
1、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,适于高频电路。

2、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。

3、钽电容
钽电容由金属钽做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽表面生成的氧化膜做介质,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。可广泛用于电源滤波、旁路、去耦。用在要求较高的设备中。

电容器既然是一种储存电荷的“容器”,就有“容量”大小的问题。为了衡量电容器储存电荷的能力,确定了电容量这个物理量。电容器必须在外加电压的作用下才能储存电荷。不同的电容器在电压作用下储存的电荷量也可能不相同。国际上统一规定,给电容器外加1伏特直流电压时,它所能储存的电荷量,为该电容器的电容量(即单位电压下的电量),用字母C表示。电容量的基本单位为法拉(F)。在1伏特直流电压作用下,如果电容器储存的电荷为1库仑,电容量就被定为1法拉,法拉用符号F表示,1F=1Q/V。
在实际应用中,电容器的电容量往往比1法拉小得多,常用较小的单位,如毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)等,它们的关系是:1微法等于百万分之一法拉;1皮法等于百万分之一微法,即: 1法拉(F)=1000毫法(mF);1毫法(mF)=1000微法(μF);1微法(μF)=1000纳法(nF);1纳法(nF)=1000皮法(pF);即:1F=1000000μF;1μF=1000000pF。
当频率很高时,电容不再被当做集中参数看待,寄生参数的影响不可忽略。寄生参数包括Rs,等效串联电阻(ESR)和Ls 等效串联电感(ESL)。电容器实际等效电路如图1 所示,其中C 为静电容,Rp 为泄漏电阻,也称为绝缘电阻,值越大(通常在GΩ 级以上),漏电越小,性能也就越可靠。因为Rp 通常很大(GΩ 级以上),所以在实际应用中可以忽略,Cda和Rda分别为介质吸收电容和介质吸收电阻。介质吸收是一种有滞后性质的内部电荷分布, 它使快速放电后处于开路状态的电容器恢复一部分电荷。ESR 和ESL 对电容的高频特性影响最大,所以常用如图1(b)所示的串联RLC 简化模型,可以计算出谐振频率和等效阻抗:

电容器串联RLC模型的频域阻抗图如图2 所示,电容器在谐振频率以下表现为容性;在谐振频率以上时表现为感性,此时的电容器的去耦作用逐渐减弱。同时还发现,电容器的等效阻抗随着频率的增大先减小后增大,等效阻抗最小值为发生在串联谐振频率处的ESR。

图2 电容器串联RLC 模型的频域阻抗图
由谐振频率式可得出,容值大小和ESL 值的变化都会影响电容器的谐振频率,如图3 所示。由于电容在谐振点的阻抗最低,所以设计时尽量选用fR 和实际工作频率相近的电容。在工作频率变化范围很大的环境中,可以同时考虑一些fR 较小的大电容与fR 较大的小电容混合使用。

图3 容值和ESL 的变化对电容器频率特性的影响
一般在电路中用于低频耦合、旁路去耦等、电气性能要求不严格时可以采用纸介电容器、电解电容器等。低频放大器的耦合电容器,选用1-22μF的电解电容器。旁路电容器根据电路工作频率来选,如在低频电路中,发射极旁路电容选用电解电容器,容量在10~220μF之间,在中频电路中可选用0.01~0.1μF的纸介、金属化纸介、有机薄膜电容器等;在高频电路中,则应选用云母电容器和瓷介电容器。在电源滤波和退耦电路中,可选用电解电容器。因为在这些场合中对电容器的要求不高,只要体积允许、容量足够就可以。
电容器的额定工作电压应高于实际工作电压,并留有足够余量,以防因电压波动而导致损坏。一般而言,应使工作电压低于电容器的额定工作电压的10%~20%。在某些电路中,电压波动幅度较大,可留有更大的余量。
有极性的电容器不能用于交流电路。电解电容器的耐温性能很差,如果工作电压超过允许值,介质损耗将增大,很容易导致温升过高,最终导致损坏。一般说来,电容器工作时只允许出现较低温升,否则属于不正常现象。因此,在设备安装时,应尽量远离发热元件(如大功率管、变压器等)。如果工作环境温度较高,则应降低工作电压使用。
绝缘电阻越小的电容器,其漏电流就越大,漏电流不仅损耗了电路中的电能,重要的是它会导致电路工作失常或降低电路的性能。漏电流产生的功率损耗,会使电容器发热,而其温度升高,又会产生更大的漏电流,如此循环,极易损坏电容器。因此在选用电容器时,应选择绝缘电阻足够高的电容器,特别是高温和高压条件下使用的电容器,更是如此。另外,作为电桥电路中的桥臂、运算元件等场合,绝缘电阻的高低将影响测量、运算等的精度,必须采用高绝缘电阻值的电容器。电容器的损耗在许多场合也直接影响到电路的性能,在滤波器,中频回路、振荡回路等电路中,要求损耗尽可能小,这样可以提高回路的品质因数,改善电路的性能。
电容器的温度系数越大,其容量随温度的变化越大,这在很多电路是不允许的。例如振荡电路中的振荡回路元件、移相网络元件、滤波器等,温度系数大,会使电路产生漂移,造成电路工作的不稳定。这些场合应选用温度系数小的电容器,以确保其能稳定工作。
使用环境的好坏,直接影响电容器的性能和寿命。在工作温度较高的环境中,电容器容易产生漏电并加速老化。因此在设计和安装时,应尽可能使用温度系数小的电容器,并远离热源和改善机内通风散热,必要时,应强迫风冷。在寒冷条件下,由于气温很低,普通电解电容器会因电解液结冰而失效,使设备工作失常,因此必须使用耐寒的电解电容器。在多风沙条件下或在湿度较大的环境下工作时,则应选用密封型电容器,以提高设备的防尘抗潮性能。
