Capacitores cerámicos: por qué los valores nominales tensión y capacitancia no ofrecen una panorámica completa

La capacitancia real de los condensadores cerámicos (también conocidos como capacitores cerámicos) rara vez coincide con la indicada en las especificaciones una vez que se instalan en las aplicaciones finales. Dependiendo de la frecuencia, tensión y dieléctrico utilizados, la capacitancia real puede ser muy distinta de la prevista. En esta guía, se explican los conceptos erróneos comunes y se muestra cómo seleccionar el condensador adecuado para su aplicación a la hora de elegir piezas en el mundo real. La polarización de CC a la que funciona un condensador cerámico puede tener una gran influencia en su capacitancia real. 

Estas son las reglas principales que tener en cuenta, y sobre las que nos extenderemos.

Para condensadores cerámicos en general:

1. Cuanto mayor sea la tensión a la que se somete normalmente por el condensador o capacitador, menor será la capacitancia de la pieza.
    
2. Un encapsulado más grande proporcionará una mayor estabilidad de la capacitancia en función de la tensión.
    
3. El coeficiente de tensión cambia con el dieléctrico y está relacionado con el coeficiente de temperatura (¡aunque no está garantizado!)

Los fabricantes de condensadores cerámicos pueden utilizar cualquier material que se adapte a los requisitos de temperatura nominal, pero esto no significa que todos los condensadores cerámicos X7R tengan el mismo coeficiente de tensión o estén hechos del mismo material dieléctrico. ¡La tolerancia de capacitancia establecida generalmente se basa en la temperatura, no en la tensión de polarización! Es especialmente importante tener esto en cuenta a la hora de elegir alternativas para condensadores o capacitores cerámicos homologados. Es fundamental comprobar que el coeficiente de tensión es el mismo para todas las piezas si es importante mantener la capacitancia. Por desgracia, esta información suele ser difícil de encontrar y generalmente ni siquiera está en la hoja de datos. Si la capacitancia real es crítica en la aplicación, es importante probarla en dicha aplicación. La frecuencia y la tensión CA también afectan a la capacitancia real. Hablar con un ingeniero de aplicaciones del fabricante del condensador es un buen punto de partida cuando se trata de filtrar las posibles opciones.

Murata incluye un ejemplo en su hoja de datos con un gráfico, pero no incluye los parámetros reales disponibles. A partir de la  hoja de datos: Condensador cerámico monolítico de chip de uso general GRM0335C1H101JA01_ (0201, C0G:EIA, 100 pF, 50 VCC)

_{Capacitor cerámico. Características de tensión CC con cambio de capacitancia en el eje vertical y tensión CC en el eje horizontal}

Para aplicaciones de suministro de energía donde la capacitancia de desacoplamiento real puede tener una tolerancia relativamente grande, es necesario verificar que la tensión nominal del condensador cerámico sea varias veces mayor que el punto de operación si utilizan dieléctricos económicos con coeficiente de temperatura, como Y5V. De esta forma, se garantiza que la aplicación utilice el condensador o capacitor cerámico en su región de funcionamiento, donde la mayor parte de la capacitancia está aún disponible. 

En aplicaciones de filtro, sincronización o alta precisión donde la tensión fluctúa y la capacitancia debe permanecer estable, es importante utilizar un condensador de grado superior. Los condensadores cerámicos de película de metal son excelentes para esto, pero generalmente son mucho más grandes. Si tienes que utilizar un condensador cerámico por razones de tamaño, los dieléctricos Clase I C0G o NP0 son el camino a seguir. Estos dieléctricos no solo son más estables a diferentes temperaturas, sino también a diferentes tensiones. Además, no presentan efectos de "zumbido" piezoeléctrico, como los componentes de Clase II o III.

Prácticas recomendadas con respecto a los condensadores cerámicos

1. Si la capacitancia es importante, se debe probar el condensador o capacitor cerámico elegido en las condiciones en que vaya a funcionar. Estos datos no aparecen normalmente en la ficha técnica. 
    
2. Un ingeniero de aplicaciones del fabricante del condensador podrá ayudarte si haces las preguntas adecuadas. Por ejemplo, «¿Qué condensador cerámico necesito para obtener una capacitancia X con una polarización de CC de X a una frecuencia de X y a temperaturas X, y qué encapsulados hay disponibles?»
    
3. El coeficiente de temperatura está relacionado con el coeficiente de tensión continua, pero no por diseño. Es un buen punto de partida, pero no garantizado.

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