薄膜電容器基本知識(shí)(customer)課件

薄膜電容器基礎(chǔ)知識(shí)潘啟平2/3/20231法拉電子技術(shù)中心培訓(xùn)主要內(nèi)容

一、基本概念二、表征電容器的特性參數(shù)三、電容器的選用2/3/20232法拉電子技術(shù)中心一、基本概念1、標(biāo)稱容量與允許偏差電容量的單位：F、μF、nF、pF。1F=106μF=109nF=1012pF1μF=103nF=106pF1nF=103pF三位數(shù)表示法：ABC=AB×10CpF。如:104、223符號(hào)法：4p7、3n3、15n、6μ8☆最常用的偏差等級(jí)有：J級(jí)（±5%）、K級(jí)（±10%）、M級(jí)（±20%）2/3/20233法拉電子技術(shù)中心一、基本概念

電容器的分類按介質(zhì)分類：有機(jī)介質(zhì)電容器塑料薄膜、紙介、漆膜、復(fù)合介質(zhì)PET、OPP、PEN、PPS、PS、PC無機(jī)介質(zhì)電容器瓷介、云母、玻璃膜及玻璃釉高頻瓷、鐵電瓷、半導(dǎo)體瓷電解電容器鋁電解、鉭電解、鈮電解液體鋁電解、固體鋁電解、無極性電解目前主要產(chǎn)品有陶瓷電容器、塑料薄膜電容器、電解電容器三大類。4法拉電子技術(shù)部一、基本概念

我司主要用的兩種薄膜介質(zhì)的對(duì)比

聚丙烯膜高頻損耗極低，電容量穩(wěn)定性很高，負(fù)溫度系數(shù)較小，絕緣電阻極高，介質(zhì)吸收系數(shù)極低，自愈性好，介電強(qiáng)度高，吸水率低。聚酯膜工作溫度范圍寬，介電常數(shù)高，電容量穩(wěn)定性高，正溫度系數(shù)，絕緣電阻高，自愈性好,容積比高。2/3/20235法拉電子技術(shù)中心一、基本概念

薄膜電容器的分類（按用途）通用用于以直流分量為主的電路場(chǎng)合。如：耦合、旁路、濾波....交流與脈沖用于以交流或脈沖電壓分量為主的電路場(chǎng)合，可以承受較大的交流或脈沖電流。如：行逆程高壓、S校正、尖峰吸收....抑制電源電磁干擾用于電源電路，抑制電磁干擾，提高整機(jī)的CE特性。跨線：X1\X2\X3；接地：Y1\Y2\Y3\Y4精密用于要求電容量精確、穩(wěn)定、溫度系數(shù)小的場(chǎng)合。如：定時(shí)、振蕩、積分。交流工作于交流電源。如：電機(jī)起動(dòng)、功率因數(shù)補(bǔ)償....2/3/20236法拉電子技術(shù)中心一、基本概念

我司電容器幾種的結(jié)構(gòu)（外部）

封裝浸漬型液體/粉末/簡(jiǎn)裝設(shè)計(jì)靈活盒式塑料外殼金屬外殼外觀一致性好插件直通率高裸裝浸樹脂加套管體積小引出方式徑向成型編帶易插件排版密度高軸向圓柱形扁平型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定節(jié)省高度空間2/3/20237法拉電子技術(shù)中心一、基本概念

電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1、卷繞型1）有感繞法：一般采用鋁箔作極板，引出線或引出片在卷繞過程中直接點(diǎn)焊在鋁箔電極上；如：CL11、CH11、CBB11。2/3/20238法拉電子技術(shù)中心一、基本概念電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2）無感繞法：其極板有箔式（如CBB13)或金屬化電極(如CL21、CBB21、MKP21等）等。這種結(jié)構(gòu)，在卷繞后，經(jīng)端面噴金或預(yù)焊后，將同一極板各匝之間短路，使電流流動(dòng)的途徑是沿著極板的寬度方向而不是長(zhǎng)度方向，縮短了電流流經(jīng)的路程，從而降低了電容器的電感和損耗。2、疊片型：這是一種新型的無感電容，性能優(yōu)越，易于生產(chǎn)自動(dòng)化。如：CL23B、CL25、表面安裝電容器。2/3/20239法拉電子技術(shù)中心二、電容器的特性參數(shù)1、電容量2、電容器損耗3、絕緣電阻4、耐電壓5、電容器的吸收現(xiàn)象6、溫度系數(shù)7、電容器阻抗頻率特性2/3/202310法拉電子技術(shù)中心二、電容器的特性參數(shù)1.

電容量電容器的電容量就是表征電容器貯存電荷能力的參數(shù)，它在數(shù)值上等于極板上貯存的電荷量Q與極板上所加的電壓U之比，即：

2/3/202311法拉電子技術(shù)中心

容量頻率特性非極性介質(zhì)的介電常數(shù)幾乎與頻率無關(guān)，電容器的容量頻率特性好；而極性介質(zhì)的介電常數(shù)隨頻率變化較大，其電容的容量頻率特性較差。注:聚酯薄膜聚丙烯薄膜△C/C(%)-300.1110100KHZf2/3/202312法拉電子技術(shù)中心電容器的特性參數(shù)一.

電容器損耗1、定義：在電場(chǎng)作用下，單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱而消耗掉的能量叫電容器的損耗。2、理想的電容器能把從電源中得到的能量，全部貯存在電容器中；而實(shí)際中的電容器，在電路中都要消耗一定的能量，即：把電容器中所貯存的一部分電能轉(zhuǎn)變成熱能，這部分熱能一方面使電容器發(fā)熱，溫度升高；另一方面通過電容器表面散發(fā)到周圍的環(huán)境中去。3、一般用損耗角正切值tgδ表征：P—有功功率（電容器的損耗功率）Pc—無功功率（電容器貯存的功率）。

2/3/202313法拉電子技術(shù)中心電容器的損耗二.電容器損耗與外界因素的關(guān)系1.

電容器損耗與頻率關(guān)系?極性介質(zhì)電容器，在低頻和中頻范圍內(nèi)電容器的損耗由介質(zhì)和輔助介質(zhì)決定的，一般情況下電導(dǎo)損耗發(fā)生在低頻范圍內(nèi)，極化損耗發(fā)生在中頻范圍內(nèi)。在高頻范圍內(nèi)損耗主要是金屬部分所引起。?

非極性介質(zhì)電容器，在低頻時(shí)損耗主要是由介質(zhì)的電導(dǎo)損耗決定的，在高頻時(shí)的損耗是由金屬部分的損耗決定的。2/3/202314法拉電子技術(shù)中心電容器損耗

2.

電容器損耗與溫度關(guān)系，電容器損耗的溫度特性主要取決于介質(zhì)的損耗曲線。140120100806040200-60-40-20020406080100OPPPETtgδ（×10-4）

T(℃)

2/3/202315法拉電子技術(shù)中心電容器損耗

3.

電容器損耗與電壓關(guān)系，一般來講電壓對(duì)損耗影響很小，但當(dāng)電壓足夠高引起氣隙電離時(shí)將致使損耗增大。4.潮濕對(duì)電容器損耗的影響，在潮濕環(huán)境中，電容器表面逐漸凝結(jié)水份使漏導(dǎo)電流增大，導(dǎo)致?lián)p耗增大。同時(shí)水份進(jìn)入電容器內(nèi)部還會(huì)對(duì)金屬化層起氧化和腐蝕作用，致使損耗增大，為了防止這種影響，電容器必須加強(qiáng)防潮。

2/3/202316法拉電子技術(shù)中心絕緣電阻1.

電容器的絕緣電阻U—電容器上所加的電壓（V）IL—漏電流（μA）R—

絕緣電阻（MΩ）電容器的時(shí)間常數(shù)在評(píng)價(jià)大容量電容器的絕緣電阻時(shí)，引入一個(gè)與電容器幾何尺寸無關(guān)的參數(shù)——時(shí)間常數(shù)。

τ=RC式中，τ—電容器的時(shí)間常數(shù)（MΩ．μF）或（s)；R—絕緣電阻（MΩ）；C—電容量（μF）絕緣電阻與測(cè)量時(shí)間的關(guān)系：電容器的充電電流是隨時(shí)間增加而下降的，須經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，即漏電流。但這樣測(cè)量的時(shí)間要很長(zhǎng)，生產(chǎn)上是不允許的。為了統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定測(cè)量時(shí)間為1分鐘。2/3/202317法拉電子技術(shù)中心絕緣電阻2.

絕緣電阻隨溫度的升高而下降絕緣電阻與溫度的關(guān)系基本符合介質(zhì)的體積電阻與溫度的關(guān)系。測(cè)試絕緣電阻一般在：20±5℃即lgR1=lgR0–β（t1-t0）R1為溫度t1時(shí)的絕緣電阻值R0為溫度t0時(shí)的絕緣電阻值聚酯電容器的β=0.03～0.035聚丙烯電容器的β=0.03～0.042/3/202318法拉電子技術(shù)中心絕緣電阻T0.1T10GG020406080100T(℃)

絕緣電阻隨溫度變化

OPPPET2/3/202319法拉電子技術(shù)中心絕緣電阻

3.

絕緣電阻與測(cè)量電壓的關(guān)系電容器絕緣電阻與外加電壓的關(guān)系主要取決于介質(zhì)的絕緣電阻與電壓的關(guān)系。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了測(cè)試電壓。

2/3/202320法拉電子技術(shù)中心絕緣電阻額定電壓（V）測(cè)試電壓（V）<10010≥100100≥5005002/3/202321法拉電子技術(shù)中心絕緣電阻4.

絕緣電阻與濕度的關(guān)系電容器介質(zhì)及輔助材料受潮后，絕緣電阻將明顯下降。2/3/202322法拉電子技術(shù)中心電容器的耐電壓一.電容器的電壓參數(shù)

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額定工作電壓：指電容器在一定的期限內(nèi)能可靠工作的電壓，額定工作電壓除決定于介質(zhì)外，還與電容器結(jié)構(gòu)和使用的環(huán)境條件有關(guān)。頻率、溫度上升，耐電壓下降。?

試驗(yàn)電壓：為保證電容器的質(zhì)量，要剔除那些有明顯缺陷及擊穿電壓低的產(chǎn)品，選擇合適的測(cè)試電壓。2/3/202323法拉電子技術(shù)中心電容器的耐電壓二.額定工作電壓（UR）、試驗(yàn)電壓（US）和擊穿電壓（UJ）之間的關(guān)系

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試驗(yàn)電壓與額定工作電壓關(guān)系試驗(yàn)電壓必須選擇得當(dāng)，選的過高會(huì)使原來正常的電容器受到損傷。造成隱患，降低可靠性，而選的過低又可能使一些有明顯缺陷的產(chǎn)品不能剔除。試驗(yàn)電壓與額定電壓的關(guān)系一般如下表:US箔式金屬化標(biāo)準(zhǔn)2UR1.4～1.6UR2/3/202324法拉電子技術(shù)中心電容器的耐電壓

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擊穿電壓與額定工作電壓擊穿電壓與額定電壓的比值取決于設(shè)計(jì)和工藝，各廠產(chǎn)品的安全系數(shù)不一樣。擊穿電壓是指產(chǎn)品的極限電壓，屬于破壞性實(shí)驗(yàn)。2/3/202325法拉電子技術(shù)中心電容器的吸收現(xiàn)象1、所謂吸收現(xiàn)象，就是由于介質(zhì)的緩慢極化而使電容器在充放電過程中產(chǎn)生的時(shí)間滯后現(xiàn)象。也就是要求它立即充滿電，它沒有充滿；要求它完全釋放掉電荷，它沒有釋放完?！?/p>

極化的定義：在外加電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)內(nèi)部沿電場(chǎng)方向出現(xiàn)宏觀偶極矩，在電介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷，這就是電介質(zhì)的極化。2、吸收系數(shù)：☆Ka越小越好，說明電容器能越快完成充放電過程。2/3/202326法拉電子技術(shù)中心電容器的溫度特性1、類別溫度范圍定義：電容器能連續(xù)工作的環(huán)境溫度范圍，即類別溫度范圍。也就是說電容器應(yīng)在某一最低環(huán)境溫度（下限類別溫度）和某一最高環(huán)境溫度（上限類別溫度）之間工作?！钌舷揞悇e溫度等級(jí)有：+40℃、+55℃、+70℃、+85℃、+100℃、+125℃、+200℃、+250℃等；☆下限類別溫度等級(jí)有：-10℃、-25℃、-40℃、-55℃、-65℃等。2/3/202327法拉電子技術(shù)中心2、溫度特性1）電容量的溫度系數(shù)αc：當(dāng)溫度每變化一度時(shí)，電容量的相對(duì)變化值。（1/℃）☆在實(shí)際中，通常希望知道某一溫度范圍內(nèi)的αc，為此工程上常用下式表示：（1/℃）C1——室溫t1時(shí)的電容量；C2——上限類別溫度t2時(shí)的電容量☆αc一般很小，常以10-6/℃為單位，即ppm/℃☆αc有正（如：PET）、有負(fù)（如：OPP)2/3/202328法拉電子技術(shù)中心2)電容量的溫度特性△C/C：指在類別溫度范圍內(nèi)給定的一個(gè)溫度范圍所出現(xiàn)的電容量最大可逆變化?！鰿/C=（C2-C1)/C1×100%C1——室溫（20℃）時(shí)的電容量C2——上限（或下限）類別溫度時(shí)的電容量☆△C/C只適用容量隨溫度變化比較大的電容器。2/3/202329法拉電子技術(shù)中心電容器的阻抗頻率特性電容器的阻抗：在交流電路中，電容器的阻抗為：從圖中可以看出，當(dāng)頻率增加時(shí)，容抗隨頻率的增加而降低，感抗隨頻率的增加而增加，z—f電容器的阻抗頻率特性

關(guān)系呈現(xiàn)U型特性。當(dāng)f=f0時(shí)，＝r+rm，即ESR。在f0附近出現(xiàn)容量的假象增大。☆當(dāng)f＞f0時(shí)，電容器已不具有容抗性質(zhì)，而呈現(xiàn)感抗，這時(shí)電容器已失去作用。因此，電容器的工作頻率應(yīng)遠(yuǎn)比諧振頻率f0低。

Z

ESRf0f2/3/202330法拉電子技術(shù)中心三、薄膜電容器的選用1.根據(jù)用途或電路原理確定電容器的類型：1.1直流回路：選用通用類薄膜電容器。低電壓：盒式、高性能：CL23B、CL23/大間距浸漬型、小型化：CL21X廉價(jià)：CL11容量穩(wěn)定：CBB21、CBB13、CH11高精密：CBB71、CBB72、CBB70表面安裝：CLN51、CBS52中高壓：體積?。篊L21、CL20容量穩(wěn)定：CBB21、CBB81表面安裝：CLN51、2/3/202331法拉電子技術(shù)中心三、薄膜電容器的選用1.2交流脈沖回路（S校正電路、行逆程電路、尖峰吸收回路、燈具）：選用脈沖類電容器行逆程電路：CBB81、CBB81B、CBB81AS校正電路：CBB21、CBB21B、CBB21A