Tên đầy đủ của tụ chip là tụ gốm đa lớp, đóng vai trò như chất cách điện. Chúng có thể ngắt dòng điện trong mạch DC và là một trong những linh kiện điện tử được sử dụng phổ biến nhất trong ngành gia công SMT.
Tụ chip được chia thành các loại chính gồm tụ NPO, tụ X7R, tụ X5R và tụ Y5V dựa trên vật liệu điện môi (chất cách điện) bên trong. Sự khác biệt giữa các loại này chủ yếu nằm ở vật liệu điện môi sử dụng. Với cùng một kích thước, dung lượng của tụ sẽ thay đổi tùy theo vật liệu điện môi. Đồng thời, tổn hao điện môi và tính ổn định của dung lượng tụ cũng khác nhau. Vì vậy, khi sử dụng, cần chọn loại tụ phù hợp với chức năng của nó trong mạch điện. Dưới đây là đặc điểm của từng loại tụ NPO, X7R, X5R và Y5V.
1. Tụ NPO
Tụ NPO là loại tụ gốm đơn khối phổ biến nhất với đặc tính bù nhiệt. Điện môi của nó được tạo thành từ các oxit hiếm, giúp tụ có độ ổn định cao nhất về dung lượng và tổn hao điện môi.
- Khi nhiệt độ thay đổi từ -55℃ đến 125℃, dung lượng chỉ biến đổi 0±30ppm/℃.
- Dung lượng thay đổi theo tần số không vượt quá 0.3△C.
- Trôi dung lượng (hysteresis) thấp hơn 0.05%, thấp hơn nhiều so với tụ film (>2%).
- Biến đổi dung lượng theo thời gian dưới 0.1%.
- Đặc tính tần số của tụ lớn tốt hơn tụ nhỏ.
2. Tụ X7R
Tụ X7R được gọi là tụ gốm ổn định nhiệt.
- Khi nhiệt độ thay đổi từ -55℃ đến 125℃, dung lượng có thể thay đổi đến 15%.
- Sự thay đổi dung lượng không tuyến tính, bị ảnh hưởng bởi điện áp và tần số.
- Dung lượng thay đổi theo thời gian (mỗi 10 năm giảm khoảng 1%△C, sau 10 năm giảm khoảng 5%).
- Được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp yêu cầu thấp, có thể chấp nhận sự thay đổi dung lượng khi điện áp thay đổi.
- Ưu điểm chính: Tại cùng một kích thước, có thể tạo ra dung lượng lớn hơn so với NPO.
3. Tụ X5R
Tụ X5R là loại tụ gốm đơn khối thông dụng, ưu tiên kích thước nhỏ gọn và chi phí thấp.
- So với các loại tụ trên, X5R có dung lượng lớn nhất ở cùng một kích thước.
- Tuy nhiên, dung lượng thay đổi nhiều theo môi trường và điều kiện làm việc.
- Tốc độ lão hóa cao, có thể giảm đến 5% dung lượng sau mỗi 10 năm.
- Mặc dù dung lượng kém ổn định, X5R vẫn được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong mạch khử nhiễu (decoupling).
4. Tụ Y5V
Tụ Y5V là loại tụ đa dụng nhưng có giới hạn nhiệt độ.
- Khi nhiệt độ thay đổi từ -30℃ đến 85℃, dung lượng có thể giảm đến -82%.
- Hằng số điện môi cao giúp tạo ra tụ có dung lượng lớn hơn trong kích thước nhỏ hơn.
Nguyên nhân gây rò rỉ điện của tụ chip
Bề mặt tụ bị bẩn, làm giảm khả năng cách điện bề mặt, gây rò rỉ dòng nhỏ ở mức microampe. Khi thổi khí nóng, điện trở cách điện sẽ tăng.
- Nứt bên trong, có thể do lỗi sản xuất hoặc do quá trình hàn. Nếu vết nứt lớn, dòng rò sẽ tăng đáng kể, thậm chí gây cháy nổ.
- Dung lượng tụ lớn, chịu tác động của căng thẳng cơ học và sốc nhiệt, làm nứt vỡ dẫn đến rò rỉ dòng lớn.
Phương pháp kiểm tra rò rỉ điện của tụ chip
- Đo trực tiếp trên mạch in có thể không chính xác do ảnh hưởng từ các linh kiện khác.
- Cần ngắt mạch điện để đo chính xác hơn.
- Kiểm tra điện áp DC hoạt động: nếu rò rỉ lớn, điện áp DC sẽ bị sụt giảm.
Với thông tin trên, khi chọn tụ chip, cần cân nhắc kỹ đặc tính điện môi để đảm bảo hiệu suất ổn định trong ứng dụng thực tế.