电子元器件及其应用课件：电容器

电容器2.1电容概述2.2电容的分类2.3电容器的型号命名方式2.4电容器的主要特性参数2.5电容的标注方法2.6几种常见的电容器2.7电容器的检测2.8电容器的选用

2.1电容概述

所谓电容器，就是能够存储电荷的“容器”。只不过这种“容器”存储的是一种特殊的物质——电荷，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。至此，我们就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，即构成电容器的基本模型。

在电路原理图中，电容用字母C表示，电容的基本单位是法拉“F”，常用单位有：“μF、nF、pF”等，它们之间的换算关系为

1 μF = 103 nF = 106 pF

常用的电容器符号如图2-1所示。

图2-1电容器符号

2.2电 容 的 分 类

1.按电容器结构分类电容器按其结构的不同可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三大类。固定电容器的电容量不能改变，大多数电容器都是固定电容器，如纸介电容器、云母电容器、电解电容器等。

半可变电容器又称微调电容器，其特点是容量可以在较小范围内变化(通常在几皮法至十几或几十皮法之间)。适用于整机调整后电容量不需经常改变的场合。

可变电容器是指电容量在一定范围内可调节的电容器，常有“单联”“双联”等，适用于一些需要经常调整的电路，如接收机的调谐回路等。

2.按电容器介质材料分类

电容器按其介质材料的不同可分为电解电容器、有机介质电容器、无机介质电容器三大类。

电解电容器包括铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器、钛电解电容器等。

有机介质电容器包括纸介电容器、塑料薄膜电容器等。其中塑料薄膜电容器包括聚苯乙烯薄膜电容器、聚四氟乙烯电容器等。

无机介质电容器包括瓷介电容器、云母电容器、玻璃釉电容器等。

2.3电容器的型号命名方式

根据国家标准GB/T2470—1995《电子设备用固定电阻器、固定电容器型号命名方法》的规定，电容器的产品型号一般由四部分组成。第一个字母C表示电容器，第二部分表示介质材料，第三部分表示结构类型的特征，第四部分为序号。

电容器的型号命名示例如下：

(1)铝电解电容器：

(2)圆片形瓷介电容器：

2.4电容器的主要特性参数

1.电容器的额定工作电压电容器的额定工作电压是指电容器在规定的工作温度范围内，长期可靠地工作所能承受的最高直流电压，又称耐压值。其值通常为击穿电压的一半。一般电容的耐压值会标注在电容的外壳表面上。

2.电容器的允许误差

电容器的允许误差是指实际电容量相对于标称电容量的最大允许误差范围。

3.标称电容量

标称电容量是标志在电容器的外壳表面上的“名义”电容量，其数值也有标称系列，同电阻器阻值标称系列相似，如表2-1所示。

4.绝缘电阻

电容器的绝缘电阻表示电容器的漏电性能，在数值上等于加在电容器两端的电压与通过电容器的漏电流的比值。绝缘电阻越大，漏电流越小，电容器质量越好。电容器的绝缘电阻与电容器的介质材料和面积、引线的材料和长短、制造工艺、温度和湿度等因素有关。品质优良的电容器具有较高的绝缘电阻，一般在兆欧级以上。电解电容器的绝缘电阻一般较低，漏电流较大。

5.电容器的作用

1)旁路

旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。

2)去耦

去耦又称解耦。从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变。

去耦电容起到“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰，可在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。

3)滤波

从理论上(即假设电容为纯电容)来说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1 μF的电容大多为电解电容，有很大的电感成分，所以频率增高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大的电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高频阻低频(通高阻低)，电容越大低频越容易通过。具体用在滤波中，大电容(1000 μF)滤低频，小电容(20 pF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。

4)储能

储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40～450 V

DC、电容值在220～150 000 μF之间的铝电解电容器是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式，对于功率级超过10 kW的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

2.5电容的标注方法

1.直标法直标法是指将电容器的标称容量、允许误差、耐压等参数直接标注在电容器的外壳表面，这种方法常用于标注电解电容器的参数。

2.文字符号法文字符号法是指将电容量的整数部分写在容量单位符号的前面，容量的小数部分写在容量单位符号的后面。例如0.22 μF的文字符号表示为μ22，2μ2表示2.2 μF。

3.数码表示法

数码表示法一般用三位数字来表示容量的大小，电容量的单位为pF。三位数字中，前两位表示标称值的有效数字，第三位则表示倍率，即乘以10x，x为第三位数字，如果第三位数字为9，则乘10-1。例如106代表10×106 pF＝107 pF＝10 μF；399代表39×10-1 pF。这种表示方法最为常见。

4.色标法

色标法与电阻器的色环表示法类似。标志的颜色符号与电阻器采用的符号相同，其单位为pF。电解电容器的耐压有时也采用颜色表示。电容器色环的读取顺序是顶部为第一环，靠近引脚的则为最后一环。

2.6几种常见的电容器

1.瓷介电容器(CC)瓷介电容器以具有高介电常数、低损耗的陶瓷为介质，并在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是体积小、温度系数小、损耗小、绝缘电阻高，工作在超高频范围，适合作温度补偿电容，但机械强度低、容量小(一般为几皮法到几百皮法)、稳定性较差、耐压一般也不高。这种电容器适用于高频电路，主要用于旁路电容、电源滤波等场合。常见的瓷介电容器的外形如图2-2所示。图2-2常见的瓷介电容器

2.纸介电容器(CZ)

纸介电容器是用两片铅箔或锡箔作电极，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壳中制成的。它的特点是体积较小，容量可以做得较大(容量可达1～20 μF)，但是其化学稳定性差、易老化、吸湿性大。工作温度一般为85～100℃，主要用于低频电路的旁路和隔直。纸介电容器的外形如图2-3所示。

图2-3纸介电容器

3.云母电容器(CY)

云母电容器是用金属箔或在云母片上喷涂银层作电极板，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的。其特点是高频性能稳定、介质损耗小、漏电电流小、耐压高(50～5000 V)、容量小(1～30 000 pF)、绝缘电阻大(1000～7500 MΩ)、温度系数小，适用于高频高压电路。云母电容器的外形如图2-4所示。

图2-4云母电容器

4.有机薄膜电容器

有机薄膜电容器的结构与纸介电容器相同，是用聚苯乙烯(CB型)、聚四氟乙烯或涤纶(CL型)等有机薄膜代替纸介质构成的电容器。涤纶薄膜电容的介质常数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜作旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器的介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大，可用于高频电路。有机薄膜电容器的外形如图2-5所示。

图2-5有机薄膜电容器

5.电解电容器

电解电容器有正(+)、负极(-)之分，以铝(CD型)、钽(CA型)、铌、钛等附着有氧化膜的金属极片为阳极(正极)，阴极(负极)则是液体、半液体或胶状的电解液。一般在电容器的外壳上都有标记，若无标记时，则长引线为“+”端，短引线为“-”端。

电解电容器的损耗比较大，性能受温度影响比较大，漏电流随温度升高会急剧增大，高频性能差。电解电容器主要有铝电解电容器、钽电解电容器和铌电解电容器。铝电解电容器价格便宜，容量比较大，但性能较差，寿命短(存储寿命小于5年)，一般用在要求不高的去耦、耦合和电源滤波电路中。后两者的性能要优于铝电解电容器，主要用在温度变化范围大，对频率特性要求高，对产品稳定性、可靠性要求严格的电路中，但这两种电容器的价格较高。

还有无极性电解电容器，这种电解电容器可用于交流电路。电解电容器的外形如图2-6所示。

图2-6电解电容器

6.可变电容器

可变电容器的容量可在一定范围内连续变化，它由若干片形状相同的金属片并接成一组(或几组)定片和一组(或几组)动片。动片可以通过转轴转动，以改变动片插入定片的面积，从而改变电容量。其介质有空气、有机薄膜等。可变电容器有“单联”“双联”和“三联”之分，外形如图2-7所示。

图2-7可变电容器

7.微调电容器

微调电容器又称半可变电容器或补偿电容器。其特点是容量可在小范围内变化，可变容量通常在几皮法或几十皮法之间，最高可达100 pF(陶瓷介质时)。微调电容器的种类很多，常见的有云母微调电容器、薄膜介质微调电容器、瓷介微调电容器、筒形微调电容器、短波专用微调电容器等。

2.7电容器的检测

1.外观检查电容器外表应完好无损，表面无裂口、污垢和腐蚀，标志应清晰，引出电极无折伤。可调电容器应转动灵活，动、定片间无碰、擦现象，各联之间(可调电容器是多联结构的)转动应同步等。

2.测试绝缘电阻

用万用表欧姆挡，将表笔接触电容的两引线。刚搭上时，表头指针将发生摆动，然后再逐渐返回趋向R = ∞处，这就是电容的充放电现象(0.1 μF以下的电容器观察不到此现象)。

电容器的容量越大，指针的摆动越大，指针稳定后所指示的值就是绝缘电阻值。其值一般为几百到几千兆欧，阻值越大，电容器的绝缘性能越好。检测时，如果表头指针指到或靠近欧姆零点，说明电容器内部短路，若指针不动，始终指向R = ∞处，则说明电容器内部开路或失效。5000 pF以上的电容器可用万用表电阻最高挡判别，5000 pF以下的小容量电容器应另采用专门测量仪器进行判别。

2.8电容器的选用

1.电容器类型的选择根据电路要求选择合适的电容器类型。在一般的耦合、旁路电路中，可选用纸介电容器；在高频电路中，应选用云母和瓷介电容器；在电源滤波和去耦电路中，应选用电解电容器。在设计电子电路中选用电容器时，应根据产品手册在电容器标称值系列中选用。

2.电容器额定电压的选择

选用电容器应符合标准系列，电容器的额定电压应高于电容器