原创 电容小结

一、电容器种类
依照主要材质特性分为电解质电容, 电解质芯片电容, 塑料薄膜电容, 陶瓷电容, 及陶瓷芯片电容等大类别.
1. 电解质电容器种类:
    依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为标准型 (>11mm高度), 迷你型 (7mm高度), 超迷你型 (5mm高度), 耐高温型 (105℃), 低漏电型, 迷你低漏电型 (7mm高度), 双极性型, 无极性型, 及低内阻型 (Low ESR)等.
2. 电解质芯片电容器种类:
    依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为标准型芯片, 耐高温型芯片 (105℃), 无极性型芯片, 及钽质芯片等.
3. 塑料薄膜电容器种类:
    依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为聚乙烯薄膜, 金属化聚乙烯薄膜, 聚乙脂薄膜, 聚丙烯薄膜, 直流用金属化聚丙烯薄膜, 及交流用金属化聚丙烯薄膜等.
4. 陶瓷电容器种类:
    依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为Class-1 (T.C. Type)温度补偿型, Class-2 (Hi-K Type)高诱电型, Class-3 (S.C. Type)半导体型等.
    按照行业的名称分为 NPO材质系列；X7R材质系列；Y5V材质系列；X5R材质系列；Z5U材质系列
    >> NPO材质系列
　　    NPO (COG):一类电介质（Class-1），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。事实上我们经常说到的精密电容，就是这一种，因为其他材质电容的容值随温度变化误差较大。
    NPO材质电容温度特性 －55°～＋125° |容值变化|< 30PPM/°C (PPM为百万分之一)。
    >> X7R材质系列
　　    X7R (2X1):二类电介质，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全频鉴电路。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。  
    X7R材质电容温度特性 －55°～＋125° |容值变化|< 15% 老化特性 10年小于1%
    >> Y5V&Z5U材质系列
　　    Y5V (2F4)(Z5U):三类电介质，具有较高的介电常数，常用于生产比容较大的、标称容量较高的大容量电容器产品，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。
    温度特性： －30°～85° －82% < 容值变化 < +22%            老化特性 10年 5%
    >> X5R材质系列
　　    X5R :二类电介质，类似X7R
    

　　二、电容器主要电气规格
1. 电容量Capacitance:
    一般电解电容器的电容量范围为0.47uF-10000uF, 测试频率为120Hz.
    塑料薄膜电容器的电容量范围为0.001uF-0.47uF, 测试频率为1KHz.
    陶瓷电容器
        a、T/C type的电容量范围为1 pF-680pF, 测试频率为1MHz.
        b、Hi-K type的电容量范围为100pF-0.047uF, 测试频率为1KHz.
        c、S/C type的电容量范围为0.01uF-0.33uF.
2. 电容值误差Tolerance:
    一般电解电容器的电容值误差范围为M 即 +/-20%,
    塑料薄膜电容器为J即 +/-5%或K即 +/-10%, 或M即 +/-20%三种,
    陶瓷电容器
        a、T/C type为C即 +/-0.25pF (10pF以下时), 或D即 +/-0.5pF (10pF以下时), 或J或K四种.
        b、Hi-K type 及S/C type为K或M或Z即 +80/-20%三种.
3. 损失角即D值:
    一般电解电容器因为内阻较大故D值较高, 其规格视电容值高低决定, 为0.1-0.24以下.
    塑料薄膜电容器则D值较低, 视其材质决定为0.001-0.01以下.
    陶瓷电容器视其材质决定, Hi-K type 及S/C type为0.025以下.
    T/C type其规格以Q值表示需高于400-1000. (Q值相当于D值的倒数)
4. 温度系数Temperature Coefficient:
    即为电容量受温度变化改变之比例值, 一般仅适用于陶瓷电容器.
    T/C type其常用代号为CH或NPO 即为 +/-60ppm, UJ即为 -750+/-120ppm, SL即为 +350+/-1000ppm.
    Hi-K type (Z)及S/C type (Y), 其常用代号为B (5P)即为 +/-10%, E (5U)即为 +20/-55%, F (5V)即为 +30/-80%.
5. 漏电流量Leakage current:
    此为电解电容器之特定规格, 一般以电容器本身额定电压加压3 Min后, 串接电流表测试, 其漏电流量需在0.01CV ( uF电容量值与额定电压相乘积) 或3uA以下 (取其较大数值).
    特定低漏电流量使用 (Low leakage type) 则其漏电流量需在0.002CV或0.4uA以下.
6. 冲击电压Surge Voltage:
    一般以电容器本身额定电压之1.3倍电压加压, 需工作正常无异状.
7. 使用温度范围:
    一般电解电容器的使用温度范围为 -25℃至+85℃, 特定高温用或低漏电流量用者为 -40℃至+105℃.
    塑料薄膜电容器为 -40℃至+85℃.
    陶瓷电容器T/C type为-40℃至+85℃, Hi-K type 及S/C type为 -25℃至+85℃.
如何选用规格适当之电容器
1. 所有被动组件中, 电容器属于种类及规格特性最复杂的组件. 尤其为了配合不同电路及工作环境的需求差异, 即使是相同的电容量值与额定电压值, 亦有其它不同种类及材质特性的选择.
2. 以电解电容器为例, 由于其电容量值较大, 虽然能和塑料薄膜电容器或陶瓷电容器互相区隔.实际使用上仍有下述各种特性差异:
    A. 使用温度范围: 需选定一般型 -25℃至+85℃或耐高温型 -40℃至+105℃
    B. 使用高度限制: 传统A/I标准型最低高度为11mm, 迷你型为7mm, 超迷你型为5mm(相当于芯片电解电容器之高度).
    C. 电容量误差值: 较高额定电压或电容量大于100uF时, 有一般型为 +100/-10%或 M型 +/-20%.
    D. 低漏电流量特性: 用于某些特定电路, 与充放电时间常数准确性有关时.  (相当于Tantalum钽质电容特性)
    E. Low ESR低内阻特性: 用于某些滤波电路, 需配合高频脉波大电流之滤波效果.例如交换电源之滤波电路.
    F. Bipolar 双极性特性: 用于高频脉波电路, 需配合高频脉波大电流之通路效果.例如推动偏向线圈之水平输出电路.    
    G. Non-polar无极性特性: 用于低频高波幅之音频信号通路, 用以避免因电容器两端之正逆向偏压, 造成输出波形失真.
    H. 以上为一般A/I电解电容器, 而芯片电解电容器亦同样有标准型, 耐高温型, 低漏电流量型 (即钽质芯片电容), 无极性特性等分类.
3. 以陶瓷电容器为例, 其材料特性区分为3类.  
    Class 1 T/C温度补偿型供高频谐振电路用,  
    Class 2 Hi-K与Class 3 S/C为滤波及信号通路用, 由于其电容量值部分类似, 且与塑料薄膜电容器亦数值接近, 需特别注意特性选用.
    A. Class 1容量范围为1 pF-680 pF, 可视高频电路需要, 选择CH零温度补偿型 (例如RC谐振电路, 不需补偿温度系数),  UJ负温度补偿型 (例如LC谐振电路,需补偿线圈正温度系数),  SL无控制温度补偿型 (例如高频补偿, 非谐振电路, 不需考虑温度影响).
    B. Class 2 Hi-K容量范围为100 pF-0.047 uF与Class 3 S/C容量范围为0.01 uF-0.33 uF, 两者特性接近. 一般后者外型较小, 成本低, 但耐压规格较低.
    C. 需注意100 pF-680 pF范围内,  Class 1与 Class 2电容器之Q值相差极大, 电路上不可误用.
4. 以塑料薄膜电容器为例, 各类不同材质特性, 可配合不同之电路应用. 其共同特性为容量不受温度影响, 适合中低频电路使用.
    A. 聚丙烯 (代号PPN或PPS) 材质之损失角最低, 可适用于高电压脉波电路工作. PPS材质为   1KV以上使用, PPN材质为 1KV 以下使用.
    B. 金属化聚丙烯 (代号MPPN) 材质耐电压较高, 适用于DC高电压或AC电源电路工作.使用于AC电源电路者, 必须符合AC电源安规验证, 一般称为X2电容.
    C. 聚乙脂 (代号PS) 损失角低且容量较低, 高频特性良好, 可适用于中低频谐振电路工作.
    D. 金属化聚乙烯 (代号MPE) 容量范围广及无电感特性, 可适用于一般脉波电路工作. 代号MEF者, 亦为MPE类材质, 但具有Flame-retardant防火特性.
    E. 聚乙烯 (代号PE分为有电感特性PEI及无电感特性PEN两种) 其损失角较大, 但因成本较低, 可适用于一般直流或低频电路工作.
    F. 所有金属化之塑料薄膜电容器, 均具有self-healing自行回复特性, 材质被高压击穿后, 只要移去高压, 即可自行回复原有功能.