電容基礎(chǔ)知識及設(shè)計選用規(guī)范

1、電容基礎(chǔ)知識及設(shè)計選用規(guī)范一、電容器概述電容器是由兩個金屬電極中間夾一層電介質(zhì)構(gòu)成的電子元件。在兩個電極間加電壓時，電極上就儲存電荷，所以電容器也可理解為充放電荷的電子元件。電容器儲存電荷量的多少，取決于電容器的電容量，電容量在數(shù)值上是等于一個導(dǎo)電極板上的電荷量與兩塊極板之間的電位差之比。即 C=Q/U其中：Q為一個極板上的電荷量，單位C，U為兩塊極板之間的電位差，單位V，C為電容量，單位F。電容量是電容器的基本參數(shù)之一，它與電容器極板的有效面積、絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)、極板之間的距離有關(guān)。電介質(zhì)介電常數(shù)越大，電容器兩個極板的有效面積越大，電容量就越大。當(dāng)電容器兩個極板間的距離越遠(yuǎn)，電容量也就越小

2、。二、電容的分類和作用電容(Electric capacity)，由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。由于絕緣材料的不同，所構(gòu)成的電容器的種類也有所不同： 按結(jié)構(gòu)和容量是否可調(diào)可分為：固定電容，可變電容，微調(diào)（半可調(diào)）電容。 按介質(zhì)材料可分為：氣體介質(zhì)電容，液體介質(zhì)電容，無機(jī)固體介質(zhì)電容，有機(jī)固體介質(zhì)電容和電解電容。 按極性分為：有極性電容和無極性電容。 我們最常見到的就是電解電容。 電容在電路中具有隔斷直流電，通過交流電的作用，因此常用于級間耦合、濾波、去耦、旁路及信號調(diào)諧1、瓷介電容器瓷介電容器是以陶瓷材料為介質(zhì)，并在其表面燒滲上銀層作為電極的電容器。由于陶瓷材料具有優(yōu)異的電氣性能

3、，同時材料來源豐富，價格低廉，因此由它制作的瓷介電容器品種越來越多，應(yīng)用也越來越廣。瓷介電容器有很多優(yōu)點：因陶瓷材料的介電系數(shù)較大，電容量就大，所以體積可以做得很小，穩(wěn)定性好；具有優(yōu)良的絕緣性能；其溫度系數(shù)范圍很寬，可制成不同溫度系數(shù)的電容器；在電路中作為溫度補償電容器，結(jié)構(gòu)簡單，原料豐富，便于大量生產(chǎn)。它的缺點是機(jī)械強(qiáng)度低，易碎易裂。瓷介電容器按電壓和功率可分為低壓低功率型和高壓高功率型2種。低壓低功率瓷介電容器按所用的材料性能及特點可分為型及型兩種。型（CC）的特點是介質(zhì)損耗較低，電容量對溫度、頻率、電壓和時間的穩(wěn)定性都比較高，常用于高頻電路。型的特點是體積小，穩(wěn)定性差，介質(zhì)損耗大，常用于

4、低頻電路。瓷介電容器按外形結(jié)構(gòu)可分為片形、管形、穿芯形、支柱形和獨石形，另外，還有鼓形、瓶形、板形和筒形。常用的一般為片形。a、低壓低功率瓷介電容器有以下幾種：CC1型圓片形高頻瓷介電容器：該產(chǎn)品適用于諧振回路及其他電路作溫度補償、耦合回隔直流用。CT1型圓片形瓷介電容器：適用于旁路、耦合及濾波電路中。CC01型圓片形瓷介電容器：適用于諧振回路及其他回路中作溫度補償、耦合或隔直流用。CT01型圓片形瓷介電容器：供半導(dǎo)體電路使用，適用于作旁路、耦合和濾波電容，特別適合在收音機(jī)、錄音機(jī)和電視機(jī)中使用。CC10型超高頻瓷介電容器：可在電子設(shè)備中供頻率不超過500MHz的高頻電路使用。CC11、CT1

5、1型無引線圓片瓷介電容器：該產(chǎn)品具有使用工作頻率高、電容量穩(wěn)定的特點，適用于電視調(diào)諧及其他電子設(shè)備的諧振電路。b、高壓高功率瓷介電容器：有CC82、CT82型圓片形高壓瓷介電容器，CC82型適合在低損耗、電壓較高、功率不大的電路中使用；CT82型適合在高壓、旁路、耦合電路中使用。2、電解電容器電解電容器的介質(zhì)是一層極薄的附著在金屬極板上的氧化膜。金屬極板為鋁、鉭、鈮等，附著有氧化膜的金屬極片為陽極，陰極則是液體、半液體或膠狀的電解液。電解液除了作為陰極外，還起到修補氧化膜介質(zhì)的作用。而電解電容的一些性質(zhì)主要取決于氧化膜和電解液。電解電容器雖然具有極性，但在結(jié)構(gòu)和工藝上采用一定的措施后，也可以制

6、造出無極性的或用于交流的電解電容器。a、鋁電解電容器鋁電解電容器采用鋁箔作電極，正極表面生成的氧化鋁為介質(zhì)，電解質(zhì)為負(fù)極。是把附有氧化膜的鋁箔和浸有電解液的襯底紙與陰極箔疊在一起卷繞而成。b、鉭電解電容器鋁電解電容器的介質(zhì)氧化膜容易被腐蝕，壽命和可靠性都受到影響。而鉭電解電容器則由于金屬鉭和作為介質(zhì)的氧化鉭的化學(xué)穩(wěn)定性很高，因而壽命長，可靠性高。c、雙極性電解電容器電解電容器一般只能勇于直流或含有少量交流成分的脈動電路中。若在極性經(jīng)常變換的電路中，必須使用雙極性電解電容。它在結(jié)構(gòu)上與一般電解電容器不同，是將鋁電解電容器的負(fù)極箔也換成正極箔組成。實質(zhì)上它是兩個電解電容背靠背地串聯(lián)組成。所以它又稱

7、為無極性電解電容，可承受較低的純交流電壓，在單相交流電動機(jī)的啟動電路中用得很多。2、薄膜電容器薄膜電容器由介質(zhì)、電極、電極過渡、引出線、封裝、印章標(biāo)志等部分組成。按介質(zhì)分類：聚酯膜、聚丙烯膜按結(jié)構(gòu)分類：卷繞式、疊片式、內(nèi)串式按電極分類：金屬箔、金屬化（鋁金屬化、鋁鋅金屬化）、膜箔復(fù)合結(jié)構(gòu)按電極引出方式分類：徑向、軸向按封裝方式分類：盒式、浸漬型按通途分類：通用（直流）、脈沖、抑制電源電磁干擾、精密、交流類（工頻）二、電容的符號及型號命名 電容的符號同樣分為國內(nèi)標(biāo)表示法和國際電子符號表示法，但電容符號在國內(nèi)和國際表示都差不多，唯一的區(qū)別就是在有極性電容上，國內(nèi)的是一個空筐下面一根橫線，而國際的就

8、是普通電容加一個“”符號代表正極。國產(chǎn)電容器的型號命名由4部分組成（不適用于真空、可變、壓敏電容器）第一部分：用字母表示名稱，電容器為C。第二部分：用字母表示材料，其意義如下：A鉭電解；B聚苯乙烯等非極性薄膜；C高頻陶瓷；D鋁電解；E其他材料電解；G合金電解；H紙膜復(fù)合；I玻璃釉；J金屬化紙介；N鈮電解；O玻璃膜；Q漆膜；S、T低頻陶瓷；V、X云母紙；Y云母；Z紙注意：當(dāng)用B表示除聚苯乙烯外其他非極性有機(jī)薄膜時，在B后加一字母區(qū)分具體材料。例如聚四氟乙烯BF表示，聚丙烯用BB表示等。當(dāng)用L表示除聚酯外其他有機(jī)薄膜材料時，在L后再加一個字母區(qū)分具體材料，例如LS表示聚碳酸酯。第三部分：用數(shù)字表示

9、分類，個別類型用字母表示。第四部分：用數(shù)字表示序號，以區(qū)別產(chǎn)品的外形尺寸和性能指標(biāo)。三、電容的單位 電阻的基本單位是：F （法），此外還有F（微法）、pF（皮法），另外還有一個用的比較少的單位，那就是：nF（），由于電容 F 的容量非常大，所以我們看到的一般都是F、nF、pF的單位，而不是F的單位。他們之間的具體換算如下：1FF1F=1000nF=pF五、電容的耐壓 單位：V（伏特） 每一個電容都有它的耐壓值，這是電容的重要參數(shù)之一。普通無極性電容的標(biāo)稱耐壓值有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等，有極性電容的耐壓值相對要比無極性電容的耐壓要低，一般的標(biāo)稱耐

10、壓值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。六、電容的種類 電容的種類有很多，可以從原理上分為：無極性可變電容、無極性固定電容、有極性電容等，從材料上可以分為：CBB電容（聚乙烯），滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨石電容、電解電容、鉭電容等。下表是各種電容的優(yōu)缺點：各種電容的優(yōu)缺點極性名稱制作優(yōu)點缺點無無感CBB電容2層聚丙乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成。無感，高頻特性好，體積較小不適合做大容量，價格比較高，耐熱性能較差。無CBB電容2層聚乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成。有感，其他同上。無瓷片電容薄瓷片兩面

11、渡金屬膜銀而成。體積小，耐壓高，價格低，頻率高（有一種是高頻電容）易碎！容量低無云母電容云母片上鍍兩層金屬薄膜容易生產(chǎn)，技術(shù)含量低。體積大，容量小，（幾乎沒有用了）無獨石電容體積比CBB更小，其他同CBB，有感有電解電容兩片鋁帶和兩層絕緣膜相互層疊，轉(zhuǎn)捆后浸泡在電解液（含酸性的合成溶液）中。容量大。高頻特性不好。有鉭電容用金屬鉭作為正極，在電解質(zhì)外噴上金屬作為負(fù)極。穩(wěn)定性好，容量大，高頻特性好。造價高。（一般用于關(guān)鍵地方）表1七、電容的標(biāo)稱及識別方法 由于電容體積要比電阻大，所以一般都使用直接標(biāo)稱法。如果數(shù)字是0.001，那它代表的是0.001uF1nF，如果是10n，那么就是10nF，同樣1

12、00p就是100pF。不標(biāo)單位的直接表示法：用14位數(shù)字表示，容量單位為pF，如350為350pF，3為3pF，0.5為0.5pF色碼表示法：沿電容引線方向，用不同的顏色表示不同的數(shù)字，第一，二種環(huán)表示電容量，第三種顏色表示有效數(shù)字后零的個數(shù)（單位為pF）顏色意義：黑=0、棕=1、紅=2、橙=3、黃=4、綠=5、藍(lán)=6、紫=7、灰=8、白=9。電容的識別：看它上面的標(biāo)稱，一般有標(biāo)出容量和正負(fù)極，也有用引腳長短來區(qū)別正負(fù)極長腳為正，短腳為負(fù)。八、電容器的主要性能參數(shù)1、容量與誤差電容器的電容量，是指加上電壓后它儲存電荷的能力大小。儲存電荷越多，電容量越大；儲存電荷越少，電容量越小。電容量與電容器

13、的介質(zhì)薄厚、極板面積、極板間距等因素有關(guān)。介質(zhì)越薄、極板面積越大、介質(zhì)常數(shù)越大，電容量就越大；反之，電容量越小。電容器的實際容量和標(biāo)稱容量存在一定的偏差，稱為電容器誤差。電容器實際容量對于標(biāo)稱容量允許最大偏差范圍稱為電容量的允許誤差。2、額定工作電壓額定工作電壓是該電容器在電路中能夠長期可靠地接地工作而不被擊穿所能承受的最大直流電壓（又稱耐壓）。它與電容器結(jié)構(gòu)、介質(zhì)材料和介質(zhì)的厚度有關(guān)。一般來說，對于其結(jié)構(gòu)、介質(zhì)相同，容量相等的電容器，其耐壓值越高，體積也越大。作為電性能參數(shù)，常用工作電壓（保證能夠長期正常工作的電壓）、試驗電壓（短時間內(nèi)，通常是幾秒鐘而被擊穿的電壓）和擊穿電壓（在迅速試驗中，

14、通常只有幾秒鐘而被擊穿的最低電壓）。3、溫度系數(shù)電容器的容量會隨著溫度的變化而變化，這種變化的大小用溫度系數(shù)來表示。溫度系數(shù)是指在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每變化1，電容量的相對變化值。電容器的溫度系數(shù)主要取決于介質(zhì)材料的溫度特性及電容器的結(jié)構(gòu)。溫度系數(shù)越大，則容量隨溫度的變化也越大。在實際應(yīng)用中，為了使電路工作穩(wěn)定，希望溫度系數(shù)越小越好。4、絕緣電阻絕緣電阻表明電容量漏電的大小。電容量的漏電越小越好，也就是絕緣電阻越大越好。電容器的絕緣電阻試藥取決于介質(zhì)的絕緣電阻和電容器表面絕緣電阻的大小。介質(zhì)絕緣電阻的大小與介質(zhì)材料的體電阻率、漏電流通過的面積和極間的距離有關(guān)。表面絕緣電阻與電容器引出端之間的絕

15、緣材料的電阻率與引線長度和引線之間的距離也有關(guān)。5、損耗在電場作用下，電容器單位時間內(nèi)發(fā)熱而消耗的能量叫電容器的損耗。電容器的能量消耗主要由介質(zhì)損耗和金屬部分的損耗組成，通常用損耗角正切值來表示。a、 介質(zhì)損耗：包括電導(dǎo)損耗、極化損耗和電離損耗等。b、 金屬損耗：包括金屬極板所具有的電阻和極板與引出端連接的接觸電阻所引起的損耗。6、頻率特性電容器的頻率特性通常是指電容器的電參數(shù)隨電場頻率而變化的性質(zhì)。 九、電容器的電路符號 電容器在電路圖中的電路符號如下圖所示，其中（a）為固定電容器，（b）為微調(diào)電容器，（c）為可變電容器，（d）為四端頭高頻電解電容器。 十、電容器的正確選用 選用一款合適的電容器，一般可從以下幾個方面來考慮：1、 選擇合適的型號一般在電路中用于低頻耦合、旁路去耦等，電氣性能要求不嚴(yán)格時，可以采用紙介電容器、電解電容器等。低頻放大器的耦合電容器，選用122uF的電解電容器。旁路電容器根據(jù)電路工作頻率來選，如在低頻電路中，發(fā)射極旁路電容選用電解電容器，容量在10220uF之間，在中頻電路中可選用0.010.1uF的紙介、金屬化紙介、有機(jī)薄膜電容器等；在高頻電路中，則應(yīng)選用云母電容器和瓷介電容器。在電源濾波和去耦電路中，可選用電解電容器。對于可變電容器，應(yīng)根據(jù)電路統(tǒng)調(diào)的級數(shù)，確定采用單聯(lián)或多聯(lián)可變電容器，然后根據(jù)容量變化范圍、容量