Tụ gốm là gì?
Tụ gốm (ceramic capacitor) sử dụng gốm áp điện (piezoelectric ceramic) như barium titanate (BaTiO₃) làm điện môi. Hai bản cực kim loại mỏng (thường là bạc) phủ lên hai mặt của đĩa gốm hoặc lớp gốm đa lớp (MLCC — Multilayer Ceramic Capacitor). Đây là loại tụ phổ biến nhất trong điện tử hiện đại, chiếm hơn 70% số lượng tụ sản xuất toàn cầu.
Phân loại tụ gốm theo hệ số nhiệt độ
| Loại | Mã EIA | Biến thiên nhiệt độ | Ứng dụng |
|---|---|---|---|
| C0G (NP0) | C0G | ±30ppm/°C (rất ổn định) | Bộ lọc RF, oscillator, timing |
| X5R | X5R | ±15% từ -55°C đến +85°C | Decoupling, bypass IC |
| X7R | X7R | ±15% từ -55°C đến +125°C | Decoupling, lọc nguồn |
| Y5V / Z5U | Y5V | +22%/-82% (không ổn định) | Bypass không cần chính xác |
Cách đọc code tụ gốm
Tụ gốm qua lỗ (through-hole) thường in 3 chữ số, đơn vị pF:
- Chữ số 1 và 2: hai chữ số đầu của giá trị.
- Chữ số 3: số mũ của 10 (×10ⁿ pF).
| Code | Tính | Kết quả |
|---|---|---|
| 104 | 10 × 10⁴ pF | 100,000 pF = 100nF = 0.1μF |
| 103 | 10 × 10³ pF | 10,000 pF = 10nF = 0.01μF |
| 102 | 10 × 10² pF | 1,000 pF = 1nF |
| 101 | 10 × 10¹ pF | 100 pF |
| 100 | 10 × 10⁰ pF | 10 pF |
| 472 | 47 × 10² pF | 4,700 pF = 4.7nF |
| 221 | 22 × 10¹ pF | 220 pF |
Ứng dụng tụ gốm trong thiết kế mạch
- Bypass/Decoupling nguồn IC: đặt tụ 100nF (X7R) ngay chân VCC–GND của mỗi IC, khoảng cách < 5mm. Hấp thụ dòng xung chuyển mạch, ổn định điện áp cung cấp cho IC.
- Lọc EMI đầu vào nguồn: tụ gốm 10nF–100nF tại đầu vào bộ chuyển đổi DC-DC, lọc nhiễu chế độ chung và vi sai.
- Mạch lọc RC: tụ gốm kết hợp điện trở tạo bộ lọc thông thấp/cao đơn giản.
- Snubber: tụ 10–100nF nối song song với tiếp điểm relay, TRIAC để dập xung điện áp.
Ưu và nhược điểm
- Ưu: không phân cực, ESR và ESL rất thấp, hoạt động tốt đến GHz, giá rẻ nhất trong các loại tụ.
- Nhược: điện dung nhỏ (giới hạn ~100μF ở SMD), tụ gốm lớp (MLCC) dễ nứt vỡ khi bẻ cong PCB (piezoelectric cracking), loại Y5V điện dung thay đổi nhiều theo điện áp và nhiệt độ.