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电容的基础知识电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。 不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉（F）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（F）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（F）= 1000000微法（F） 1微法（F）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF） 在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般1F以上的电容均为电解电容，而1F以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。 把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然会有残留电压（学了以后的教程，可以用万用表观察），我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。 举一个现实生活中的例子，我们看到市售的整流电源在拔下插头后，上面的发光二极管还会继续亮一会儿，然后逐渐熄灭，就是因为里面的电容事先存储了电能，然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波，不知你有没有用整流电源听随身听的经历，一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容，造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容（1000F，注意正极接正极），一般可以改善效果。发烧友制作HiFi音响，都要用至少1万微法以上的电容器来滤波，滤波电容越大，输出的电压波形越接近直流，而且大电容的储能作用，使得突发的大信号到来时，电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时，大电容的作用有点像水库，使得原来汹涌的水流平滑地输出，并可以保证下游大量用水时的供应。 电子电路中，只有在电容器充电过程中，才有电流流过，充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。电路中，电容器常被用作耦合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流，隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢？我们先来看看交流电的特点。交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。 电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V，10V，16V，25V，50V等。电容使用常识。电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。 不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。 电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。 图1 电容的外形 表1 常用电容的结构和特点电容种类 电 容 结 构 和 特 点纸介电容 用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。云母电容 用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。陶瓷电容 用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。 铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。薄膜电容 结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。 聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。金属化纸介电容 结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。油浸纸介电容 它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。铝电解电容 它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中。使用的时候，正负极不要接反。钽、铌电解电容 它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。半可变电容 也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。可变电容 它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中。电容器上标有的电容数 电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表2。常用固定电容的标称容量系列见表3。表2 常用固定电容允许误差的等级允许误差 2% 5% 10% 20% (+20% -30%) (+50% -20%) (+100%-10%)级别 02 表3 常用固定电容的标称容量系列电容类别 允许误差 容量范围 标 称 容 量 系 列纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频（有极性）有机薄膜介质电容 5%10%20% 100pF1uF 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 1uF100uF 1 2 4 6 8 10 15 20 3050 60 80 100高频（无极性）有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容 5% 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.02.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.34.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 10% 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.73.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 20% 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8铝、钽、铌、钛电解电容 10%20%+50/-20%+100/-10% 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8(容量单位uF)电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。 表4是常用固定电容直流工作电压系列。有*的数值，只限电解电容用。 表4 常用固定电容的直流电压系列1.6 4 6.3 10 16 25 32* 40 50 63100 125* 160 250 300* 400 450* 500 630 1000 由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻。漏电电阻越小，漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容的寿命，而且会影响电路的工作。因此，漏电电阻越大越好。电容的种类也很多，为了区别开来，也常用几个拉丁字母来表示电容的类别，如图2所示。第一个字母C表示电容，第二个字母表示介质材料，第三个字母以后表示形状、结构等。上面的是小型纸介电容，下面的是立式矩开密封纸介电容。表5列出电容的类别和符号。表6是常用电容的几项特性。 图2表5 电容的类别和符号顺 序 类 别 名 称 简 称 称 号第一个字母 主 称 电容器 容 C 第二个字母 介质材料 纸 介电 解云 母高频瓷介低频瓷介金属化纸介聚苯乙烯等有机薄膜涤纶等有机薄膜 纸电云瓷 ZDYCTJBL 第三个字母以后 形 状 筒 形管 状立式矩形圆片形 筒管立圆 TGLY 结 构 密 封 密 M 大 小 小 型 小 X 表6 常用电容的几项特性电容种类 容量范围 直流工作电压（V） 运用频率（MHz） 准确度 漏电电阻（M）中小型纸介电容 470pF0.22uF 63630 8以下 5000金属壳密封纸介电容 0.01uF10uF 2501600 直流，脉动直流 10005000中、小型金属化纸介电容 0.01uF0.22uF 160、250、400 8以下 2000金属壳密封金属化纸介电容 0.22uF30uF 1601600 直流，脉动电流 305000薄膜电容 3pF0.1uF 63500 高频、低频 10000云母电容 10pF0.51uF 1007000 75250以下 02 10000瓷介电容 1pF0.1uF 63630 低频、高频503000以下 02 10000铝电解电容 1uF10000uF 4500 直流，脉动直流 钽、铌电解电容 0.47uF1000uF 6.3160 直流，脉动直流 瓷介微调电容 2/7pF7/25pF 250500 高频 100010000可变电容 最小7pF最大500 电容器滤波大家知道，交流电经过二极管整流后，为了获得较低的纹波电压，还需经电容器滤波后才能使用。经实验发现，当电容量达到一定值后，即使再加大电容量对提高滤波效果也无明显作用，应当根据负载电阻和输出电流的大小来选择最佳的电容量。附表列出的滤波电容器容量和输出电流的关系，可作滤波电容取值的参考。 另外，电容器的耐压值一般应取1.414E2的1.5倍（E2为变压器次级交流电压）。 如果你想进一步减小滤波电容的体积，可选用日本三洋公司的OS-CON有机半导体铝固体电解电容。由于它可以通过更大的纹波电流，所以选用容量较小的OS电容，就可以达到同样的滤波效果，体积也会小很多。 附表： 输出电流 2-3A 1-1.5A 0.5-1A 0.1-0.5A 50-100mA 50mA电容容量 4700uF 2200uF 1000uF 500uF 200-470uF 200uF 法拉 电容器法拉电容器不同于一般电容器。传统的电容器是由两个极板和极板间的电介质，电解液构成，通常以uF作为计量单位。法拉电容器没有电介质，它是利用液体（电解液）与固体（电极）相界面上形成的双电层存储电荷，具有法拉级的静电容量。电化学理论上称其为双电层电容器（EDLC）。 法拉电容器具有电容器与电池的双重功能，可以反复充放电（十万次），也可以长时间的为CMOS IC供电（一个月以上）。安全、无污染，适合作为各种电子装置的二次电源和备用电源铝电解电容的技术基础 就现在的产量来说，铝电解电容器在电容器中占第二位这类电容器本来是一般的直流电容器，但现在已经从直流发展到交流、从低温发展到高温、从低压发展到高压、从通用型发展到特殊型、从一般结构发展到片式、扁平、书本式等结构。其上限容量已扩展到01F左右，使用频率已达到30kHz，工作温度范围已达到-55125，有的甚至高到150，额定电压己达到700V。总之，铝电解电容器的发展越来越广。 导致这些发展的基础如下： 1）在材料上，现在用的铝箔在成分和结构上都很考究。已经不再要求高纯，例如、对阳极箔，要求其纯度高到适当。为了提高起始腐蚀点数、机械强度及介质氧化膜的性能，箔中要适当的含有某些杂质并有的采用合金箔。在结构上，对低压箔，不要求立方结构占的比例很大，但是对高压箔，则要求这种结构占到80一90以上。对阴极箔为了提高其比容，则要求晶粒无规则取向的含杂量一定的合金铝箔。 工作电解液有三种成分构成即溶剂、溶质和添加物，如已长期应用的电解液，其成分为乙二醇、甘油、硼酸和氨水。由于铝电解电容器的发展，这种电解液已远不能满足要求，故产生了许多新型电解液，以降低电容器的工作温度范围(如-55l25)。这些新型电解液的配方原则是：用两种溶剂混合以达到互补。用两种弱酸，以提供所需的两种阴离子团。加碱，如有机胺，以调整电解液的pH值和闪火电压改变其电阻率。改进电解液特性的添加物，如防止铝氧化膜发生水合作用的磷酸或其盐，吸收氢的二硝基苯等，提高电解液闪火电压的乙烯氧化物。 2）在工艺上，除了已经实现生产机械化和自动化以外，铝电解电容器在工艺上的进展主要是腐蚀相赋能两个工艺。铝箔的腐蚀系数不但已经很高(低压电容器箔已达100，高压者达30)，而且可以根据对电容器的性能要求，腐蚀出不同坑洞形貌的铝箔。腐蚀工艺是一种腐蚀液种类、浓度、温度、原箔成分、结构、表面状态、腐蚀过程中箔速度以及电源类型、波形、频率、电压等的动态平衡工艺。问题是如何得出最佳的动态平衡和如何根据要求确定出最传平衡。因此，对现在的腐蚀工艺还不能说已经达到了最佳状态。 现在的赋能工艺已经可以制造出优质的介质氧化膜，而月还可以根据要求不同，制造出不同的介质氧化膜，例如，对直流电容器，制造出和型结晶氧化铝膜，对交流电容器，则为非晶膜。赋能工艺最大的进展是能将氢氧化铝膜转变成介质氧化铝膜、并能在其表面形成防水层。此外，还能消除介质膜的疵点和龟裂。 3）在结构上，铝电解电容器的结构已经多样化，除了上述液体铝电解电容器外还有固体铝电解电容器。其结构形式主要有两种，一种是箔式卷绕形的，另一种是铝粉烧结多孔块状的，所用的固体电解质主要是MnO2。 铝电解电容器的结构已经多样化，如双阳极结构、对阴极结构、 书本式结构、三角式结构、片式结构。其中片式铝电解电容器的出现是铝电解电容器的又进步。因为如果没有高比容的铝箔、耐高温的电解液、优异的密封结构和精细的加工技术，是很难制出合乎要求的片式铝电解电容器的，目的，其片式化率还处于比较低的水平。 资料来源：华强电子世界 关于钽电解电容器的结构和应用 较贵重的钽特别适于制作电解电容器。这类电容器采用在阳极极板上通过形成过程引人的耐压极好的五氧化钽层作为介质。五氧化钽具行较大的介电常数(r27)。因此，在相向的耐压强度下，每单位体积的电容系数较大。 五氧化钽层在较长的贮藏期内也不会裂解，漏电流很小。钽电解电容器能满足大多数应用的高要求。它们被制成铜箔式电解电容器和钽烧结式电解电容器。 钽箔式电解电容器 这类电解电容器称之为F类电容器。它们的制作与铝电解电容器相似。采用有粗糙表面的钽箔作为阳极箔，具有有极性结构和无极性结构两种形式。 具有烧结式阳极和液体电解质的钽电解电容器(S型) 为了得到尽可能大的表面，将钽粉烧结成金属海绵型式，形成第二个电容器极板的电解质侵入细孔内。在此，烧结钽块表面上产生的五氧化钽薄层也用作介质。 由于表面积特别大，故每单位体积内具有的电容量相当大，这是任何其他类型的电容器所无法比拟的。 具有烧结式阳极和固体电解质的钽电解电容器(SF型) 众所周知，电解质是导电的液体，固体电解质这一提法实际上是不恰当的，但是，出于所用材料的特性与电解质很相似，因而采用了这种提法。 将处于特殊结构中的二氧化锰(MnO2)作为固体电解质。二氧化锰具有n型半导体材料的特性。 用烧结钽块作为阳极板极。形成五氧化钽层之后，锰化合物挤压进烧结块的孔内。然后，再通过特殊处理使之变为MnO2。 这类电容器特别结实、电解质不会流出，不会蒸发，也不会凝结