntamente com o código EIA exatamente por esse motivo.

Porque o código define um limite máximo, não uma meta. Os limites da indústria são 0.1% para a Classe 1, 2.5% para X7R e 3.0% para Z5U e Y5V, e uma peça só precisa ficar abaixo do seu próprio limite máximo. O quão abaixo desse limite depende da pureza do pó de titanato de bário, da precisão do sistema de dopagem e da rigidez do processo de queima — a porosidade residual na cerâmica aumenta diretamente o fator de dissipação. O Y5P da Murata fica próximo ao limite máximo do N4700, em torno de 0.2%, enquanto outras marcas e o Y5P fabricado na China geralmente apresentam valores duas a três vezes maiores. Mesmo código, mesma deriva anunciada, perda visivelmente diferente.

Três fatores, e eles se inter-relacionam. Perdas: os poros remanescentes no corpo sinterizado aumentam o fator de dissipação, pois os poros abertos adsorvem umidade, e impurezas de óxido de metal alcalino acima de cerca de 0.02% em peso no titanato de bário reduzem a constante dielétrica. Margem de tensão: a janela de dopagem é estreita — sílica ou MnCO₃ acima de cerca de 0.25% em peso, ou Nb₂O₅ fora da faixa de 0.2–3.0% em mol, reduzem tanto a tensão de ruptura CC quanto a resistência de isolamento. Vida útil: sob alta tensão sustentada, as vacâncias de oxigênio migram e as fases secundárias nos contornos de grão tornam-se caminhos de condução de baixa resistência, concentrando o campo, aquecendo-o e, em seguida, dispersando-o — a rigidez dielétrica cai de aproximadamente 17 kV/mm para 10 kV/mm à medida que o teor dessa fase aumenta. Um fabricante que mantém o tamanho do grão entre 1 e 3 µm e a densidade de queima acima de 98% compensa isso com o controle do processo, e é isso que a diferença de preço entre duas peças com o mesmo código proporciona.

A China utiliza principalmente os códigos Y5T e Y5P. O N4700 de Classe 1 é escasso no mercado interno — a matéria-prima é mais cara e o processo de fabricação é mais difícil de cumprir — então a maioria dos fabricantes chineses opta pela Classe 2, com exceção da HVC, que utiliza o N4700 em cerca de dois terços de sua linha de produtos. A Europa e os EUA construíram sua base instalada com códigos de Classe 2 que agora são considerados obsoletos: capacitores de botão da Vishay e da Sprague em Z5U e a série DHS da Murata em Z5V. O Japão seguiu um caminho diferente: a TDK manteve a Classe 2 em sua linha de terminais de parafuso, Z5T para a série UHV e Y5S para a série FHV moldada, com os capacitores com chumbo em Y5S sob uma isenção RoHS. O N4700 é o único código utilizado nas três regiões, sob um nome comercial diferente em cada caso — ZM da Murata, codificado como 4E nos números de peça, e T3M da Vishay.