原创电容基本分类作用

 2008-2-20 08:40  6321 3 3 分类: 模拟

一、电容基本分类

从基本原理而言，电容器就是能够储存电荷的“容器”。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。可以此般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。由于绝缘材料、构造工艺等的不同，所制成之电容器种类也有所不同：
a 、按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。
b 、按介质材料可分为： CBB 电容（聚乙烯），涤纶电容、瓷片电容、独石电容、电解电容、钽电容等。 c 、按极性分为：有极性电容和无极性电容。

一般地，电容绝缘材料（介质）决定了电容的关键特性。根据介质的不同，同时结合实际应用中的具体情况，这里把电容器简单分为三类
　第一类：电解类
　电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质，以电解质作为阴极而构成的电容器。目前最常用的电解电容有铝电解和钽电解。
　广义上讲，电解质包括电解液、二氧化锰、有机半导体 TCNQ 、导体聚合物（ PPy 、 PEDT ）、凝胶电解质 PEO 等。后面的几种是目前比较尖端的电容器。
　这里要注意“电解质”和“电介质”概念的不同。
　第二类：薄膜类
　以塑料薄膜作为电介质。以往的纸介电容器、塑料薄膜电容器多用板状或条状的铝箔作为电极，现在，大多采用真空蒸镀的方式在电容器纸、有机薄膜等的表面涂覆金属薄层作为电极。金属化工艺使得电极更为纤薄和节省空间，该类电容器在小型化和片式化方面有了长足的发展。
　第三类：瓷介类
　陶瓷电容器采用钛酸钡、钛酸锶等高介电常数的陶瓷材料作为电介质，在电介质的表面印刷电极浆料，经低温烧结制成。陶瓷电容器的外形以片式居多，也有管形、圆片形等形状。

如下表格是常用电容的结构和关键特点：

种类	结构	特点（优 / 缺点）
铝电解电容	由电解液浸泡的电解纸隔离开的阴阳极铝箔绕圈后置于密封铝制圆筒而成。阳极铝箔经直流电压处理后在表面形成一层氧化膜作为电容电介质。	特点是容量密度大，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。
钽、铌电解电容	以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。	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
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，故可做到体积小，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。
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。	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。铁电陶瓷电容的容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。
纸介电容	以两片金属箔做电极，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。	特点是体积较小，容量可以做得较大。但是固有电感和损耗都比较大，适用于低频电路。
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	其是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。	其特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。
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。	其特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。
半可变电容	也叫做微调电容。是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。	改变两片之间的距离或者面积以改变电容器的容量值。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。
可变电容	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。

二、单位

电容的基本单位是： F （法），此外还有 μF （微法）、 pF （皮法）、 nF （纳法），由于电容 F 的容量非常大，所以我们看到的一般都是 μF 、 nF 、 pF 的单位，而不是 F 的单位。
具体换算如下：

1F ＝ 1×10⁶μF =10×10⁹nF=10×10¹²pF

三、标识

直接标称法：由于电容体积要比电阻大，所以一般都使用直接标称法。如果数字是 0.001 ，那它代表的是 0.001uF ＝ 1nF ，如果是 10n ，那么就是 10nF ，同样 100p 就是 100pF 。

数码表示法：用 1~4 位数字表示，容量单位为 pF ，如 350 为 350pF ， 3 为 3pF ， 0.5 为 0.5pF 。

色码表示法：沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一，二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零的个数（单位为 pF ）。
颜色意义：黑 =0 、棕 =1 、红 =2 、橙 =3 、黄 =4 、绿 =5 、蓝 =6 、紫 =7 、灰 =8 、白 =9 。

四、基本作用

电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用。用作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为某些设备提供大功率的瞬时脉冲电流。

1 、隔直流：作用是阻止直流而让交流通过。
2 、旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
3 、耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路
4 、平滑或滤波： 将整流以后的脉状波变为接近直流的平滑波，或将纹波及干扰波虑除。
5 、温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的温度稳定性。
6 、计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。
7 、调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。

8 、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 ～ 450VDC 、电容值在 220 ～ 150 000μF 之间的铝电解电容器为较常见的规格。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 10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

9、浪涌电压保护：开关频率很高的现代功率半导体器件易受潜在的损害性电压尖峰脉冲的影响。跨接在功率半导体器件两端的浪涌电压保护电容器通过吸收电压脉冲限制了峰值电压，从而对半导体器件起到了保护作用，使得浪涌电压保护电容器成为功率元件库中的重要一员。

半导体器件的额定电压和电流值及其开关频率左右着浪涌电压保护电容器的选择。由于这些电容器承受着很陡的 dv/dt 值，因此，对于这种应用而言，薄膜电容器是恰当之选。不能仅根据电容值 / 电压值来选择电容器。在选择浪涌电压保护电容器时，还应考虑所需的 dv/dt 值。

10 、 EMI/RFI 抑制： 这些电容器连接在电源的输入端，以减轻由半导体所产生的电磁或无线电干扰。由于直接与主输入线相连，这些电容器易遭受到破坏性的过压和瞬态电压。采用塑膜技术的 X- 级和 Y- 级电容器提供了最为廉价的抑制方法之一。抑制电容器的阻抗随着频率的增加而减小，允许高频电流通过电容器。 X 电容器在线路之间对此电流提供“短路”， Y 电容器则在线路与接地设备之间对此电流提供“短路”。

11 、控制和逻辑电路 ：各类电容器均可能被应用于电源控制电路中。除非是在恶劣环境条件的要求，否则这些电容器的选择一般都是低电压低损耗的通用型元件。

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