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電容器(capacitor)何謂電容器. 电容器就是能够储存與釋放电荷的“容器”。只不过这种“容器”是一种特殊的物质电荷（charge），而且其所存储的正负电荷等量地分布于两块不直接导通的导体板上。我们可以描述电容器的基本结构：两块导体板（通常为金属板）中间隔以电介质（dielectric）,即构成电容器的基本模型。電容器的種類 電容器的種類很多有鋁電解電容器鉭電解電容器薄膜電容器陶瓷電容器云母電容器紙質電容器等等類類型。其中有的可進一步來細分如薄膜電容器又可分為塑膠膜電容器金屬化薄膜電容器混和型薄膜電容器等等。下面以常用的電容器為主來介紹電容器的構造和特征等。1. 鋁電解電容器（Aluminium electrolytic capacitor） 电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属（ValveMetal）的表面采用阳极氧化法（Anodic Oxidation）生成一层薄的氧化物作为电介质，以电解质作为阴极而构成的电容器。电解电容器的阳极通常采用腐蚀箔或者粉体烧结块结构，其主要特点是单位面积的容量很高。而鋁電解電容器是以鋁當陽極和以乙二醇(Ethylene Glycol)丙三醇(Glycerine)硼酸和氨水等所組成的糊狀物當電解液所作成的電容器铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔和电解纸等4层重迭卷绕而成；芯子含浸电解液(多以乙二醇(Ethylene Glycol)丙三醇(Glycerine)硼酸和氨水等等所組成的糊狀物)后，用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比，铝电解电容器在外观上以圆柱形居多。鋁電解電容器的結構原理铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在陽極铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝（Al2O3），此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系阴极并非我们习惯上认为的负箔，而是电容器的电解液。负箔在电解电容器中起电气引出的作用，因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接，必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔，通過此方式可使实际的鋁箔表面积远远大于其表观表面积，这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔，所以通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。 铝电解电容器的性能特点優點電解電容器因為電介質薄膜可以得很薄所以可以作成容量大的电容量。工作电压越低，这方面的特点愈加突出，因此，特别适应电容器的小型化和大容量化铝电解电容器在工作过程中具有“自愈”特性所谓“自愈”特性是指介质氧化膜的疵点或缺陷在电容器工作过程中随时可以得到修复，恢复其应具有的绝缘能力，避免招致电介质的雪崩式击穿铝电解电容器的介质氧化膜能够承受非常高的电场强度铝电解电容器可以获得很高的额定静电容量一般来说，电源滤波、交流旁路等用途所需的电容器只能选用电解电容器。缺点： 通常采用漏电流来衡量其绝缘性能好壞而铝电解电容器是所有类别的电容器中漏电流最大的因此其绝缘性能也是最差的损耗因子较大温度特性及频率特性均较差因铝电解电容器具有极性应按电源的正、负方向接入电流，电容器的阳极（正极）接电源“+”极，阴极（负极）接电源的“-”极；只有正確的接法才可能正常发挥电气功能如果接反了，电容器的漏电流急剧增大，芯子严重发热，导致电容器失效，并有可能燃烧爆炸，损害线路板上的其它器件。 (現在有已有無極性的電解電容器即在使用中如同陶瓷電容器一樣可不考慮其極性称为双极性电解电容或无极性电解电容) 另外有以二氧化錳等作為電解質的鋁固體電解電容器其與一般的鋁電解電容器相比具有較高的頻率和低的泄漏電流等特性與鉭電解電容器相當。一直被使用于雜音限制(noise limiter)及耦合電路中。鋁電解電容器在使用上的注意事項l 環境的影響 鋁電解電容器的使用條件除了溫度濕度氣壓和振動等外在環境因素外還包括電壓漣波電流和充放電等電氣方面條件。這此條件中以溫度對壽命的影響最大且會使靜電容量減少損失增大。 靜電容量的減少和損失增大是因為電解液由封口部的小孔慢慢的擴散到外面所產生的現象(若不留小孔將使電解液產生的氣體無處擴散而引發爆炸)。l 電氣的影響當連續外加過電壓于電容器時將不但使泄漏電流急激的增加且會因發熱的電解液氣化的產生而引起內部壓力的上升以致破壞電容器或減少電容器的使用壽命。特別是在使用于突波電壓多的電源平滑用電容器在無負載時經常會有超過額定電壓的突波電壓對電容器充電的情形這時可加一假電阻(dummy resistor)使負載不會成無負載狀態。l 焊接處理手工焊接電容器于基板上后為了要除去焊錫的助焊齊必須清潔基板。一般的清潔濟為有機溶齊此有機溶齊在清洗鋁電解電容器的過程中會通過電容器的封口處通過滲透作用而到內部以腐蝕電容器影響電容器特性。不過目前市場上有特殊處理的電容器以防腐蝕當然也右遷無機清洗潔。2. 鉭電解電容器（Tan Electrolytic Capacitor） 钽电解电容器是陽极用金属钽作电极、氧化钽作介质的电容器。有使用二氧化錳當電解液的固體(solid)電解型和以硫酸當電解液的(濕式)液體型钽电解电容器。鉭電解電容器的結構原理目前生产的钽电解电容器主要有烧结型固体、箔形卷绕固体、烧结型液体等三种，其中烧结型固体為目前的主流產品此處以烧结型固体為例。鉭電解電容器是由純淨的鉭粉制造而成。鉭粉圍繞著一鉭線(Riser Wire)被高壓成為一小球(pellet)此鉭線即為電容器的陽極。接著經過高溫(一般為 1400 1800)的真空燒結使零散的鉭粉成為互相連接的整體。鉭電解電容器的電極的厚與應用電壓有關。钽电解电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。此层氧化膜介质完全与组成电容器的一端极结合成一个整体，不能单独存在。因此单位体积内所具有的电容量特别大。即比容量非常高，因此特别适宜于小型化。.鉭电解电容器的性能特点優點在钽电解电容器工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏。这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性的优势。與鋁電解電容器比較鉭質電解電容器具有小型大容量較優的泄漏電流特性頻率特性溫度特性和额定耐压高等較優所以被廣泛應用于雜音限制器耦合電路和濾波電路等等钽电解电容器具有的储藏电量、进行充放电等性能，主要補应用于滤波、能量贮存与转换，信号旁路，耦合与退耦以及作时间常数元件等。缺點 同鋁電解電容器一樣鉭電解電容器也具有方向性如果接反了漏電流增大短时间内芯子就会发热導致電容器失效。鉭電解電容器在使用上的注意事項 因鉭電解電容器的第一缺點為不耐逆向電壓的特點故使用中一定要考慮其方向性。使用中几乎90%的鉭電解電容器的失效模式為短路和泄漏電流增大。l 額定電壓與使用電壓鉭電解電容器的失效很大部分原因與使用電壓與額定電壓有關。使用時的DC額定電壓與漣波電壓的峰值不能超過額定的工作電壓。在一般的電路中使用的電壓為額定電壓的2/3或更小但在低阻抗電路中使用電壓為額定電壓的1/3或更低。如下圖所示 鉭電解電容器比鋁電解電容器耐過渡性大電流的能力較小所以在阻抗低的電路中需連接一保護電阻于電容旁此電阻阻值為3ohm/V或更大但在低阻抗電路中大多不使用此類電容。l 操作技巧 鉭電解電容器在使用中應避免過大的機械壓力和過熱的影響等否則將可能引起短路或開路的現象發生。 在使用電烙鐵時應將烙鐵置于30W或以下溫度不超過350時間不超過4秒鐘同時烙鐵頭不能接觸電容器的本體。若需取下電容器最好兩相烙鐵一起使用。 不要使用掉落的電容器不要使用維修過的電容器。若使用中有短路現象發生而使鉭電解電容器冒煙此時不能用手碰以防被鉭元素燒傷。 3. 陶瓷(ceramic)電容器陶瓷電容器是以陶瓷當電介質的電容器依所使用的陶瓷種類可分為低電介質常數型(溫度補償型用)以種類I稱之高電介質常數型以種類稱之和半導體型以種類稱之等三個大類。下圖為不同的電介質對溫度的敏感程度的曲線圖。陶瓷電容器的結構原理 陶瓷電容器將陶瓷粉漿做成很薄的陶瓷薄膜后在此薄膜上刷上電極用此法作成很多的已刷好電極的薄膜然后將這些薄膜經熱壓后即為小尺寸的電容器。最后加上端電極以便形成與外界的電氣連接。 陶瓷電容器的分類1. 低電介質常數型( I )低電介常數型即NPO（COG）型是使用電介質常數4200的氧化鈦系的陶瓷作為電介質的電容器其容量不大但可依所加添加物的不同而作出從”+”至”-”的溫度特性除了可作電路的溫度補償外另可跟云母電容器合作成溫度系數為零的超精密電容器。NPO（COG）：电气性能最稳定，基本上不随温度、电压与时间的改变而改变，适用于对稳定性要求高的高频电路。2. 高電介質常數型( ) 高電介質常數型即X7R型是使用鈦酸鋇系列的陶瓷作為電介質的電容器電介質常數由1000左右到2000可作成小形狀大容量的電容器。X7R：电气性能较稳定，在温度、电压与时间改变时性能的变化并不显著，适用于隔直偶合旁路与对容量稳定性要求不太高的频鉴电路。由于X7R是一种强电介质，因而能造出容量比NPO介质更大的电容器。3.半導體陶瓷電容器 ( )半導體陶瓷電容器即Y5V(Z5U)型是以在鈦酸鋇內添加不純物而在基座上作成的一種半導體當電介質的電容器可作成比高電質常數型的容量大形狀小的電容器。Y5V (Z5U)：具有较高的介电常数，常用于生产容量较高的大容量的电容器产品，但其容量稳定性较X7R差，容量、损耗对温度，电压等测试条件较敏感。陶瓷電容器的電容量有隨所加的直流電壓而變化的特性(對交流也一樣)并且電介質常數愈大變化愈明顯如下圖示。由圖可知直流電壓愈大電容量愈小。 (半导体型陶瓷电容器的外觀)陶瓷電容器在使用上的注意事項 l 操作技巧陶瓷電容器本身也很脆弱不當的操作會引起破裂常見到的不良表見為容值偏低阻抗偏或短路。對容值低于規格值此現象的原因為內部有些電極相互短路所致。掉落的電容器不推荐使用因其可能會存在潛在破裂的現象。陶瓷電容器應避免用手接觸因手上的汗與皮膚的油會污染或損害電容單個電容使用時推荐用鉗子或真空吸筆來取用。4. 薄膜(film)電容器http:/www.rubycon.co.jp/cn/notes/film.html 薄膜電容器是以金屬箔當電極將其和聚乙酯聚丙酯聚苯乙烯和聚面碳酸酯等薄膜從兩端重疊后繞成圓筒狀等形狀的電容器。依薄膜的種類來分可分為聚乙酯薄膜電容器(又稱Mylar電容器)聚丙烯薄膜電容器(又稱PP電容器)聚苯乙烯薄膜電容器(又稱styrol電容器)和聚碳酸酯薄膜電容器等。薄膜電容器由於具有很多優良的特性，因此是一種性能優秀的電容器。它的主要等性如下：無極性，絕緣阻抗很高，頻率特性優異(頻率響應寬廣)，而且介質損失很小。基於以上的優點，所以薄膜電容器被大量使用在類比電路上。尤其是在信號交連的部份，必須使用頻率特性良好，介質損失極低的電容器，方能確保信號在傳送時，不致有太大的失真情形發生。在所有的塑膠薄膜電容當中，又以聚丙烯(PP)電容和聚苯乙烯(PS)電容的特性最為顯著，當然這兩種電容器的價格也比較高。 電容器的結構原理通常的薄膜電容器其製法是將鋁等金屬箔當成電極和塑膠薄膜重疊後捲繞在一起製成。但是另外薄膜電容器又有一種製造法，叫做金屬化薄膜(Metallized Film)，其製法是在塑膠薄膜上以真空蒸鍍上一層很薄的金屬以做為電極。如此可以省去電極箔的厚度，縮小電容器單位容量的體積，所以薄膜電容器較容易做成小型，容量大的電容器。例如常見的MKP電容，就是金屬化聚丙烯膜電容器(Metailized Polypropylene Film Capacitor)的代稱，而MKT則是金屬化聚乙酯電容(Metailized Polyester)的代稱。 金屬化薄膜電容器所使用的薄膜有聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯等，除了捲繞型之外，也有疊層型。金屬化薄膜這種型態的電容器具有一種所謂的自我復原作用(Self Healing Action)，即假設電極的微小部分因電介質脆弱而引起短路時引起短路部分周圍的電極金屬會因當時電容器所帶的靜電能量或短路電流而引發更大面積的溶融和蒸發而恢復絕緣使電容器再度回復電容器的作用。特性參數引用标准 SJ/T 10353 IEC384-16温度范围 -4085额定电压 100V/160V、250V、400V、630V 额定容量 0.1-10mF 容量精度 J=5% K=10% 损耗角正切值 CBB22- D0.001 (20C, 1KHz)CL21- D0.01 (20C, 1KHz)耐电压 1.6UR(5s) 绝缘电阻 CBB22-C0.33mF 30000M C 0.33mF 7500S CL21-C0.33mF 15000M C 0.33mF 5000S 5. 超級电容器 /jswz.asp?classid=1&boardid=17超电容器一般采用活性炭（ActiveCarbon）、二氧化钌（RuO2）、导体聚合物（polymerConductor）等作为阳极，液态电解质作为阴极。超电容器可以获得法拉级的静电容量，有利于化学电容器的超小型化，但是，其缺点是单体（cell）的耐电压有限，采用水系电解液（AqueousElectrolyte），耐电压在1V以下，即便是采用非水系电解液（Nonaqueouselectrolyte），其耐电压一般也不超过3V。确切地说，超电容器是介于电容器和电池（Battery）之间的储能器件，既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电池的储能机理氧化还原反应（Oxidationreductionreaction）。超电容器也可以分为两类：（1）以活性炭为阳极，以电气双层的机制储存电荷，通常被称作电气双层电容器（ElectricalDoubleLayerCapacitor,EDLC）;(2)以二氧化钌或者导体聚合物为阳极，以氧化还原反应的机制存储电荷，通常被称作电化学电容器（ElectrochemicalCapacitor,EC）。 6. 其它類型的電容器 云母是天然具有最高電介質常數的電介質其電容器具備有優良的絕緣電阻電介質損耗因素頻率特性和溫度特性等等但是價格高是其缺點。 玻璃(glass)電容器因其溫度系數穩定可于寬的溫度范圍使用。 紙質電容器因為是以含蠟的低為電介質所以高壓用電路中一直以其為主要電容器。在低的表面用蒸著鋁等金屬為電極而作成金屬化紙質(MP)電容器。 電氣特性( Electrical Feature) 在電子電路中電容器多以C”表示電路符號為等效電路圖為主要電氣特參數(Electrical Specification):l 電容量(capacitance)電容器的電容量以F(fard) uF(micro- farad) pF(pico farad)為單位。不同電容器廠商所生產的容量范圍是不一樣的故在使用前須先確認其容量范圍。l 電容量的容許誤差(capacitance tolerance)實際的電容器大都為標准電容量的20%的誤差。l 額定電壓(rated voltage)在額定的環境溫度條件下電容器連續正常工作時最大的直流或交流電壓值。額定電壓是指電容器兩端間所容許加上的電壓以WV(work voltage工作電壓)或V來表示。為了制作小型大容量的電容器縮小電極間的距離是最簡單的方法但是這樣卻會降低絕緣耐壓。使用電壓當然是以不超過額定電壓為原則雖然在突波(surge)吸收用等用途的突波電壓可高出額定電壓的20%50%但仍必須小心選擇可耐最大突波及充裕的額定電壓的電容器使用。l 損耗因子(LossFactor) 或稱損失角理想的電容器的充放電是以電荷的移動速度快速的進行著但是實際上電容器如等效電路所示有等效的R1,C1所組成的時間常數而造成的電容性效用存在。這即所謂的介質極化即