電容的主要參數(shù)與選用

1、電容器選用概述電容器是由兩個金屬電極中間火一層電解質(zhì)構(gòu)成的電子元件。在兩個電極上加電壓時，電極尚就儲存電荷，所以說電容器是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，單位為C（庫倫）；U為兩塊極板之間的電位差，單位為V（伏特）；C為電容量，單位為F（法拉）。電容量是電容器的基本參數(shù)之一，它與電容器極板得有效面積、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)的介電常數(shù)越大，電容器兩個極板得有效面積越大，電容量就越大。當(dāng)電容器的兩個極板間的距離越遠(yuǎn)，電容量就越小。Pl

2、ateareaAC:電容器的電容量，可以由電極面積Am2,介質(zhì)厚度dm以及相對介電常數(shù)£r來表示£0：介質(zhì)在真空狀態(tài)下的介電常數(shù)（=8.85X10-12F/M）電容器能夠被充電和放電，也就是存儲電能和釋放電能，其兩端的電壓不能突變。正因如此，如果把電容器接在直流電路中，則只有在電源開啟和接通時，電容器充放電兩個短暫過程中，電路上存在電流。就穩(wěn)態(tài)而言，直流電流不能通過電容器，相當(dāng)于開路。如果把電容器接在交流或脈沖直流電路中，由于不停的充電放電，便使電流能夠通過電容器，并且具有類似電阻那樣阻礙電流（由電荷的變率、容量和工作頻率決定）的作用。所以，電容器被廣泛應(yīng)用于各種耦合、旁路

3、、濾波、調(diào)諧以及脈沖電路中。二、電容器的種類電容器通常叫做電容。因電容的用途、結(jié)構(gòu)及材料不同，電容的種類很多。根據(jù)電容的結(jié)構(gòu)和容量是否可調(diào)，可將電容分為3大類：固定電容、半可變（微調(diào)）電容、可變電容。電容器的性能、結(jié)構(gòu)用途等在很大程度上取決于電容器的介質(zhì)，因此，電解質(zhì)常以電解質(zhì)來分類。可大致分為：有機(jī)介質(zhì)（包括復(fù)合介質(zhì)）電容器，如紙介電容器、塑料薄膜電容器、紙膜復(fù)合介質(zhì)電容器、薄膜復(fù)合介質(zhì)電容器等；無機(jī)介質(zhì)電容器，如云母電容器、玻璃釉電容器、陶瓷電容器等；氣體介質(zhì)電容器，如空氣電容器、真空電容器、充氣式電容器等；電解電容器，如鋁電解電容器、鋰電解電容器等。紙介電容器是以紙為介質(zhì)的電容器。用帶狀

4、的兩層鋁箔或錫箔中間夾墊浸過石蠟的紙卷成圓筒狀，再裝入紙殼或玻璃（陶瓷）管中，兩端用瀝青或火漆一類的絕緣材料封裝而制成。常見紙介電容器封裝形式有玻璃外殼、陶瓷外殼和金屬外殼幾種。其容量范圍在幾十皮法（pF）到幾微法（F）之間。耐壓有250M400V和600V等幾種，容量誤差一般為土5%±10%±20%這種電容器的生產(chǎn)工藝簡單，因其電容量范圍寬、工作電壓高及成本低而被廣泛應(yīng)用。目前大量生產(chǎn)的各類紙介電容器的額定電壓在630V-30kV,電容量在幾百皮法到幾十微法。其缺點是損耗大，穩(wěn)定性差，所以主要應(yīng)用在低頻電路或直流電路中。滌綸電容器滌綸電容器的電容量大，工作電壓寬，電容量從

5、幾皮法到幾百微法，額定電壓有63V、100V和160V幾種。另有一種金屬化滌綸電容器的電容量范圍可以更寬，工作電壓甚至可達(dá)上萬伏。滌綸電容器的介電常數(shù)較大，耐熱性好，工作溫度可達(dá)120130C；缺點是損耗腳正切值較大，可代替紙介電容器，一般用于直流及脈動電路中，不宜在高頻電路中使用。滌綸電容器是有機(jī)介質(zhì)薄膜電容器中產(chǎn)量最大的一種，應(yīng)用很廣，可用在各種電子儀器儀表、電視機(jī)和收錄機(jī)的耦合、退耦、旁路、各直流等電路中。聚苯乙烯電容器額定直流電壓范圍寬，從幾百到數(shù)千伏；精度可達(dá)5%0o其最大特點是絕緣電阻高，一般在10000MQ以上。高頻損耗小，電容量穩(wěn)定，缺點是工作溫度范圍不寬，上限為+75C。聚丙

6、烯電容器具優(yōu)良的高頻絕緣性能，電容量和損耗腳正切值在很大頻率范圍內(nèi)與頻率變化無關(guān)，與溫度變化的關(guān)系也很小，而介電強(qiáng)度隨溫度上升而有所增加。其耐溫性好，吸收系數(shù)小，機(jī)械性能也比聚苯乙烯好。常用于電視機(jī)、儀器儀表的高頻電路中作積分電容，也可用在其它交流電路中。漆膜電容器最突出的優(yōu)點是體積小，容量大。溫度特性和容量穩(wěn)定性都優(yōu)于滌綸電容器，它在電路中可取代部分電解電容器，性能也比電解電容器好的多。缺點是工作電壓不易做得很高,一般工作電壓為直流40V。疊片形金屬化聚碳酸酯電容器無感式結(jié)構(gòu)的有機(jī)介質(zhì)電容器，特點是高頻損耗小、自愈能力強(qiáng)、耐脈沖性、無感、電容量大。此種電容器性能優(yōu)良，易于自動化生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用

7、于收音機(jī)、電視機(jī)、和錄音機(jī)中。云母電容器云母是一種較理想的介質(zhì)材料。具很高的絕緣性能，能耐高溫，介質(zhì)損耗小。云母電容器具很好的電氣性能，主要優(yōu)點是：損耗小、頻率穩(wěn)定性好、高頻特性好。瓷介電容器瓷介電容器電氣性能優(yōu)異，同時因材料來源豐富，價格低廉。瓷介電容器優(yōu)點：體積小、穩(wěn)定性好、絕緣性能優(yōu)良；因陶瓷材料溫度系數(shù)范圍很寬，可制成不同溫度系數(shù)的電容器，在電路中作溫度補(bǔ)償電容器。缺點是：機(jī)械強(qiáng)度低、易碎易裂。玻璃釉電容器優(yōu)點是體積小、損耗角正切值較小、能在較高溫度下工作、抗潮性能好；適合于半導(dǎo)體電路和小型電子儀器的直流電路和脈沖電路中使用。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

8、膜。金屬板為鋁、鑰、鑰等，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(bǔ)氧化膜介質(zhì)的作用。而電解電容器的一些性質(zhì)主要取決于氧化膜和電解液。電解電容器雖具有極性，但在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，也可制造出無極性的或用于交流的電解電容器。電解電容器的負(fù)極是電解質(zhì)，其電阻率較高，且隨溫度和頻率變化發(fā)生很大變化，故電容器的損耗角正切值較大，工作溫度受到很大限制。三、電容器的主要參數(shù)容量與誤差電容量即電容加上電荷后儲存電荷的能力大小。電容量誤差是指其實際容量與標(biāo)稱容量間的偏差。表1常用固定電容允許誤差的等級允許誤±2%±5±1

9、0%±20%(+20%(+50%(+100%-10%差%-30%)-20%)級別021111nivvvi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）。它與電容器的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)材料和介質(zhì)的厚度有關(guān)。一般來說，對于結(jié)構(gòu)、介質(zhì)相同，容量相等的電容器，具耐壓值越高，體積也越大。當(dāng)在電容器的兩極板間施加電壓之后，極板間的電解質(zhì)便處于電場中，本來是中性的電介質(zhì)，由于外電場力的作用，介質(zhì)分子內(nèi)的正負(fù)電荷將在空間位置上發(fā)生少許偏移（如負(fù)電荷逆電場方向移動），形成所謂的電偶極子，也就是介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)了電場，破壞了原來的電中性狀態(tài)。這種現(xiàn)象叫做電解

10、質(zhì)的極化。可見,極化狀態(tài)下的介質(zhì)是帶負(fù)電荷的，但這些電荷依然受介質(zhì)本身的束縛而不能自由移動，介質(zhì)的絕緣性能尚未遭到破壞，只有少數(shù)電荷脫離束縛而形成很小的漏電流。如果外加電壓不斷加強(qiáng)，最后將使極化電荷大量脫離束縛，引起漏電流大大增加，于是介質(zhì)的絕緣性能遭到破壞，使兩個極板短接，完全喪失電容的作用。這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)擊穿。介質(zhì)擊穿之后，電容器被毀壞。因此電容器的工作電壓要有一定限制，不能隨意增加。表2常用固定電容的直流電壓系列1.646.310161532*4063100125*250300*400450*5006301000有*的數(shù)值，只限電解電容用溫度系數(shù)電容器電容量隨溫度變化的大小用溫度系數(shù)（

11、在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每變化1C,電容量的相對變化值）來表示。絕緣電阻電容器漏電的大小用絕緣電阻來衡量。電容器漏電越小越好，也就是絕緣電阻越大越好。一般小電容器的絕緣電阻很大，可達(dá)幾百兆歐或幾千兆歐。電解電容器的絕緣電阻一般較小。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。理想電容器在電路中不應(yīng)消耗能量。但在實際上，電容器或多或少都要消耗能量。其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。頻率特性電容器的頻率特性通常是指電容器的電參數(shù)（如電容量、損耗角正切值等）隨電場頻率而變化的性質(zhì)。在高頻下工作的電容器，由于介電常數(shù)在高頻時比低頻時小，因此電容

12、量將相應(yīng)地減小。與此同時，它的損耗將隨頻率的升高而增加。此外在高頻工作時，電容器的分布參數(shù)，如極片電阻、引線和極片接觸電阻，極片的自身電感，引線電感等，都將影響電容器的性能，由于這些因素的影響，使得電容器的使用頻率受到限制。不同品種的電容器，最高使用頻率范圍不同。小型云母電容器在250MHz以內(nèi)，圓片型瓷介電容器最高工作頻率為300MHz,圓管型瓷介電容器最高工作頻率為200MHz,圓盤型瓷介電容器最高工作頻率為3000MHz。四、電容器的正確選用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1-22nF的

13、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10220仙F之間，在中頻電路中可選用0.010.1nF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。在電源濾波和退耦電路中，可選用電解電容器。因為在這些場合中對電容器的要求不高，只要體積允許、容量足夠就可以。合理選擇電容器的精度在旁路、退耦、低頻耦合電路中，一般對電容器的精度沒有很嚴(yán)格要求，選用時可根據(jù)設(shè)計值，選用相近容量或容量略大些的電容器。但在另一些電路中，如振蕩回路、延時回路、音調(diào)控制電路中，電容器的容量就應(yīng)盡可能和計算值一致。在各種濾波器和各種網(wǎng)絡(luò)中，

14、對電容量的精度有更高要求，應(yīng)選用高精度的電容器來滿足電路的要求。確定電容器的額定工作電壓電容器的額定工作電壓應(yīng)高于實際工作電壓，并留有足夠余量，以防因電壓波動而導(dǎo)致?lián)p壞。一般而言，應(yīng)使工作電壓低于電容器的額定工作電壓的10%20%在某些電路中，電壓波動幅度較大，可留有更大的余量。電容器的額定工作電壓通常是指直流值。如果直流中含有脈動成分，該脈動直流的最大值應(yīng)不超過額定值；如果工作于交流，此交流電壓的最大值應(yīng)不超過額定值。并且隨著工作頻率的升高，工作電壓應(yīng)降低。有極性的電容器不能用于交流電路。電解電容器的耐溫性能很差，如果工作電壓超過允許值，介質(zhì)損耗將增大，很容易導(dǎo)致溫升過高，最終導(dǎo)致?lián)p壞。一般

15、說來，電容器工作時只允許出現(xiàn)較低溫升，否則屬于不正?，F(xiàn)象。因此，在設(shè)備安裝時，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離發(fā)熱元件（如大功率管、變壓器等）。如果工作環(huán)境溫度較高，則應(yīng)降低工作電壓使用。一般小容量的電容器介質(zhì)損耗很小，耐溫性能和穩(wěn)定性都比較好，但電路對它們的要求往往也比較高，因此選擇額定工作電壓時仍應(yīng)留有一定的余量，也要注意環(huán)境工作溫度的影響。盡量選用絕緣電阻大的電容器絕緣電阻越小的電容器，其漏電流就越大，漏電流不僅損耗了電路中的電能，重要的是它會導(dǎo)致電路工作失?；蚪档碗娐返男阅?。漏電流產(chǎn)生的功率損耗，會使電容器發(fā)熱，而其溫度升高，又會產(chǎn)生更大的漏電流，如此循環(huán)，極易損壞電容器。因此在選用電容器時，應(yīng)選擇絕緣電阻

16、足夠高的電容器，特別是高溫和高壓條件下使用的電容器，更是如此。另外，作為電橋電路中的橋臂、運算元件等場合，絕緣電阻的高低將影響測量、運算等的精度，必須采用高絕緣電阻值的電容器。電容器的損耗在許多場合也直接影響到電路的性能，在濾波器，中頻回路、振蕩回路等電路中，要求損耗盡可能小，這樣可以提高回路的品質(zhì)因數(shù)，改善電路的性能?？紤]溫度系數(shù)和頻率特性電容器的溫度系數(shù)越大，其容量隨溫度的變化越大，這在很多電路是不允許的。例如振蕩電路中的振蕩回路元件、移相網(wǎng)絡(luò)元件、濾波器等，溫度系數(shù)大，會使電路產(chǎn)生漂移，造成電路工作的不穩(wěn)定。這些場合應(yīng)選用溫度系數(shù)小的電容器，以確保其能穩(wěn)定工作。另外在高頻應(yīng)用時，由于電容

17、器自身電感、引線電感和高頻損耗的影響，電容器的性能會變差。頻率特性差的電容器不僅不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用，而且還會帶來許多麻煩。例如，紙介電容器的分布電感會使高頻放大器產(chǎn)生超高頻寄生反饋，使電路不能工作。所以選用高頻電路的電容器時，一要注意電容器的頻率參數(shù)，二是使用中注意電容器的引線不能留得過長，以減小引線電感對電路的不良因影響。注意使用環(huán)境使用環(huán)境的好壞，直接影響電容器的性能和壽命。在工作溫度較高的環(huán)境中，電容器容易產(chǎn)生漏電并加速老化。因此在設(shè)計和安裝時，因盡可能使用溫度系數(shù)小的電容器，并遠(yuǎn)離熱源和改善機(jī)內(nèi)通風(fēng)散熱，必要時，應(yīng)強(qiáng)迫風(fēng)冷。在寒冷條件下，由于氣溫很低，普通電解電容器會因電解液結(jié)冰而失效，使設(shè)備工作失常，因此必須使用耐寒的電解電容器。在多風(fēng)沙條件下或在濕度較大的環(huán)境下工作時，則應(yīng)選用密封型電容器，以提高設(shè)備的防塵抗潮性能。表3常用電容的幾項特性電容種類容量范圍直流工作電壓(V)運用頻率(MHZ準(zhǔn)確度漏電電阻(MQ)中小型紙介電容470pF0.22uF636308以下I田>5000金屬殼密封紙介電容0.01uF10uF2501600直流，脈動直流I田>1000-5000中、小型金屬化紙介電容0.01uF0.22uF160、250、4008以下I田>2000金屬殼密封金屬化紙介電容0.22uF-30uF1601600直流，脈動