MLCC-Kondensator-Cross-Reference und die DC-Bias-Derating-Falle, die aus Ihrem 10-µF-Kondensator 3 µF macht

Stand: Juli 2026. Das Verhalten der Kapazität über dem DC-Bias ist bauteilspezifisch. Die folgenden Zahlen veranschaulichen den Mechanismus. Lesen Sie stets die tatsächliche Kurve für das exakte Bauteil, das Sie ersetzen.

Das Wichtigste in Kürze

Wie viel vom Aufdruckwert ein wertgleicher Vielschicht-Keramikkondensator (MLCC) tatsächlich liefert, bestimmen zwei Eigenschaften, die eine parametrische Suche nicht anzeigt: die Dielektrikumsklasse und die effektive Kapazität, die das Bauteil unter der in der Schaltung anliegenden DC-Spannung noch hält. Gleichen Sie zuerst die Klasse ab und vergleichen Sie die Kandidaten dann unter diesem DC-Bias statt anhand des Werts, der vorn auf dem Datenblatt steht.

Sie suchen eine Zweitquelle für einen Keramikkondensator mit 10 µF, 0805, 25 V, eine parametrische Suche liefert ein weiteres Bauteil mit 10 µF, 0805, 25 V, und beide stimmen in jedem Feld überein, das die Suche anzeigt. In der Schaltung müssen sie überhaupt nicht übereinstimmen, denn die Kapazität einer Klasse-2-Keramik sinkt, sobald DC-Spannung an ihr anliegt. Der Rückgang setzt sich fort, während das Bauteil noch unterhalb seiner Nennspannung liegt, und wie weit er geht, hängt von der Dielektrikumsklasse und von der Gehäusegröße ab.

Für alles Weitere gilt eine Einschränkung. Jede Zahl hier gehört zu dem Bauteil und dem Dokument, die daneben genannt sind. Der Rückgang von 10 µF auf 3 µF veranschaulicht den Mechanismus und ist keine Messung an einem bestimmten Kondensator. Die Zahl für Ihr Bauteil liefert allein dessen eigene Kurve der Kapazität über dem DC-Bias.

Was Sie vor der Freigabe des Tauschs prüfen müssen

Prüfpunkt	Was schiefgehen kann	Wann es relevant ist	Zuständig	Erforderliche Prüfung
Abweichende Dielektrikumsklasse	Temperaturfenster und DC-Bias-Verhalten ändern sich beide bei gleichem Aufdruckwert	Bei jedem Tausch, der allein nach Wert, Spannung und Gehäusegröße ausgewählt wurde	Hardware- und Analogentwicklung	Klassencode in beiden Datenblättern lesen, Klasse auf Klasse abstimmen
Effektive Kapazität unter dem anliegenden DC-Bias	Die Kapazität fällt unter den im Entwurf angenommenen Wert, während sich am Bauteil ohne DC-Spannung weiterhin der korrekte Wert messen lässt	Klasse-2-Bauteile, die bei einem nennenswerten Bruchteil ihrer Nennspannung betrieben werden	Hardwareentwicklung	Für beide Kandidaten die effektive Kapazität bei der Betriebsspannung im DC-Bias-Tool des Herstellers ablesen
Kleinere Gehäusegröße bei gleichem Wert und gleicher Nennspannung	Mehr Kapazitätsverlust bei gleichem DC-Bias, denn das größere Gehäuse hat dickere Dielektrikumsschichten und ein Dielektrikum mit niedrigerer Permittivität und verliert weniger Kapazität	Verkleinerung des Footprints, Tausch zur Kostensenkung	Hardwareentwicklung und Layout	Beide Gehäusegrößen bei der Betriebsspannung anhand ihrer Kurven vergleichen
Verringerte Reserve zur Nennspannung	Der Verlust wächst, je näher die anliegende Spannung der Nennspannung kommt	Günstigeres Alternativbauteil mit niedrigerer Nennspannung an derselben Versorgungsschiene	Einkauf gemeinsam mit der Hardwareentwicklung	Die Reserve des Originals erreichen oder übertreffen, danach anhand der Kurve bestätigen
Klasse-2-Bauteil an einer Klasse-1-Stelle	Timing-, Filter- oder Präzisionsverhalten driftet über Temperatur und Spannung	C0G-/NP0-Stellen in Oszillatoren, Filtern und der Präzisionsanalogtechnik	Analogentwicklung	Die Klasse des Originals bestätigen, bevor ein Klasse-2-Kandidat akzeptiert wird
Temperaturbereich aus dem Klassencode abgeleitet	Die Baureihe ist über einen engeren Bereich qualifiziert, als der Code zulässt	Produkte, die nahe an den Grenzen des Klassencodes arbeiten	Hardwareentwicklung und Qualifizierung	Den Bereich im Datenblatt genau dieser Baureihe lesen

Die Dielektrikumsklasse ist die erste Eigenschaft, die passen muss

Keramische Dielektrika sind in Klassen eingeteilt, und die Klasse ist die erste Eigenschaft, die passen muss. Denn sie bestimmt das Temperaturverhalten und zugleich, ob überhaupt ein DC-Bias-Verlust auftritt.

Klasse / Code	Verhalten	DC-Bias-Verlust	Wofür geeignet
Klasse 1: C0G / NP0	Sehr stabil, rund 0 ±30 ppm/°C	Vernachlässigbar	Timing, Filter, alles, bei dem der Wert halten muss
Klasse 2: X7R	±15 % über −55…+125 °C	Erheblich	Entkopplung, Stützkapazität, wo etwas Drift vertretbar ist
Klasse 2: X5R	±15 % über −55…+85 °C	Erheblich	Entkopplung, Stützkapazität (geringerer Temperaturbereich als X7R)
Klasse 2: Y5V / Z5U	Sehr große Schwankungen, z. B. Y5V mit +22 % / −82 % über −30…+85 °C	Gravierend	Bypass- und Entkopplungsstellen, an denen die Kapazitätsstabilität keine Rolle spielt

Der dreistellige Code ist ein Kennzeichnungssystem und keine Beschreibung eines einzelnen Bauteils. Er stammt aus dem EIA-Standard für Kondensatoren mit keramischem Dielektrikum, dem Branchenschema, das diese Codes für die Temperaturcharakteristik festlegt. Herausgegeben wurde dieser Standard als RS-198; inzwischen trägt er die Bezeichnung EIA-198-1-F. Veröffentlicht hat ihn die Electronic Industries Alliance im November 2002, und gepflegt wird er heute von der Electronic Components Industry Association (ECIA). KEMET gibt die Code-Tabelle wörtlich in Abschnitt 4.1 von F9000_K.pdf wieder, dem Dokument „General Information — Ceramic Capacitors“. Dieses Dokument ist hier für die Tabelle zitiert und nicht für seine Aktualität: In seinen Seitenfußzeilen stehen die Daten 01/2005 und 01/2007, und es zeigt noch die Marke Arcotronics. Auf KEMETs eigenem Content-Server steht es allerdings weiterhin bereit (geprüft am 27. Juli 2026). Bei X5R legt „X“ die untere Kategorietemperatur auf −55 °C fest, „5“ die obere auf +85 °C, und „R“ lässt über diesen Bereich eine Kapazitätsänderung von ±15 % zu.

Zwei Grenzen dieses Codes sind hier von Bedeutung. Er beschreibt ausschließlich das Temperaturverhalten. Das Spannungsverhalten, um das es in diesem Beitrag geht, kommt darin nirgends vor. Außerdem gibt er nur den Rahmen an, den die Kennzeichnung zulässt. Eine konkrete Baureihe kann demgegenüber enger spezifiziert sein. KEMETs Dokument nennt NP0 in seinem eigenen durchgerechneten Beispiel mit ±30 ppm über −55 bis +85 °C, während Muratas Dokument zu den Messbedingungen von SimSurfing vom 13. September 2022 für C0G −55 bis +125 °C bei 0 ±30 ppm/°C angibt. Die beiden Dokumente beschreiben unterschiedliche Gegenstände, und deshalb stammt der Temperaturbereich, auf den Sie auslegen, aus dem Datenblatt genau dieser Baureihe. Dieselbe Murata-Tabelle gibt für X5R als untere Grenze −25 °C an, während der EIA-Codebuchstabe X mit −55 °C definiert ist und Muratas eigenes Reference Sheet zum GRM21BR61E106KA73 einen Betriebsbereich von −55 bis +85 °C nennt. Die Angaben oben folgen der Code-Tabelle und diesem Reference Sheet.

Die Begriffe brauchen an dieser Stelle eine Anmerkung, denn die Kataloge sind sich uneins, wohin Y5V und Z5U einzuordnen sind. Die Tabelle oben folgt dem Zwei-Klassen-Schema der internationalen Rahmenspezifikationen IEC 60384 für Keramikkondensatoren: Klasse 1 in den Teilen 8 und 21, Klasse 2 in den Teilen 9 und 22, sämtlich in den Ausgaben von 2024. Die hier zitierten Hersteller verwenden dasselbe Schema. KEMET hält fest, dass sich „Keramikkondensatoren in zwei Klassen einteilen lassen“, und führt „X7R, Y5V, Z5U“ als seine Beispiele für Klasse 2 an; Muratas GRM-Tutorial schreibt: „Bei MLCCs gibt es 2 Klassen von Temperaturcharakteristiken.“ Der EIA-Standard zieht die Grenze woanders. Unter dem Titel „Ceramic Dielectric Capacitors Classes I, II, III and IV“ ordnet EIA-198-1-F die Temperaturcharakteristiken A bis S der Klasse II zu und definiert die Klasse III als „identisch mit der Klasse II, jedoch beschränkt auf Kondensatoren mit den Temperaturcharakteristiken T bis V“. Damit bilden Y5V und Z5U eine eigene Klasse. Ein Katalog, der ein Y5V-Bauteil als „Klasse 3“ ausweist, wendet also das EIA-Schema an. Nehmen Sie die Klasse deshalb aus dem Herstellerdokument zu dem Bauteil, das Ihnen vorliegt.

Was DC-Bias mit einer Klasse-2-Keramik macht

Murata legt den Mechanismus in der eigenen Dokumentation dar. In einer Klasse-2-Keramik mit hoher Permittivität richtet eine angelegte DC-Spannung die spontane Polarisation des Bariumtitanat-Dielektrikums entlang des Feldes neu aus. Sobald diese Neuausrichtung in die Sättigung geht, sinkt die Permittivität und mit ihr die effektive Kapazität. Die Folge benennt Murata in einem stehenden Warnhinweis zu Kondensatoren mit hoher Permittivität, der in den Reference Sheets des Hauses durchgängig auftaucht, auch bei nicht verwandten Bauteilen. Eines dieser Reference Sheets ist GRM21BR61E106KA73-01A, dessen Kennwerte Murata auf den 25. Juli 2025 datiert. Es gehört zu einem X5R-Bauteil mit 10 µF und 25 V Nennspannung im Gehäuse 0805, also zu genau der Kombination aus dem Titel. Der Hinweis lautet dort: „Bei den DC-Spannungscharakteristiken nimmt die Rate der Kapazitätsänderung mit steigender Spannung zu, auch wenn die anliegende Spannung unterhalb der Nennspannung liegt.“ Muratas „Rate der Kapazitätsänderung“ bezeichnet die prozentuale Kapazitätsänderung. Genau diese Größe trägt Muratas Fachbeitrag „The voltage characteristics of electrostatic capacitance“ in seiner Abbildung 1 über dem DC-Bias auf. Die Bildunterschrift dort lautet: „Capacitance change rate vs. DC bias characteristics of various capacitor types (Example)“. Der Verlust beginnt demnach deutlich unterhalb der Nennspannung. Je höher das Bauteil innerhalb seines Nennspannungsbereichs betrieben wird, desto größer ist der prozentuale Anteil der Aufdruckkapazität, der verloren geht. Daraus folgen zwei Konsequenzen für den Entwurf.

• Das Ausmaß hängt von der Dielektrikumsklasse ab: Derselbe Fachbeitrag, datiert auf den 28. November 2012, rechnet ein Beispiel vor. Legt man 1,8 V DC-Spannung an einen MLCC mit hoher Permittivität, 100 µF Nennkapazität und 6,3 V Nennspannung an, so verliert ein Bauteil mit X5R-Temperaturcharakteristik rund 10 % seiner Kapazität und liefert etwa 90 µF. Ein Bauteil mit Y5V-Charakteristik verliert beim selben DC-Bias rund 40 % und liefert etwa 60 µF. Diese Zahlen gehören zu Muratas eigenem Beispiel, einem Bauteil mit 100 µF und 6,3 V bei 1,8 V, und sie lassen sich nicht auf das Bauteil mit 10 µF und 25 V aus dem Titel übertragen. Übertragbar ist die Rangfolge: Bei gleichem DC-Bias verändert die Klasse das Ausmaß des Verlusts.

• Das Ausmaß hängt von der Gehäusegröße ab: Muratas „High Capacitance MLCC — GRM Series Product Tutorial“ vom 28. Oktober 2020 hält fest, dass „bei Kondensatoren der Klasse II (X5R, X7R usw.) Bauteile mit größerer Gehäusegröße eine geringere Kapazitätsänderung über der DC-Bias-Spannung zeigen, weil ihre Dielektrikumsschichten dicker sind und ihr Dielektrikum eine niedrigere Permittivität hat“. Das Diagramm auf dieser Folie vergleicht Bauteile der Gehäusegrößen 0603, 0805 und 1206 mit demselben Wert von 10 µF in X5R, wobei der DC-Bias von null bis zur Nennspannung durchfahren wird. Bei gleicher Nennkapazität und gleicher Nennspannung kostet der Wechsel auf ein kleineres Gehäuse deshalb Kapazität unter DC-Bias. Ein kleinerer Footprint ist damit ebenso eine Entscheidung über die Kapazität wie eine über den Platz auf der Leiterplatte.

Zusammen machen beide Effekte das Szenario aus dem Titel als Veranschaulichung plausibel. Ein hochkapazitives Klasse-2-Bauteil im kleinen Gehäuse, betrieben bei einem nennenswerten Bruchteil seiner Nennspannung, kann einen Bruchteil seines Aufdruckwerts liefern. Der Kapazitätsverlust kann sich dann in einem Entkopplungsnetzwerk zeigen, an dem ohne DC-Spannung korrekt gemessen worden war. Murata zieht die praktische Schlussfolgerung selbst: „Bei der Auswahl von Vielschicht-Keramikkondensatoren sollte die im Katalog angegebene elektrostatische Kapazität nicht ungeprüft hingenommen werden. Stattdessen ist es notwendig, die elektrostatische Kapazität unter Anlegen des Gleichspannungsanteils der Versorgungs- oder Signalleitung zu messen, an der der Kondensator eingesetzt werden soll, und sich so Klarheit über den effektiven Kapazitätswert zu verschaffen.“

Wie Sie eine MLCC-Cross-Reference richtig durchführen

Die folgenden fünf Prüfungen stellt dieser Beitrag selbst zusammen aus dem, was die Herstellerdokumentation verlangt. Als Liste veröffentlicht sie kein einzelner Hersteller. Sie erfassen im Screening die wesentlichen Risiken eines Tauschs. Ein Bauteil qualifizieren sie nicht: Diese Entscheidung stützt sich weiterhin auf die exakte bestellbare Bauteilnummer, auf deren eigenes Datenblatt und deren DC-Bias-Kurve sowie auf das Verhalten der aufgebauten Schaltung.

1. Zuerst die Dielektrikumsklasse: C0G auf C0G, X7R auf X7R, X5R auf X5R. Wechseln Sie nie die Klasse, nur um einen Wert zu treffen. Ist das Original ein Klasse-1-Bauteil aus C0G an einer Timing- oder Filterstelle, so verändert ein Klasse-2-Ersatz das Verhalten, auf das die Schaltung ausgelegt wurde.

2. Kapazität und Toleranz: der Aufdruckwert zusammen mit seiner ±-Angabe. Denn die zulässige Kapazitätsänderung ist eine Eigenschaft des Klassencodes, und zwei Bauteile mit dem Aufdruck 10 µF müssen nicht dasselbe Toleranzband einhalten.

3. Nennspannung, mit Derating-Reserve: Die Kapazität sinkt, je näher die anliegende Spannung der Nennspannung kommt. Eine Nennspannung deutlich oberhalb der Betriebsspannung erhält deshalb mehr vom Wert. Eine verbreitete Faustregel setzt sie bei etwa dem Doppelten der Betriebsspannung an. Erreichen oder übertreffen Sie die Reserve, die das Original hatte.

4. Gehäusegröße, gleich oder größer: Bei gleichem Wert und gleicher Nennspannung verliert ein kleineres Gehäuse bei gleichem DC-Bias mehr Kapazität. Den Grund nennt Muratas Tutorial. Ein Kandidat, der bei gleichem Wert und gleicher Spannung Fläche auf der Leiterplatte spart, verringert zugleich die Kapazität. Die parametrischen Felder zeigen das nicht an.

5. Effektive Kapazität unter Ihrem DC-Bias: Vergleichen Sie die Kandidaten dort, wo die Schaltung sie betreiben wird. Muratas SimSurfing, ein kostenloses webbasiertes Tool zur Entwurfsunterstützung, zeigt für Bauteile aus Muratas eigenem Katalog den Verlauf der Kapazität über dem DC-Bias. TDK stellt ein herunterladbares DC Bias Model bereit, angekündigt am 8. Juli 2014, dessen simulierte Kapazität sich mit der simulierten DC-Bias-Spannung ändert. Lesen Sie für beide Kandidaten die effektive Kapazität bei der Betriebsspannung ab statt bei null Volt, und nehmen Sie den, der dort noch die von der Schaltung benötigte Kapazität hält. Ein parametrischer Vergleich kann diesen Schritt nicht leisten, denn der Aufdruckwert ist bei null oder nahezu null DC-Spannung spezifiziert.

Überspringen Sie den ersten oder den letzten Punkt, dann stützt sich die Entscheidung auf den Aufdruck. Das ist aber genau die eine Eigenschaft, in der die beiden Bauteile ohnehin schon übereinstimmten.

Eine durchgerechnete Cross-Reference

Nehmen wir als Original einen Kondensator mit 10 µF, 0805, 25 V, X7R, der eine 12-V-Schiene entkoppelt und abgekündigt wurde (End-of-Life).

• Klasse: Der Kandidat muss ein X7R sein oder ein Klasse-2-Dielektrikum, dessen Grenzen Sie mit der Anwendung abgeglichen haben. Ein X5R-Bauteil mit gleichem Wert und gleicher Nennspannung reicht nur bis +85 °C, X7R dagegen bis +125 °C. Ein X5R kommt deshalb nur infrage, wenn das Produkt 85 °C nie überschreitet. Ein „10 µF 0805 25 V“, das sich als Y5V herausstellt, bringt ein Fenster von +22 % / −82 % über −30 bis +85 °C mit, und in Muratas Beispiel an einem anderen Bauteil verlor die Y5V-Ausführung beim selben DC-Bias rund 40 %, die X5R-Ausführung rund 10 %. TDK hält im eigenen FAQ-Bereich fest, dass das Unternehmen „keine MLCCs mit den Temperaturcharakteristiken Y5V oder Z5U mehr anbietet“. Ein Y5V in einem parametrischen Suchergebnis des Jahres 2026 stammt also von anderer Stelle im Markt.

• Wert, Toleranz und Spannung: 10 µF im Toleranzband des Originals. Eine Nennspannung von 25 V an einer 12-V-Schiene ergibt ungefähr die zweifache Reserve, die die Faustregel verlangt. Behalten Sie sie. Ein günstigeres Alternativbauteil mit 16 V Nennspannung verringert diese Reserve und hält bei 12 V weniger von seinen 10 µF.

• Gehäusegröße: 0805 oder größer. Bei gleichem Wert und gleicher Nennspannung verliert ein kleineres Gehäuse unter demselben DC-Bias mehr Kapazität, aus den beiden Gründen, die Murata nennt: Das größere Gehäuse hat dickere Dielektrikumsschichten und ein Dielektrikum mit niedrigerer Permittivität. Wird bei diesem Wert und dieser Nennspannung überhaupt ein Kandidat im Gehäuse 0603 angeboten, so erkauft er die gesparte Fläche auf der Leiterplatte mit Kapazität unter DC-Bias. Vergleichen Sie deshalb beide Gehäusegrößen anhand ihrer Kurven, bevor Sie die Ersparnis mitnehmen.

• Prüfung unter DC-Bias: Rufen Sie beide Bauteile im DC-Bias-Tool des Herstellers auf und lesen Sie deren effektive Kapazität bei 12 V ab. Der Kandidat, der dort noch die von der Schiene benötigte Kapazität hält, ist die Qualifizierung wert. Der Kandidat, der ohne DC-Spannung 10 µF anzeigt und bei 12 V spürbar weniger, ist der Fehler, um den es in diesem Beitrag geht.

Dieses Vorgehen macht aus einer Übereinstimmung auf dem Aufdruck einen Vergleich der Werte, die in der Schaltung tatsächlich auftreten. Es bleibt ein Screening. Über den Einsatz des Bauteils entscheiden die exakte bestellbare Bauteilnummer, der im zugehörigen Datenblatt angegebene Temperaturbereich und die Prüfung auf der bestückten Leiterplatte.

Die DC-Bias-Daten lesen, bevor Sie sich festlegen

Besorgen Sie sich das aktuelle Datenblatt zur exakten bestellbaren Bauteilnummer des Kandidaten, Suffix eingeschlossen. Lesen Sie darin die Dielektrikumsklasse und den Temperaturbereich, den das Datenblatt für diese Baureihe angibt. Besorgen Sie sich dasselbe für das zu ersetzende Bauteil. Öffnen Sie anschließend für beide die DC-Bias-Daten des Herstellers, bei Murata-Bauteilen über SimSurfing, bei TDK-Bauteilen über TDKs DC Bias Model. Lesen Sie dort die effektive Kapazität bei der DC-Spannung der Schiene ab, an der der Kondensator betrieben wird. Muratas eigene Anweisung geht weiter und fordert den Entwickler auf, die Kapazität unter dem anliegenden Gleichspannungsanteil der Leitung zu messen. Kommt es auf das Verhalten der Schiene unter Last an, bestätigen Sie das Ergebnis deshalb auf der bestückten Leiterplatte.

Ob Toleranzband und Temperaturbereich des Kandidaten zum Original passen, sagt Ihnen die Kurve nicht. Beide stehen im Datenblatt und nicht im Tool. Zudem deckt das Tool eines Herstellers nur dessen eigenen Katalog ab. Die Hersteller benennen die Grenzen ihrer Cross-Reference-Tools selbst. TDKs Seite zur MLCC-Cross-Reference nimmt Bauteilnummern von Wettbewerbern entgegen und gibt TDK-Entsprechungen aus. Sie hält fest, dass „für das angezeigte Suchergebnis keine Gewähr besteht, dass es mit Produkten anderer Unternehmen kompatibel ist“.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen X7R und X5R?

Beide sind Dielektrika der Klasse 2, die dieselbe Kapazitätsänderung von ±15 % zulassen, und beide unterliegen dem oben beschriebenen DC-Bias-Verlust. Der Code unterscheidet sich in der oberen Temperaturgrenze: X7R reicht bis +125 °C, X5R bis +85 °C. Oberhalb von 85 °C ersetzt ein X5R-Bauteil kein X7R-Bauteil. Bestätigen Sie den Bereich im Datenblatt der jeweiligen Baureihe, denn eine Baureihe kann enger qualifiziert sein, als ihr Code zulässt.

Warum hat mein 10-µF-Kondensator in der Schaltung deutlich weniger Kapazität?

DC-Bias-Derating ist eine naheliegende, aber nicht die einzige Erklärung. Eine Klasse-2-Keramik (X5R, X7R und ähnliche) verliert effektive Kapazität, sobald DC-Spannung anliegt. Muratas Reference Sheets für solche Bauteile halten fest, dass die prozentuale Kapazitätsänderung bei höherer Spannung größer ausfällt, während das Bauteil noch unterhalb seiner Nennspannung liegt. Der Aufdruckwert ist bei null oder nahezu null DC-Spannung spezifiziert, der Wert in der Schaltung fällt daher niedriger aus, und bei hochkapazitiven Bauteilen im kleinen Gehäuse ist die Abweichung größer. Ein zweiter Mechanismus ist die Alterung: Dasselbe Reference Sheet von Murata hält fest, dass Kondensatoren mit hoher Permittivität mit der Zeit Kapazität verlieren, und KEMETs Abschnitt 4.5 merkt an, dass die Lötwärme den Wert wiederherstellt und den Vorgang von Neuem beginnen lässt. Auch Temperatur und Messbedingungen verschieben den Messwert. Gleichen Sie deshalb mit der Kurve des Bauteils selbst ab.

Ist C0G / NP0 vom DC-Bias betroffen?

Im Wesentlichen nicht. Muratas Dokument zu den Messbedingungen von SimSurfing hält fest, dass sich Kondensatoren zur Temperaturkompensation, darunter der Typ C0G, „beim Anlegen einer DC-Bias-Spannung kaum verändern“. Aus diesem Grund, so das Dokument weiter, stellt SimSurfing die DC-Bias-Effekte für sie nicht dar. Klasse-1-Dielektrika werden deshalb dort spezifiziert, wo der Wert halten muss: an Stellen für Timing, Filterung und Präzision. Der Nachteil ist, dass sie nur bei kleineren Kapazitäten praktikabel sind. Deshalb kommen bei Entkopplung und Stützkapazität Klasse-2-Bauteile zum Einsatz.

Kann ich den DC-Bias-Verlust einfach mit einer größeren Gehäusegröße beheben?

Es hilft, und Muratas Tutorial zur GRM-Serie nennt die Gründe: Bei gleicher Nennkapazität und gleicher Nennspannung hat ein größeres Gehäuse dickere Dielektrikumsschichten und ein Dielektrikum mit niedrigerer Permittivität, und es verliert bei gleichem DC-Bias weniger Kapazität. Bestätigen Sie die Verbesserung an der Kurve des jeweiligen Bauteils, statt sie vorauszusetzen. Wägen Sie außerdem ab, was ein größerer Footprint an Fläche auf der Leiterplatte und an Kosten mit sich bringt.

Schützen mich parametrische Suchwerkzeuge davor?

Nein, und ein Hersteller sagt das auf der Seite seines eigenen Tools. Ein parametrischer Filter gleicht Wert, Nennspannung und Gehäusegröße ab. Keine dieser Größen drückt die effektive Kapazität unter Ihrem DC-Bias aus. TDKs Cross-Reference-Tool für MLCCs nimmt Bauteilnummern von Wettbewerbern entgegen und gibt TDK-Entsprechungen aus. Es schließt jede Gewähr dafür aus, dass die Ergebnisse mit Produkten anderer Unternehmen kompatibel sind. Ein solches Tool liefert Kandidaten. Ob ein Kandidat wirklich passt, entscheidet die DC-Bias-Kurve.

Haben Aluminium-Elektrolyt- oder Tantalkondensatoren dieses Problem?

Murata beschreibt das Phänomen als eines, das „nur bei Vielschicht-Keramikkondensatoren vom Typ mit hoher Permittivität vorkommt, die auf Bariumtitanat basierende Ferroelektrika verwenden“, und nennt die Technologien, bei denen es „kaum auftritt“: Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit leitfähigem Polymer, Tantalkondensatoren mit leitfähigem Polymer, Folienkondensatoren und Vielschicht-Keramikkondensatoren vom temperaturkompensierenden Typ. Aluminium-Elektrolyt- und Tantalkondensatoren außerhalb dieser Polymerfamilien deckt dieser Satz nicht ab. Bestätigen Sie deren Verhalten deshalb im Datenblatt des jeweiligen Kandidaten. Alle diese Alternativen bringen eigene Einschränkungen mit, darunter ESR (Equivalent Series Resistance), Baugröße und Lebensdauer. Eine Klasse-2-Keramik per Cross-Reference auf eine andere Kondensatortechnologie umzustellen, ist eine größere Änderung als ein gleichartiger MLCC-Tausch. Sie verdient eine Prüfung durch die Verantwortlichen der Analogentwicklung.

Wie viel Kapazitätsreserve sollte ich einplanen?

So viel, dass die effektive Kapazität unter DC-Bias die Anforderung noch erfüllt. Die Zahl, auf die Sie auslegen, liefert deshalb die Kurve; der Aufdruck liefert sie nicht. Legen Sie Wert und Nennspannung großzügig aus, damit die Reserve das Derating übersteht, und lesen Sie den Betrag an der Kurve des Bauteils bei der Betriebsspannung ab. Kein allgemeiner Faktor ersetzt dieses Nachschlagen, denn die Kurve unterscheidet sich nach Klasse, Gehäusegröße und Nennspannung.

Fazit

Für einen Keramikkondensator eine Zweitquelle aufzubauen, ist eine mögliche Antwort auf eine Abkündigung, eine Preisbewegung oder eine Allokationslage, und diese Antwort verdient eine abgewogene Bewertung. Dafür spricht, dass die Prüfung wenig kostet: Die Dokumente sind öffentlich, und die Hersteller veröffentlichen die Kurven selbst. Ein klassenrichtiges Alternativbauteil, das bei der Betriebsspannung seine Kapazität noch hält, macht aus einer Abkündigung eine Bestellung, sobald die Qualifizierung das bestätigt. Dagegen steht, dass ein solches Alternativbauteil ein größeres Gehäuse oder eine höhere Nennspannung benötigen kann, was Fläche auf der Leiterplatte kostet und den Stückpreis erhöht. Die Prüfung ist zudem für jede Schiene und jede DC-Bias-Bedingung zu wiederholen und nicht nur einmal je Posten der Stückliste (BOM). Hinzu kommt, dass jede Substitution einen weiteren Lieferanten mit sich bringt, von dem der Entwurf dann abhängt. Ob sich eine Zweitquelle rechnet, hängt von den Stückzahlen ab, vom Temperaturbereich, den das Produkt einhalten muss, von der verfügbaren Leiterplattenfläche und davon, wie viel Kapazität die Schaltung übrig hatte.

Die zugrunde liegende Sorgfalt hängt von keiner dieser Größen ab. Die Kapazität, die eine Klasse-2-Keramik liefert, ist eine Funktion der an ihr anliegenden Spannung. Die parametrischen Felder bilden diese Funktion nicht ab, und die Hersteller veröffentlichen sie für jeden, der nachsieht.

Eine Second-Source Map vergleicht die Keramikkondensatoren Ihrer Stückliste auf genau dieser Grundlage per Cross-Reference. Sie gleicht die Dielektrikumsklasse ab statt allein den Aufdruckwert und vergleicht die effektive Kapazität unter dem DC-Bias, der an jedem Bauteil tatsächlich anliegt. Zudem benennt sie, was auf Ihrer eigenen Hardware noch zu bestätigen bleibt. Wenn Ihnen das hilft: Genau das ist unsere Arbeit.

Dieser Beitrag erläutert ein reales, bauteilspezifisches Phänomen anhand veranschaulichender Zahlen aus den genannten Dokumenten: Muratas Fachbeitrag „The voltage characteristics of electrostatic capacitance“ (28. November 2012), der angibt, dass seine Informationen zum Zeitpunkt der Veröffentlichung aktuell waren und vom neuesten Stand abweichen können; Muratas Dokument zu den Messbedingungen von SimSurfing (13. September 2022); Muratas Reference Sheet GRM21BR61E106KA73-01A (Kennwerte datiert auf den 25. Juli 2025; Murata verweist den Leser vor der Bestellung auf sein Approval Sheet); das „High Capacitance MLCC — GRM Series Product Tutorial“ (28. Oktober 2020); KEMET F9000_K.pdf (Seitenfußzeilen 01/2005 und 01/2007); TDKs DC Bias Model, die Seite zur MLCC-Cross-Reference und das FAQ zu den Temperaturcharakteristiken; sowie, für die Klassenschemata, EIA-198-1-F (November 2002) und IEC 60384-8, -9, -21 und -22 (Ausgaben 2024). Alle wurden am 27. Juli 2026 geprüft. Er ist eine allgemeine ingenieurtechnische Orientierung und keine Spezifikation für einen bestimmten Kondensator. Datenblattrevisionen ändern sich. Lesen Sie deshalb die aktuelle Revision für das exakte Bauteil, das Sie ersetzen, und gleichen Sie die effektive Kapazität mit den DC-Bias-Daten des Herstellers für dieses Bauteil ab.