电容

简介

定义：

　　电容（或称电容量）是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的^{[1]情况下，刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显，可能电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。}

　　电容的符号是C。

　　C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U

　　在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是：

　　1法拉(F)= 1000毫法(mF)＝1000000微法(μF)

　　1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。

电容分类

一、按照功能

　　1.名称：聚酯（涤纶）电容　 　　符号：（CL） 　　电容量：40p--4μ 　　额定电压：63--630V 　　主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差 　　应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路 　　2.名称：聚苯乙烯电容 　　符号：（CB） 　　电容量：10p--1μ 　　额定电压：100V--30KV 　　主要特点：稳定，低损耗，体积较大 　　应用：对稳定性和损耗要求较高的电路 　　3.名称：聚丙烯电容　 　　符号：（CBB） 　　电容量：1000p--10μ 　　额定电压：63--2000V 　　主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差 　　应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路 　　4.名称：云母电容　 　　符号：（CY） 　　电容量：10p--0.1μ 　　额定电压：100V--7kV 　　主要特点：高稳定性，高可靠性，温度系数小 　　应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路 　　5.名称：高频瓷介电容　 　　符号：（CC） 　　电容量：1--6800p 　　额定电压：63--500V 　　主要特点：高频损耗小，稳定性好 　　应用：高频电路 　　6.名称：低频瓷介电容　 　　符号：（CT） 　　电容量：10p--4.7μ 　　额定电压：50V--100V 　　主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差 　　应用：要求不高的低频电路 　　7.名称：玻璃釉电容 　　符号：（CI） 　　电容量：10p--0.1μ 　　额定电压：63--400V 　　主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温（200度） 　　应用：脉冲、耦合、旁路等电路 　　8.名称：铝电解电容　 　　符号：(CD) 　　电容量：0.47--10000μ 　　额定电压：6.3--450V 　　主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大 　　应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等 　　9.名称：钽电解电容 　　符号：（CA） 　　电容量：0.1--1000μ 　　额定电压：6.3--125V 　　主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容 　　应用：在要求高的电路中代替铝电解电容 　　10.名称：空气介质可变电容器 　　符号： 　　可变电容量：100--1500p 　　主要特点：损耗小，效率高；可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等 　　应用：电子仪器，广播电视设备等 　　11.名称：薄膜介质可变电容器 　　符号： 　　可变电容量：15--550p 　　主要特点：体积小，重量轻；损耗比空气介质的大 　　应用：通讯，广播接收机等 　　12.名称：薄膜介质微调电容器 　　符号： 　　可变电容量：1--29p 　　主要特点：损耗较大，体积小 　　应用：收录机，电子仪器等电路作电路补偿 　　13.名称：陶瓷介质微调电容器 　　符号： 　　可变电容量：0.3--22p 　　主要特点：损耗较小，体积较小 　　应用：精密调谐的高频振荡回路 　　14.名称：独石电容 　　容量范围：0.5PF--1ΜF 　　耐压：二倍额定电压。 　　应用范围：广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。 　　独石电容的特点：电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。 　　最大的缺点是温度系数很高，做振荡器的稳漂让人受不了，我们做的一个555振荡器，电容刚好在7805旁边，开机后，用示波器看频率，眼看着就慢慢变化，后来换成涤纶电容就好多了。 　　就温漂而言：独石为正温糸数+130左右，CBB为负温系数-230，用适当比例并联使用，可使温漂降到很小。 　　就价格而言：钽、铌电容最贵，独石、CBB较便宜，瓷片最低，但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵，云母电容Q值较高，也稍贵。 　　里面说独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，1型性能挺好，但容量小，一般小于0。2U，另一种叫II型，容量大，但性能一般。

二、按照安装方式

　　插件电容、贴片电容

按电路中电容的作用

电容器的基本作用就是充电与放电，但由这种基本充放电作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着种种不同的用途，例如在电动马达中，我们用它来产生相移; 在照相闪光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电等等; 而在电子电路中，电容器不同性质的用途尤多，这许多不同的用途，虽然也有截然不同之处，但因其作用均来自充电与放电。下面是一些电容的作用列表： 　　•耦合电容：用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。 　　•滤波电容：用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。 　　•退耦电容，用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。 　　•高频消振电容：用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。 　　•谐振电容：用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。 　　•旁路电容：用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域（所有交流信号）旁路电容电路和高频旁路电容电路。 　　•中和电容：用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。 　　•定时电容：用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。 　　•积分电容：用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电视场扫描的同步分离级电路中，采用这种积分电容电路，以从行场复合同步信号中取出场同步信号。 　　•微分电容：用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号，采用这种微分电容电路，以从各类（主要是矩形脉冲）信号中得到尖顶脉冲触发信号。 　　•补偿电容：用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿电路中，使用这种低频补偿电容电路，以提升放音信号中的低频信号，此外，还有高频补偿电容电路。 　　•自举电容：用在自举电路中的电容器称为自举电容，常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路，以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。 　　•分频电容：在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。 　　•负载电容：是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率约有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、2OpF、3OpF、5OpF和1OOpF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整，通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。

电容的应用

很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多，因此，使用者不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性，而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点、机械或环境的限制条件等。下文介绍电容器的主要参数及应用，可供读者选择电容器种类时用。 　　1、标称电容量(CR)：电容器产品标出的电容量值。 　　云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下)；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在0005μF10μF)；通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。 　　2、类别温度范围：电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围，该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。 　　3、额定电压(UR)：在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。 　　电容器应用在高压场合时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。 　　4、损耗角正切(tanδ)：在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。 　　这里需要解释一下，在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如下图所示。图中C为电容器的实际电容量，Rs是电容器的串联等效电阻，Rp是介质的绝缘电阻，Ro是介质的吸收等效电阻。对于电子设备来说，要求Rs愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角δ要小。 　　这个关系用下式来表达： tanδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此，在应用当中应注意选择这个参数，避免自身发热过大，以减少设备的失效性。 　　5、电容器的温度特性：通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。 　　6.电容器是最简单的电池，而且有充电快，容量大，等优点。

电容器主要特性参数

1、标称电容量和允许偏差

　　标称电容量是标志在电容器上的电容量。 　　电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。 　　精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1[%]、0（02）-±2[%]、Ⅰ-±5[%]、Ⅱ-±10[%]、Ⅲ-±20[%]、 Ⅳ-（+20[%]-10[%]）、Ⅴ-（+50[%]-20[%]）、Ⅵ-（+50[%]-30[%]） 　　一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，根据用途选取。

2、额定电压

　　在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。

3、绝缘电阻

　　直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻. 　　当电容较小时，主要取决于电容的表面状态，容量〉0.1uf时，主要取决于介质的性能，绝缘电阻越大越好。 　　电容的时间常数：为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

4、损耗

　　电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。　 　　在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小，在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。

5、频率特性

　　随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。

电容一般的选用

　　低频中使用的范围较宽，如可以使用高频特性比较差的；但是在高频电路中就有了很大的限制了，一旦选择不当会影响电路的整体工作状态；

　　一般的电源里用的有电解电容、和瓷片电容、但是在高频中就要使用云母等价格较贵的电容，就不可以使用绦纶的电容，和电解的电容，因为它们在高频情况下会形成电感，以致影响电路的工作精度。