1,电解电容器的构造
腐蚀 Etching
阳极和阴极金属箔是由高纯度的,很薄的只有0.02—0.1mm铝箔做成的,为了增加表面积和电容量,与电解液接触的表面积的增加是通过蚀刻金属箔去溶解铝,使整个铝箔的表面形成一个高密度的网状的有几十亿个精细微管道的结构.
化成 Forming
阳极箔上有电容器的电介质.电介质是一层很薄的铝氧化物,AL2O3,那是一个在阳极箔上的化学生长过程,这个过程叫“化成”.
这个电压是最后电容器额定电压的135%-200%.
阴极箔不用化成,它保持着很高的表面积和高密度的蚀刻模式.
氧化膜的耐电压不足和电解液自身的闪火放电都会造成短路.
卷绕 Winding
电容元件的卷绕是一层隔离纸,一层阳极箔,另一层隔离纸和阴极箔.这些隔离纸防止箔之间接触形成短路,这些隔离物后
来保留住电解液.
在卷绕铝箔芯子或卷绕过程中为后来连接电容器端子附上箔.最好的方法是通过冷焊,把箔焊上带子,冷焊可以减少短路失效,有更好的高纹波电流性能和放电性能.
内引出端面切口、与引出端铆接的箔条和电极箔剖面的切口都会有毛刺,从而造成相对电极间短路.
电容器发热芯包膨胀和安全阀打开时的压力冲击,芯包发生变形,导致电极间短路.
封口 Sealing
电容元件被密封在一个罐子里.
为了释放氢,密封圈不是密闭的,它经常是压力封闭的即将罐子的边沿滚进一个橡胶垫圈,一个橡胶末端插销或滚进压成石碳酸薄板的橡胶.
太则紧密封会导致压力增加,太松则密封会因为电解液的可允许的流失而导致缩短寿命.
2, 电容量
电容量公差 Capacitance Tolerance
电容量的公差是指可允许的电容量的最大值和最小值,用相对于额定电容量的百分数的增加和减少来表示,即ΔC/C.
电容量的温度特性 Capacitance Temperature characteristics
电容量随温度的变化而变化.这个变化的本身很小程度上是依赖于额定电压和电容的尺寸的.
从25℃到限制的最高温度电容量的增加量小于5%.
大部份电容在-20℃至-40℃時,容值下降很快 , 对於標稱-40℃的產品,在-40℃時低压的电容,电容值一般下降20%,高压电容下降40% .
对于额定温度为-55℃的电容,在-40℃时电容值的下降量一般小于10%,在 -55℃时电容值的下降量一般小于20% . 电容量的频率特性 Capacitance frequency characteristics
等效电容值随频率的增加而降低.根据电容量自谐振频率一般低于100kHz.
電容量和電壓關係 Capacitance vs Voltage
例如: 如果我们有一个20V 1.2F 尺寸为3×8.63的电容器,我想用400V 同样尺寸的电容器去代替,那我们选用的容量是多少?
1.2×(400/20)1.5=13000uF --- 0.013F@400V
即:C1*V1^1.5＝C2*V2^1.5
3,电压
额定DC电压 Rated DC voltage
额定直流电压时标示在电容上的电压,它是包括纹波电压的
最大峰值电压,这个电压可能在额定温度范围内在端子之间
持续的被供给.较高额定电压的电容可能代替较低额定电压
的电容所只要外形尺寸,DF和ESR的额定值是兼容的.
工作电压(working voltage)简称WV
应为标称安全值,也就是说应用电路中,不得超过此标称电压. 电解电容工作在远低于额定工作电压时,由于不能得到有效
的足以维持电极跟电解液之间的退极化作用,会导致电解电
容的极化而降低涟波电流,增大ESR,从而提早老化.但是这
个说法的前提是“远低于额定工作电压”,综合一些长期的实
践经验来看,选取额定工作电压标称值的2/3左右为正常工
作电压,是比较合理的.
额定浪涌电压 Rated surge voltage
额定浪涌电压是最大的直流过电压,即25℃时时间不超过30秒偶然的间隔不少于5分钟电容可能承受的的电压.
浪涌电压的测量 Surge voltage measurement
在正常的室温下给电容通过一个1000Ω±10%的电阻加上
额定浪涌电压(如果电容量是2500uF或更高,则使用2500,000/CΩ±10%的电阻,C是电容单位是uF).循环加电压1/2分钟开接着41/2分钟关,当处于关状态时,每个电容通过充电电阻或等效电阻放电.重复循环120小时.公布测试的必要条件是为了DCL,ESR,DF满足最初的条件,且没有机械损坏或电解液的泄漏的迹象.没有小滴或可视的流动的电解液残留物是允许的.
瞬态过压 Transient over-voltage
铝电解电容一般能承受限制能量的非常高的瞬态过压.
超过电容浪涌电压额定值50V以上的应用将造成高的漏电流和固定电压工作模式就像齐纳二极管的反向击穿.
如果电解液不能承受电压的压力,电容可能损坏短路,但是即使电解液能承受电压的压力,这种操作模式也不能维持很长时间,因为由电容所产生的氢气和压力的积累将造成损坏.
冗余电压
铝电解电容器先充电,再放电,而后将引线短接,再将其放置一段时间后,两端子间存在电压上升的现象;由这种现象所引起的电压称之为再生电压.
当电压施加在介质之上时,在介质内部引起电子的转移,从而在介质内部产生感应电场,其方向与电压的方向相反,这种现
象称之为极化反应.
在施加电压引起介质极化后,如果两端子进行放电一直到端子间的电压为零,尔后将其开路放置一段时间后,一种潜在的电势将出现在两端子上,这样就引起了再生电压.再生电压在电容器开路放置10天~20天时达到峰值,然后逐渐降低,再生电压有随着元件变大而增大的趋势.
如果电容器在产生再生电压后,两端子短路,瞬间高压放电可能引起组装线上的操作员工的恐惧感,并且,有可能导致一些低压驱动元件被击穿的危险,预防出现这种情况的措施是在使用前加100ohm~1Kohm的电阻进行放电,或者在产品包装中用铝箔覆盖引起两端子间短路放电.
极性-反向电压 Polar-Reversed Voltage
在电路设计和安装时要检查每一个电容的极性.在电容上会标示极性.尽管电容能持续承受1.5V的反向电压,超过这个值就会因为过热,压力过大或介质损坏而损坏电容.这会造成相关联的开路或短路故障和电容压力释放口的破裂.
充电-放电 Charge-Discharge
铝电解电容没有被设计成可以频繁快速的充电和放电,频繁快速的充电和放电会使电容因为过热,压力过大或崩溃而损坏,随后的故障是开路或短路.
对于充电-放电的应用使用电容设计成这种应用,不要超过制造商所建议的放电速率.
电压分配 Voltage Sharing
在充电期间,每个串联电容的电压与实际的电容量的倒数成正比.但是达到最终电压时,每个电容上的电压与电容的漏电流的倒数成正比.当然串联回路上所有的漏电流是相同的,趋向于更高漏电流的电容将获得比较小的电压.因为漏电流随所提供的电压的增加而增加,较低的电压会造成较高的漏电阻抗,使电压趋向相同.测试高压母线上的串联电容,供给电容多出额定电压两倍的10%的电压,在整个温度范围内显示出良好的电压分配,没有电容电压曾经超过其额定值.
电压的降额 Voltage Derating
电压的降额用百分比来表示,即给定电压小于额定电压的百分比,如一个450V的电容工作在400V将有11%的电压降额.
如用至少高于额定电压135%的化成电压和85℃的额定或更高温度鋁箔所制作的铝电解电容器,不需要过多的电压降额,降额可持续增加工作寿命.
在应用中,在温度小于45℃时工作不需要降额.
高于75℃,10%的降额是足够的.
对于更高的温度和高的纹波电流,15% 或20%的降额是合适的.
军事和空间的应用使用50%的电压降额.
在正常室温下,照相闪光(photoflash)电容可以在满额定电压下被使用,因为它们是为这样的职责而设计的.
至少10%的电压降额对于频闪(strobe)电容有好处,因为它们连续工作会使它们变热.
4,温度
工作温度范围 Operating Temperature Range
它是环境温度范围,在这个温度下电容被设计能持续工作. 很大程度上化成电压决定了高温限制值.
低温限制值很大程度上由电解液的低温电阻系数所决定. 105 ℃等级的化成电压要高于85 ℃.所以105 ℃等级的电容比85 ℃的电容具有更长的寿命或更高的承受纹波电流的能力.
. 5, 纹波电流
纹波电流 Ripple Current
纹波电流是流进电容的交流电流.之所以称为纹波电流是因为其所关联的依附在电容的直流偏置电压上的交流电压的行进就像水上的纹波一样.
纹波电流使电容发热,太高的温升将使电容超过它的最大可允许管芯的温度而很快损坏,但是工作于接近最大允许管芯温度将大大缩短预期的寿命.
最大可允许的纹波电流决定于多大可被允许且仍能满足电容的负载寿命指标.对于铝电解电容工作于最大允许管芯温度其负载寿命指标典型值是1000到10,000小时.即六个星期到一年零七个星期,对于大多数的应用这个时间都太短了.
纹波电流的技术规格 Ripple current specification
纹波电流是由在额定温度下获得希望的温升所决定的.
通常额定温度为85℃的电容允许的温升是10℃,最大允许管芯温度是95℃.
通常额定温度为105℃的电容允许的温升是5℃,最大允许管芯温度是110℃.
纹波电流额定值通常假定电容是对流冷却,整个罐子与空气接触.0.006W/℃/in2的对流系数是假设温升是从空气到外壳,管芯温度假设与外壳温度相同.
功率损耗等于纹波电流的平方乘以ESR , ( P=I (square)*R) .通常使用25℃,120Hz的最大的ESR,但是既然ESR随温度的增加而减少,所以可使用低于最大ESR的值去计算功率损耗.
这有一个例子,对于4700uF,450V,直径为3 inch(76mm),
长为55/8 inchs(143mm) 的罐型电容,其25℃,120Hz 最大的ESR是30mΩ,假设你想要这种电容纹波电流额定值.罐型的面积-不包括端子末端-是60.1in2(388mm2).热导系数是(0.006)(60.1)=0.36W/℃.对于10℃的温升,外壳可能损耗3.6W.所以对于最大的ESR是30mΩ可允许的纹波电流是11A.(3．6＝I square x 0．03)
像这个例子里的大的罐型电容忽略了从外壳到管芯的温升就会严重的夸大了纹波电流的容量.
纹波电流的温度特性 Ripple current temperature characteristics
对于工作温度小于额定温度额定纹波电流会增加.在技术指标中会显示增加量.一般增加量决定于最大管芯温度(Tc),额定温度(Tr)和环境温度(Ta)即:
纹波温度增量=[(Tc- Ta)/ (Tc- Tr)]1/2
高的纹波电流会使工作寿命小于预期寿命,因为电容时间越长其ESR越大对于相同的纹波电流发热量会增加.这加速了磨损.
纹波电流的频率特性 Ripple current frequency characteristics
工作频率不是120Hz时,要校正额定纹波电流.在技术指标
中会显示增加量.通常增加量决定于预期随频率的变化的ESR,但是就像上面所讨论的,ESR是温度,电容量,额定电压和频率复杂的函数.所以很难产生一个精确模拟其对频率依赖的纹波-频率的增量表.对于高纹波电流的应用要确认在你感兴趣的频率下的ESR,并计算总的功率损耗.
电解电容器的寿命还与电容器长时间工作的交流电流与额定脉冲电流(一般是指在85℃的环境温度下测试值,但是有一些耐高温的电解电容器是在125℃时测试的数据)的比值有关.一般说来,这个比值越大,电解电容器的寿命越短,当流过电解电容器的电流为额定电流的3.8倍时,电解电容器一般都已经损坏.所以,电解电容器有它的安全工作区,对于一般应用,当交流电流与额定脉冲电流的比值在3.0倍以下时,对于寿命的要求已经满足.
实际上d的变化范围在5%—20%之间,它造成纹波电流大小约是电容直流输出电流,的2-4倍.D的选择对电容器的影响很大,一个比较小的d值和高峰值的冲点线路能够产生一个比较大的纹波电流值.纹波电流和d的关系可在中看到,根据ESR和频率的关系,变换d将会导致电容的能耗,这个能耗正比于纹波电流,或正比于纹波电流的平方,或者是着两个值中的某一点.
涟波电流对于石机的滤波电路来说,是一个很重要的参数.涟
波电流Irac 是愈高愈好.他的高低与工作频率相关,频率越高Irac越大,频率越低Irac越小.传统的认为我们需要在低频时能够有很高的涟波电流,以求得到良好的大电流放电特性,使的低频更加结实饱满富有弹性,以及良好的控制驱动特性;实际上在高频时高的涟波电流对音色的正面帮助也很大,可以使高频有更好的延伸和减小粗糙感.
在我们现有的摩滤波电容的文章中,推荐的大部分电容都是日本货,比如说elna,红宝石,nichicon(篮精灵),当然还有日本化工等品种,由于我们一入道就接触这些电容,因此先入为主的我们就认为这些电容就是最好的电容.当然,玩胆机的朋友,眼界更为开阔,他们决不轻易使用这些日本货,而是想方设法地去寻找欧美货.根据本人这些年的实践来看,在上面的那些日本货中,除了ENLA的极少数品种和欧美品种和能有一拼外,其他的品种根本不是欧美货的对手.
在胆机用滤波电容中,美国的cornell dubilier的效果不错,它的直径是35mm,高度要比日本货高一倍,但是相同耐压的RIFA电容的直径是75mm,无法安装.cornell dubilier 电容的脚是2个较粗的接线柱,通过螺丝固定,而很多日本货是四个脚,直接焊接,因此在替换的时候仍然比较麻烦,我费了很大力气才把我的胆机上的四个滤波电容换好.
6,等效串联電阻 ESR
等效串联电阻 Equivalent Series Resistance
等效串联电阻(ESR)是一个单一的电阻值,它代表了所有的电容的欧姆损耗与电容相串联.
用于DC/DC开关稳压电源输入滤波电容器,因开关变换器是以脉冲形式向电源汲取电能,故滤波电容器中流过较大的高频电流,当电解电容器等效串联电阻(ESR)较大时,将产生较大损耗,导致电解电容器发热.而低ESR电解电容器则可明显减小纹波(特别是高频纹波)电流产生的发热. 电解电容器ESR较低,能有效地滤除开关稳压电源中的高频纹波和尖峰电压.
ESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关,ESR要求越低越好.当额定电压固定时,容量愈大 ESR愈低.
当容量固定时,选用高额定电压的品种可以降低 ESR.
低频时ESR高,
高频时ESR低,
高温也会使ESR上升.
ESR的测量 ESR measurement
对于铝电解电容,是在25℃时测试在一个测量桥式电路中等效串联电路中的电阻值作为ESR的值,测量桥式电路用120Hz没有谐波含量最大AC信号电压为1Vrms没有正向
偏置电压的电源来供电.
ESR的温度特性 ESR Temperature characteristics ESR随温度的的增加而降低.
从25℃到限制的最高温度ESR大约降低35%到50%.
但是在限制的最低温度时ESR的增加超过10倍.
对于额定温度为-20℃或-40℃的电容,在-40℃时ESR的增加超过100倍.
ESR的频率特性 ESR Frequency characteristics
像DF一样,ESR随频率而变化.重写一次上面DF的公式,ESR可由下面的公式来模拟:
ESR=10,000(DFif) /2лfC +ESRhf
用ESR来表示,在低频时ESR随着频率的增加稳定的下降, 关电源的体积不断缩小,能量转换效率不断提高,使得开关电源的工作频率不断提高(从20kHz到500kHz,甚至达到1MHz以上),导致其输出部分的高频噪声加大,为了有效滤波,必须使用超低高频阻抗或低等效串联电阻(ESR)的电容器.
D.3 损耗因数- Dissipation Factor(DF)
Tan& (损耗角正切)
在等效电路中,等效串联电阻ESR同容抗1/wC 之比称为Tan& ,其测量条件与电容量相同.
Tan&=R(ESR)/(1/ wC)= wC R(ESR)
其中:R(ESR)= ESR(120HZ) w =2 X 3.14 f
F= 120Hz
Tan& 随着测量频率的增加而变大,随着测量温度的下降而增大.
损耗因数是测量损耗角的正切值并用百分数来表示.损耗因数也是ESR同容性电抗的比值,因此与ESR有关,用公式表示:
DF=2лfC(ESR)/10,000
DF是用百分数表示的没有单位的数值,测试频率f的单位是Hz,电容量C的单位是Uf,ESR的单位是Ω.
DF的测试 DF measurement
DF的测试是在25℃用120Hz没有谐波含量最大AC信号电压为1Vrms没有偏置电压的电源来供电下完成的.DF的值与温度和频率有关.
DF的温度特性 DF Temperature characteristics
损耗因数随温度的升高而降低.从25℃到最高温度限制值时
DF大约降低50%,但是在最低温度限制值时,DF增加超过10倍.额定温度为-55℃的更好的器件的DF值在-40℃时增加量不到5倍.
DF的频率特性 DF Frequency characteristics、
损耗因数在高频时随频率的变化而变化.DF用以下的公式来模拟:
DF=DFif+2лfC(ESRhf)/10,000
DF是用百分数来表示的总的损耗因数,DFif是用百分数来表示的低频的损耗因数,ESRhf是高频时的ESR单位Ω,f是测试频率单位Hz,C是测试频率下的电容量单位uF.DFif是由功率损失所造成的,功率损失是由在铝氧化介质的分子排列方向的电场所产生的.ESRhf是由在薄膜,连接器和电解液/隔离物垫上的阻性损耗所造成的.电解液/隔离物垫上的电阻值经常起主导作用,它的电阻值随频率变化很小.DFif的范围大约是从1.5%到3%.ESRhf的范围是从0.002到10Ω,随温度而降低.
上面DF的公式表明DF在低频时是个常数,在交越频率处跨越到降低的DF和固定的ESR,交越频率与电容量成反比.因此高电容量的电容其交越频率就低.随着频率的增加高电容量的电容比低电容量的电容DF降低的更多.
DF值是高还是低,与温度、容量、电压、频率……都有关系;
当容量相同时,耐压愈高,DF值就愈低.
频率愈高,DF值愈高,
温度愈高, DF值也愈高.
DF 值一般不标注在电容器上或规格介绍上面.在DIY选取电容时,可优先考虑选取更高耐压的,比如工作电压为45V时,选用50V的就不很合理.尽管使用50V的从承受电压正常工作方面并无不妥,但从DF值方面考虑就欠缺一些.使用63V 或71V耐压的会有更好的表现的.当然再高了性价比上就不合算了.
含浸 Impregnation
电容器元件注入电解液,浸透纸隔离物并且渗透到蚀刻管道里.注入的方法可能会涉及到器件的浸入和真空压力周期的应用不管使用或不使用加热,或者在小单元情况下仅仅是简单的吸收.电解液是根据电压和工作温度范围用不同的公式表示的成分的复杂混合物.其基本的成分是具有可溶性和可导电性的盐-一种溶解物-以产生电的传导.普通的溶剂是乙烯乙二醇(EG), 二甲基的甲酰胺(DFM)和微克丁内酯(GBL).普通的溶解物是铵硼酸盐和其它的铵盐.EG典型应用于额定值为-20℃或-40℃的电容.DFM和GBL经常应用于额定值为-55℃的电容.
在电解液里水起很大的作用.水增加了导电性因此减少了电容的阻抗.但是它降低了沸点因而妨碍了高温性能,减少了贮藏寿命.占几个百分点的水是必要的,因为电解液要维持铝氧化物电介质的完整性.当漏电流流动时,水被分解为氢和氧,氧被附着在阳极金属薄片上通过增加更多的氧来复原漏电流地点.氢通过电容的密封橡胶溢出.
7,漏电流
DCL漏电流 DC Leakage Current(DCL)
DC漏电流是指在给定的额定电压下流过电容的直流电流值.漏电流的值依赖于给定的电压,充电周期和电容的温度.
电容器的介质对直流电具有很大的阻碍作用.
由于铝氧化膜介质上浸有电解液,在施加电压时,重新形成以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流,
刚施加电压时,漏电流较大,随着时间的延长,漏电流会逐渐减小并最终保持稳定.
测试温度和电压对漏电留具有很大的影响.
漏电流会随着温度和电压的升高而增大
DCL的测试方法 DCL Method of measurement
漏电流的测量是在25℃的温度下,提供额定电压并通过
1000Ω的保护电阻同测量电路中的电容相串联.加电压5分钟以后,漏电流没有超过规格所给定的最大值.
铝电解电容都存在漏电的情况,这是物理结构所决定的.
漏电流当然是越小越好.
电容器容量愈高,漏电流就愈大.
降低工作电压可降低漏电流.
选用更高耐压的品种也会有助于减小漏电流.
相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法;降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命.真是好处多多,唯价格上会高一些.
而漏电流值大小的控制是电容器三个参数中的重点,漏电流值大小是判断电容器质量的一个重要标志.
影响铝电解电容漏电流值的主要因素有 :
(1)所用原材料的纯度情况 , 包括正极箔的含杂质情况 , 负极箔纯度、去离子水的纯度 , 电解纸的杂质含量以及其它结构材料、密封材料等等 .
(2)工作电解液的成分、粘度、 P H 值、比电阻 .
(3)工作和贮存环境的影响 .
(4)电容器生产的环境和制造工艺的控制 ,
特别是老炼工艺 , 电容器内部氧化膜的修补过程等 .
把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电,放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度.下降电压越少的漏电流就越小.
DCL的温度特性 DCL Temperature characteristics
随温度的增加而增加
DCL的测试方法 DCL Method of measurement
漏电流的测量是在25℃的温度下,提供额定电压并通过1000Ω的保护电阻同测量电路中的电容相串联.加电压5分钟以后,漏电流没有超过规格所给定的最大值.
把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电,放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度.下降电压越少的漏电流就越小.
DCL的电压特性 DCL Voltage characteristics
漏电流的值随着提供的电压的降低会迅速的减少.
8,外部气压 External Pressure
对于固体电解液的电容没有关联.铝电解电容能在80000英
本贴说贴片电容（chip）的精度表示方法： 电容的型号命名： 1）各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成： 第一部分：用字母表示名称，电容器为C。 第二部分：用字母表示材料。 第三部分：用数字表示分类。 第四部分：用数字表示序号。 2）电容的标志方法： （1）直标法：用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。 （2）文字符号法：用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位：P、N、u、m、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10pF的电容，其允许偏差用字母代替：B——±0.1pF，C——±0.2pF，D——±0.5pF，F——±1pF。 （3）色标法：和电阻的表示方法相同，单位一般为pF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义如下表所示： 颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰 耐压4V6.3V10V16V25V32V40V50V63V （4）进口电容器的标志方法：进口电容器一般有6项组成。 第一项：用字母表示类别： 第二项：用两位数字表示其外形、结构、封装方式、引线开始及与轴的关系。 第三项：温度补偿型电容器的温度特性，有用字母的，也有用颜色的，其意义如下表所示： 序号字母颜色温度系数允许偏差字母颜色温度系数允许偏差 1A金+100R黄-220 2B灰+30S绿-330 3C黑0T蓝-470 4G±30U紫-750 5H棕-30±60V-1000 6J±120W-1500 7K±250X-2200 8L红-80±500Y-3300 9M±1000Z-4700 10N±2500SL+350~-1000 11P橙-150YN-800~-5800 备注：温度系数的单位10e-；允许偏差是%。 第四项：用数字和字母表示耐压，字母代表有效数值，数字代表被乘数的10的幂。 第五项：标称容量，用三位数字表示，前两位为有效数值，第三为是10的幂。当有小数时，用R或P表示。普通电容器的单位是pF，电解电容器的单位是uF。 第六项：允许偏差。用一个字母表示，意义和国产电容器的相同。 也有用色标法的，意义和国产电容器的标志方法相同。 3．电容的主要特性参数： （1）容量与误差：实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围。一般分为3级：I级±5%，II级±10%，III级±20%。在有些情况下，还有0级，误差为±20%。 精密电容器的允许误差较小，而电解电容器的误差较大，它们采用不同的误差等级。 常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同。用字母表示：D——005级——±0.5%；F——01级——±1%；G——02级——±2%；J——I级——±5%；K——II级——±10%；M——III级——±20%。
考点24 电容器和电容量 【考点知识方法解读】 1.两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可视为电容器。电容量是描述电容器容纳电荷本领的物理量。物理学中用电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 的比值定义为该电容器的电容量，即C=Q/U 。电容量由电容器本身的几何尺寸和介质特性决定，与电容器是否带电、带电量多少、极板间电势差大小无关。 2.动态含电容器电路的分析方法： ①确定不变量。若电容器与电源相连，电容器两极板之间的电势差U 不变；若电容器充电后与电源断开，则电容器两极板带电荷量Q 不变。 ②用平行板电容器的决定式C= 4S kd επ分析电容器的电容变化。若正对面积S 增大，电容量增大；若两极板之间的距离d 增大， 电容量减小；若插入介电常数ε较大的电介质，电容量增大。 ③用电容量定义式C=Q/U 分析电容器所带电荷量变化（电势差U 不变），或电容器两极板之间的电势差变化（电荷量Q 不变）。 ④用电荷量与电场强度的关系及其相关知识分析电场强度的变化。若电容器正对面积不变，带电荷量不变，两极板之间的距离d 变化，两极板之间的电场强度不变；若两极板之间的电势差不变，若两极板之间的距离d 变化，由E=U/d 可分析两极板之间的电场强度的变化。 【最新三年高考物理精选解析】 1.（2012·新课标理综）如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子 A ．.所受重力与电场力平衡 B ．.电势能逐渐增加 C ．.动能逐渐增加 D ．.做匀变速直线运动 2.（2012·江苏物理）一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容量C 和两极板间的电势差U 的变化情况是 A ．C 和U 均增大 B ． C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大 D ．C 和U 均减小 3：（2011天津理综第5题）板间距为d 的平行板板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为U 1，板间场强为 E 1现将电容器所带电荷量变为2Q ，板间距变为d/2，其他条件不变，这时两极板间电势差U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是 A. U 2=U 1，E 2=E 1 B. U 2=2U 1，E 2=4E 1 C. U 2=U 1，E 2=2E 1 D. U 2=2U 1，E 2=2E 1 4．（2010·北京理综）．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如题1图）。设两极板正对面积为S ，极板间的距离为ｄ，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若 A. 保持S 不变，增大d ，则θ 变大 B. 保持S 不变，增大d ，则θ 变小 C. 保持d 不变，增大S ，则θ 变小 D. 保持d 不变，增大S ，则θ 不变 5．(2010·重庆理综)某电容式话筒的原理示意图如题3图所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属基板。对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动。在P 、Q 间距增大过程中， A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大 B ．P 上电荷量保持不变 C ．M 点的电势比N 点的低 D ．M 点的电势比N 点的高 6．（2010·安徽理综）如题6图所示，M 、N 是平行板电容器的两个极板，R 0为定值电阻，R 1、R 2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S ，小球静止时受到悬线的拉力为F 。调节R 1、R 2，关于F 的大小判断正确的是 A ．保持R 1不变，缓慢增大R 2时，F 将变大 B ．保持R 1不变，缓慢增大R 2时，F 将变小 C ．保持R 2不变，缓慢增大R 1时，F 将变大 D ．保持R 2不变，缓慢增大R 1时，F 将变小 7. （2012·浙江理综）为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电 容器C 置于储罐中,电容器可通过开关S 与线圈L 或电源相连，如图所示。当开关从a 拨到b 时，由L 与C 构成的回路中产生的周期T=2πLC 的振荡电流。当罐中液面上升时（ ） A. 电容器的电容减小 B. 电容器的电容增大z x x k C. LC 回路的振荡频率减小 D. LC 回路的振荡频率增大 8. （2012·海南物理）将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d 、U 、E 和Q 表示。下列说法正确的是 A ．保持U 不变，将d 变为原来的两倍，则E 变为原来的一半 B ．保持E 不变，将d 变为原来的一半，则U 变为原来的两倍 C ．保持d 不变，将Q 变为原来的两倍，则U 变为原来的一半 D ．保持d 不变，将Q 变为原来的一半，则 E 变为原来的一半 9.（2012·全国理综）如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O 点。先给电容器缓慢充电，使两级板所带电荷量分别为﹢Q 和﹣Q ，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。 电容和电容器·知识点精解 1．电容的定义 E S R 0 R 1 R 2 M N
電容器選用的基本知識（上） 文/唐凌 在一般電子電路中，尤其是與Hi-Fi有關的各種電路包括HFIFAF 電容器使用的頻度，大致上僅次於電阻器然電阻器使用雖多，而其作用特性種類卻遠較電容器為單純，因為在一張線路圖上，我們常常可以看到有關電阻規格的說明是除特別說明外一律用碳膜1/2瓦，而電容器就沒有那麼方便了。 因為電容器的規格，除了電壓容量之外還有因結構不同而產生的種種形體及特性上的差異，若有選用錯誤，不僅電路不能工作，甚至於將發生危險包括損及其他零件和人體等本文擬就以業餘者為對象，敘述一般電容器的選用常識，因編幅有限，是特將其較實用者優先論述。 一電子電路中的電容器 電容器的基本作用就是充電與放電，但由這種基本充放電作用所延伸出來的許多電路現象，使得電容器有著種種不同的用途，例如在電動馬達中，我們用它來產生相移，在照相閃光燈中，用它來產生高能量的瞬間放電等等，而在電子電路中，電容器不同性質的用途尤多，這許多不同的用途，雖然也有截然不同之處，但因其作用均係來自充電與放電，所以，在不同用途之間，亦難免有其共同之處，例如傍路電容實際上亦可稱為平滑濾波電容，端看從哪一個角度來解釋。 以下係就一般習慣的稱呼做為分類，來說明電容器在不同電路中的作用和基本要求。 1.1直流充放電電容 電容器的基本作用既是充電和放電，於是直接利用此充電和放電的功能便是電容器的主要用途之一。 在此用途中的電容器，有如蓄電池和飛輪一般的功能，在供給能量高於需求時即予吸收並儲存，而當供給能量低於需求或沒有能量供給時，此儲存的能量即可放出電容器充放電的作用與
電池充放電的作用不一樣，電池不管在充電或放電時，所需之作用時間均較長，因此，它無法在瞬間吸收大量的電能，也無法在瞬間放出大量的電能。 圖1-1是常見的整 流電路，圖中二極 體僅導通下半週 的電流，在導通期 間把電能儲存於 電容器上，在負半 週時，二極體不導 電，此時負載所需 的電能唯賴電容 器供給。 在此電路中，你可能想到，電容器在正半週所充之電能是否足夠維持到負半迵使用關於這個問題，有三個因素來決定 1.交流電在正半週時能否充份供應所需能量 2.電容器在正半週的充電期間，是否能夠儲存充份的能量 3.負載所需的平均電能是多少。 以上三個因素之中，1.2.數字若很大，而3.的需求則很小，即使在理論上亦無法獲得純粹的直流，因為電容器並非在正半週的全部時間都在充電，而只是在正半週的電壓高於電容器既有的電壓時，才有充電的作用在電容器不接負載時漏電流亦不計，其充電的時間只是正半週的前四分之一週電壓上升時及至電壓上升到峰值後，第二個正半週就不再充電了當電容器接上負之後，開始放電，在不充電的時間內，放去了多少電能，在充電時才能回多少電能，正是因為這樣，所以紋波是無法等於零的。 通常的整流充放電電路，都是在交流接近峰值的極短時間內充電，然後做穩定的如前級放大器或不穩定的如B類放大器放電，而放電之量亦僅佔總電容量極小的部份但也有少數電路中的電容是做長時間緩慢充電而後在瞬間大量放電的，這類電路例如照相用之閃光電路和點銲機中之放電電路等，其電容所要求的特性自與一般整流用電容不一樣。 1.2電源平滑濾波及反交連電容
国产电容器的型号命名法 国产电容器型号命名由四部分组成，各部分的含义见：表11。 第一部分用字母“C”表示主称为电容器。 第二部分用字母表示电容器的介质材料。 第三部分用数字或字母表示电容器的类别。 第四部分用数字表示序号。 电容器的主要参数有标称容量（简称容量）、允许偏差、额定电压、漏电流、绝缘电阻、损耗因数、温度系数、频率特性等。 （一）标称容量 标称容量是指标注在电容器上的电容量。 电容量的基本单位是法拉（简称法），用字母“F”表示。比法拉小的单位还在毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF），它们之间的换算关系是： 1F=1000mF 1mF=1000μF 1μF=1000nF 1nF=1000pF 其中，微法（μF）和皮法（pF）两单位最常用。 文字符号法 文字符号法是采用数字或字母数字混膈的方法来标注电容器的主要参数。
1．数字标注法数字标注法一般是用3位数字表示电容器的容量。其中前两位数字为有效值数字，第三位数字为倍乘数（即表示有效值后有多少个0）。例如： 102表示10×102pF=1000pF 104表示10×104pF=0.1μF 105表示10×105pF=1μF 2．字母与数字混合标注法此标注方法是用2~4位数字表示有效值，用P、n、M、μ、 G、m等字母表示有效数后面的量级。进口电容器在标注数值时不用小数点，而是将整数部分写在字母之前，将小数部分写在字母后面。例如： 4p7表示4.7pF 8n2表示8200pF M1表示0.1μF 3m3表示3300μF G1表示100μF 在实际应用时，电容量在1万皮法以上电容量，通常用微法作单位，例如：0.047μF、0.1μF、2.2μF、47μF、330μF、4700μF等等。 电容量在1万皮法以下的电容器，通常用皮法作单位，例如：2pF、68 pF、100 pF、680 pF、5600 pF等等。 标称容量的标注方法有直标法、文字符号标注法和色标法等，具体的识别方法将在以后的内容中作详细介绍。 （二）允许偏差 允许偏差是指电容器的标称容量与实际容量之间的允许最大偏差范围。 电容器的容量偏差与电容器介质材料及容量大小有关。电解电容器的容量较大，误差范围大于±10%；而云母电容器、玻璃釉电容器、瓷介电容器及各种无极性高频在机薄膜介质电容器（如涤纶电容器、聚苯乙烯电容器、聚丙烯电容器等）的容量相对较小，误差范围小于±20%。
高中物理电容和电容器知识例解 1．电容的定义 (1)电容器 ①作用：电容器是电气设备中常用的一种重要元件，可以用来容纳电荷。 ②构成：两金属板间夹上一层绝缘物质(电介质)就是一个最简单的电容器。两个金属板就是电容器的两个电极。 ③充电与放电：使电容器带电叫充电；使充电后的电容器失去电荷叫放电。 ④电容器所带电量：电容器的一个极板上所带电量的绝对值。 ⑤击穿电压与额定电压：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿从而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低。 (2)电容的定义 电容器所带电量与两板间电势差之比叫电容。定义式为 ①单位：在国际单位制中，电容单位是法(F)。常用单位有：微法(μF)和皮法(pF)。它们的换算关系是 1F=106uF=1012pF ②物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。 2．平行板电容器电容的决定因素 平行板电容器的电容，跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。用公式表达为
下面表中为几种电介质的介电常量的值。 3．常用电容器 常用的电容器可分为固定电容器和可变电容器。 (1)固定电容器 固定电容器的电容是固定不变的，常用的有纸质电容器及电解电容器。
①纸质电容器：在两层锡箔或铅箔中间夹以在石蜡中浸过的纸，一起卷成圆柱体而制成的电容器(图1-49(a))。 ②电解电容器：这种电容器是用铝箔作阳极，用铝箔上很薄的一层氧化膜作电介质，用浸渍过电解液的纸作阴极制成的(图1-49(b))。由于氧化膜很薄，这种电容器的电容较大。电解电容器的极性是固定的，使用时正负极不能接错，不能接交流电。 (2)可变电容器 ①特点：电容可以改变。 ②构成：由两组铝片组成(图1-49(c))，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片。使用时可以转动动片使两组铝片正对面积发生变化从而改变电容的大小。 (3)电路中常用的几种电容器的符号如图1-49(d)所示。 【例1】图1-50中平行放置的金属板A、B组成一只平行板电容器。在不断开电键K时，①使A板向上平移拉开一些；②使A板向右平移错开一些；③往A、B间充入介电常量ε＞1的电介质。试讨论电容器两板电势差U、电量Q、板间场强E的变化情况。若断开电键K，情况又如何？ 【分析思路】解决本题的关键在于明确电容器所涉及的不变量。不断开电键时，意味着电容器两板间的电压U保持不变；断开电键后，意味着电容器所带电量是不变的。明确以上两点，即可再根据电容的定义式及平行板电容器电容的决定因素来讨论本题。
電容器基本知識 一、定義：由兩金屬极板加以絕緣物質隔離所構成的可儲存電能的元件稱為電容器 二、代號：“C” 三、單位：法拉(F) 微法(uF) 納法(nF) 皮法(pF) 1F=106 uF =109nF=1012 pF 四、特性：通交流、阻直流 因電容由兩金屬片構成，中間有絕緣物，直流電無法流過電容，但通上交流電時，由於電容能充放電所致，所以能通上交流 五、作用：濾波、耦合交變信號、旁路等 六、電容的串聯、並聯計算 1.串聯電路中，總容量=1÷各電容容量倒數之和 例： 2.並聯電路中，總容量=各電容容量之和 例： 七、電容的標示： 1.直標法：直接表示容量、單位、工作電壓等。如1uF/50V 2.代表法：用數字、字母、符號表示容量、單位、工作電壓等 如：“104”表示容量為“100000pF” “Z”表示容量誤差“+80% -20%” “”表示工作電壓“50V” 八、電容的分類 1.按介質分四大類 1).有機介質電容器(極性介質與非極性介質，一般有真合介質、漆膜介質等)
2).無機介質電容器(雲母電容器、陶瓷電容器、波璃釉電容器 3).電解電容器(以電化學方式形式氧化膜作介質，如鋁Al2O3鉭Ta2O5) 4).氣體介質電容器(真空、空氣、充氣、氣膜復合) 2.按結構分四大類 1).固定電容器 2).可變電容器 3).微調電容器(半可變電容器) 4).電解電容器 3.按用途分 1).按電壓分低壓電容器、高壓電容器 2).按使用頻率分低頻電容器(50周/秒或60周/秒)和高頻電容器(100K周/秒) 3).按電路功能分：隔直流、旁路、藕合、抗干擾(X2)、儲能、溫度補償等 九、我司主要使用之電容： 1).電解電容 2).陶瓷電容(包括Y電容與積層電容、SMD電容) 3).塑膠薄膜電容(包括金屬薄膜電容器、X2電容器、嘜拉電容器) 電解電容(E/C) 一、概述 電解電容的構造是由陽箔、陰箔、電解紙、電解液之結合而成的，陽箔經化成後含有一高介電常數三氧化鋁膜(Al2O3)，此氧化膜當作陽箔與陰箔間的絕緣層，氧化膜的厚度即為箔間之距離(d)，此厚度可由化成來加以控制，由於氧化膜的介電常數高且厚度薄，故電解電容器的容量較其他電容高。電解電容的實值陽极是氧化膜接觸之電解液，而陰箔只是將電流傳屋電解液而已，電解紙是用來幫助電解液及避免陽箔、陰箔直接接觸因磨擦而使氧化膜磨損。 即電解電容器是高純度之鋁金屬為陽极，以陽极氧化所開氧化膜作為電介質，以液體電解液為電解質，另與陰极鋁箔所構成之電容器。
电容 电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制电路等方面。用C表示电容，电容单位有法拉（F）、微法拉（uF)、皮法拉（pF),1F=10^6uF=10^12pF 一、电容器的型号命名方法 国产电容器的型号一般由四部分组成（不适用于压敏、可变、真空电容器）。依次分别代表名称、材料、分类和序号。 第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。 第二部分：材料，用字母表示。 第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。 第四部分：序号，用数字表示。 用字母表示产品的材料：A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I- 玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介 二、电容器的分类 1、按照结构分三大类：固定电容器、可变电容器和微调电容器。 2、按电解质分类有：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介 质电容器等。 3、按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型 电容器。 4、频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容 器。
5、低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。 6、滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。 7、调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。 8、高频耦合：陶瓷电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器。 9、低耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容 器。 10、小型电容：金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。 三、常用电容器 1、铝电解电容器 用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，薄的化氧化膜作介质的电容器.因为氧化膜有单向导电性质,所以电解电容器具有极性. 容量大，能耐受大的脉动电流，容量误差大，泄漏电流大；普通的不适于在高频和低温下应用,不宜使用在25kHz以上频率低频旁路、信号耦合、电源滤波。 电容量：0.47--10000u 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 2、钽电解电容器（CA）铌电解电容（CN） 用烧结的钽块作正极,电解质使用固体二氧化锰温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器，特别是漏电流极小，贮存性良好，寿命长，容量误差小，而且体积小，单位体积下能得到最大的电容电压乘积对脉动电流的耐受能力差，若损坏易呈短路状态超小型高可靠机件中。 电容量：0.1--1000u 额定电压：6.3--125V
电容的型号命名 1）各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成： 第一部分：用字母表示名称，电容器为C。 第二部分：用字母表示材料。 第三部分：用数字表示分类。 第四部分：用数字表示序号。 2）电容的标志方法： （1）直标法：用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。 （2）文字符号法：用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位：P、N、u、m、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10pF的电容，其允许偏差用字母代替：B——±0.1pF，C——±0.2pF，D——±0.5pF，F——±1pF。 （3）色标法：和电阻的表示方法相同，单位一般为pF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义如下表所示： 颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰 耐压4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V 15）安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全. 安规电容安全等级应用中允许的峰值脉冲电压过电压等级（IEC664） X1 >2.5kV ≤4.0kV Ⅲ X2 ≤2.5kV Ⅱ X3 ≤1.2kV —— 16）安规电容安全等级绝缘类型额定电压范围 Y1 双重绝缘或加强绝缘≥250V Y2 基本绝缘或附加绝缘≥150V ≤250V Y3 基本绝缘或附加绝缘≥150V ≤250V Y4 基本绝缘或附加绝缘<150V Y电容的电容量必须受到限制，从而达到控制在额定频率及额定电压作用下，流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网电压耐压外，还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量，避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象，Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义 安规电容的参数选择 X电容，聚苯乙烯（薄膜乙烯）电容，从上面的贴子里也可以看到，聚苯乙烯的耐电压较高，适合EMI 电路的高压脉冲吸收作用。 2.容量计算：一般两级X电容，前一级用0.47uF,第二基用0.1uF；单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法。（电容容量的大小和电源的功率无直接关系） 电容的型号命名：
产品说明 贴片电容产品规格说明及选用基本知识 电容的种类有很多，可以从原理上分为：无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等，从材料上分主要有：CBB电容（聚乙烯），涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容(即贴片电容或MLCC)、电解电容、钽电容等。我们将贴片电容选用时需要注意的事项和一些基本知识拿出来一起与大家探讨. 如何理解电容介质击穿强度 介质强度表征的是介质材料承受高强度电场作用而不被电击穿的能力，通常用伏特/密尔（V/mil）或伏特/厘米（V/cm）表示。 当外电场强度达到某一临界值时，材料晶体点阵中的电子克服电荷恢复力的束缚并出现场致电子发射，产生出足夠多的自由电子相互碰撞导致雪崩效应，进而导致突发击穿电流击穿介质，使其失效。除此之外，介质失效还有另一种模式，高压负荷下产生的热量会使介质材料的电阻率降低到某一程度，如果在这个程度上延续足夠长的时间，将会在介质最薄弱的部位上产生漏电流。这种模式与温 度密切相关，介质强度隨温度提高而下降。 任何绝缘体的本征介质强度都会因为材料微结构中物理缺陷的存在而出现下降，而且和绝缘电阻一样，介质强度也与几何尺寸密切相关。由于材料体积增大会导致缺陷隨机出現的概率增大，因此介 质强度反比于介质层厚度。类似地，介质强度反比于片式电容器內部电极层数和其物理尺寸。基於以上考虑，进行片式电容器留边量设计时需要确保在使用过程中和在进行耐压测试（一般为其工作 电压的2.5倍）時，不发生击穿失效。 如何理解绝缘电阻IR 绝缘电阻表征的是介质材料在直流偏压梯度下抵抗漏电流的能力。 绝缘体的原子结构中没有在外电场强度作用下能自由移动的电子。对于陶瓷介质，其电子被离子键和共价键牢牢束缚住，理论上几乎可以定义该材料的电阻率为无穷大。但是实际上绝缘体的电阻率 是有限，并非无穷大，这是因为材料原子晶体结构中存在的杂质和缺陷会导致电荷载流子的出现。 电容器的射频电流与功率 这篇文章主要是讨论多层陶瓷电容器的加载电流、功率损耗、工作电压和最大额定电压之间的关系。通过电容的最大电流主要是由最大额定电压和最大功率损耗限制的。电容的容值和工作频率又决 定了它们的限制是可调节。对于在固定频率下一个较低容值的电容或者是一个电容在较低的频率下工作，它们的最高电压极限一般都比最大功率损耗的极限到达快一些。 最大的额定电压决定于电容器的阻抗（Xc），就好像功率损耗决定于电阻的阻抗，或者叫做电容的等效电阻（ESR） Xc是由公式：Xc＝1/[2πFC]计算出来，这里的F是频率，单位是Hz；C是容量，单位是F。 在没有超出电容器的额定电压情况下，允许流过电容的最大电流峰值是这样计算出来的：I=Er/Xc这里的Er是电容器的额定电压，电流是峰值电流，单位是A。 流过电容的实际电流是这样计算出来：I=Ea/Xc，这里的Ea是应用电压或者是实际工作。 下面几个例子是讲解在固定的频率不同的电容器这些变数是怎样影响电压和电流的极限值。 例1：0.1pF，500V的电容器使用在1000MHZ的频率上： 等效电阻：Xc=1/[2(3.14)(1000×106)(0.1x10－12)]＝1591ohms 电流峰值：I=500/1591=0.315Apeak或0.22Arms. 如果超过这个电流，则工作电压将会超过额定电压。 例2：1.0pF,500V的电容器使用在1000MHZ的频率上： 等效电阻：Xc=1/[2(3.14)(1000×106)(1.0x10－12)]＝159ohms 电流峰值：I=500/159=3.15Apeak或者2.2Arms 如果超过这个电流，则工作电压将会超过额定电压。 例3：10pF,500V的电容器使用在1000MHZ的频率上： 等效电阻：Xc=1/[2(3.14)(1000×106)(10x10－12)]＝15.9ohms 电流峰值：I=500/15.9=31.5Apeak或者22.2Arms 如果超过这个电流，则工作电压将会超过额定电压。 结论：最大功率损耗值是在假设电容器的端头是一个无穷大的散热器情况下计算出来得。这时传导到空气中的热量是忽略的。一个10pF,500V的电容器工作在1000MHZ的频率，在功率极限下工作 的电流峰值是7A，平均电流大概是5Arms。在这种工作电流情况下，电容器的温度将会升到125℃。为了稳定地工作，它的实际最大工作电流是2Arms，如果端头的散热效果很好可以到达3Arms。 如何理解电容器的静电容量 A.电容量 电容器的基本特性是能够储存电荷（Q），而Q值与电容量（C）和外加电压（V）成正比。 Q=CV 因此充电电流被定义为： =dQ/dt=CdV/dt 当外加在电容器上的电压为1伏特，充电电流为1安培，充电时间为1秒时，我们将电容量定义为1法拉。 C=Q/V=库仑/伏特=法拉 由于法拉是一个很大的测量单位，在实际使用中很难达到，因此通常采用的是法拉的分数，即： 皮法（pF）=10-12F 纳法（nF）=10-9F 微法（mF）=10-6F B.电容量影响因素 对于任何给定的电压，单层电容器的电容量正比于器件的几何尺寸和介电常数： C=KA/f(t) K=介电常数 A=电极面积 t=介质层厚度 f=换算因子 在英制单位体系中，f=4.452，尺寸A和t的单位用英寸，电容量用皮法表示。单层电容器为例，电极面积1.0×1.0″，介质层厚度0.56″，介电常数2500， C=2500（1.0）（1.0）/4.452（0.56）=10027pF 如果采用公制体系，换算因子f=11.31，尺寸单位改为cm， C=2500（2.54）（2.54）/11.31（0.1422）=10028pF 正如前面讨论的电容量与几何尺寸关系，增大电极面积和减小介质层厚度均可获得更大的电容量。然而，对于单层电容器来说，无休止地增大电极面积或减小介质层厚度是不切实际的。因此，平行 列阵迭片电容器的概念被提出，用以制造具有更大比体积电容的完整器件。 在这种“多层”结构中，由于多层电极的平行排列以及在相对电极间的介质层非常薄，电极面积A得以大大增加，因此电容量C会随着因子N（介质层数）的增加和介质层厚度t’的减小而增大。这里A’指的是交迭电极的重合面积。 C=KA’N/4.452（t’） 以前在1.0×1.0×0.56″的单片电容器上所获得的容量，现在如果采用相同的介质材料，以厚度为0.001″的30层介质相迭加成尺寸仅为0.050×0.040×0.040″的多层元件即可获得（这里重合电极面积A’为0.030×0.020″）。 C=2500（0.030）（0.020）30/4.452（0.01）=10107pF 上面的实例表明在多层结构电容器尺寸相对于单层电容器小700倍的情况下仍能提供相同的电容量。因此通过优化几何尺寸，选择有很高介电常数和良好电性能（能在形成薄层结构后保持良好的绝 缘电阻和介质强度）的介质材料即可设计和制造出具有最大电容量体积系数的元件。 电容的型号命名 各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成： 第一部分：用字母表示名称，电容器为C。 第二部分：用字母表示材料。 第三部分：用数字表示分类。 第四部分：用数字表示序号。 电容的标志方法 （1）直标法：用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。 （2）文字符号法：用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位：P、N、U、M、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10PF 的电容，其允许偏差用字母代替：B——±0.1PF，C——±0.2PF，D——±0.5PF，F——±1PF。 （3）色标法：和电阻的表示方法相同，单位一般为PF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义如下表所示： 颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰耐压 4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V （4）进口电容器的标志方法：进口电容器一般有6项组成。
电容大小识别 上图举出了一些例子。其中，电解电容有正负之分，其他都没有。 电容的容量单位为：法（F）、微法（uf），皮法（pf)。一般我们不用法做单位，因为它太大了。各单位之间的换算关系为： 1F =1000mF=1000×1000uF 1uF=1000nF =1000×1000pF 电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。 电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。 容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量) 电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。 电容的使用，都应该在指定的耐压下工作。现在的好多质量不高的产品，就因为使用了耐压不足的电容而引起故障（常见电容爆裂）。 电容的容量标识的几种方法： 一、直接标识：如上图的电解电容，容量47uf，电容耐压25v。 二、使用单位nF： 如上图的涤纶电容，标称4n7=4.7nF=4700pF。 还有的例如：10n=0.01uF；33n=0.033uF。后面的63是指电容耐压63v. 三、数学计数法： 如上图瓷介电容，标值104，容量就是：10X10000pF=0.1uF. 如果标值473，即为47X1000pF=0.047uF。（后面的4、3，都表示10的多少次方）。 又如：332=33X100pF=3300pF 102=10×102pF=1000pF 224=22×104pF=0.22 uF 四、电容容量误差表： 符号 F G J K L M
电容器和电容典型例题 【例1】平行板电容器所带的电荷量为Q＝4×10-8C，电容器两板间的电压为U＝2V，则该电容器的电容为；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为，两板间电场强度变为原来的倍，此时平行板电容器的电容为。 【例2】如图电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上时，静电计张开一个角度，下述情况中可使指针张角增大的是 A、合上S，使A、B两板靠近一些 < B、合上S，使A、B正对面积错开一些 C、断开S，使A、B间距增大一些 D、断开S，使A、B正对面积错开一些 【例3】一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正电荷固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器两板间的电压，W表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置则：（）（ A、U变小，E不变 B、E变小，W不变 C、U变小，W不变 D、U不变，W不变 【例4】置于真空中的两块带电的金属板，相距1cm，面积均为10cm2，带电量分别为Q1=2×10-8C，Q2=-2×10-8C，若在两板之间的中点放一个电量q=5×10-9C的点电荷，求金属板对点电荷的作用力是多大 【例5】A，B两块平行带电金属板，A板带负电，B板带正电，并与大地相连接，P为两板间一点。若将一块玻璃板插入A，B两板间，则P点电势将怎样变化。 ] 【例6】一个平行板电容器，使它每板电量从Q1=30×10-6C增加到Q2=36×10-6C时，两板间的电势差从U1=10V增加到U2=12V，这个电容器的电容量多大如要使两极电势差从10V降为U2'=6V，则每板需减少多少电量． 【例7】一平行板电容器的电容量为C，充电后与电源断开，此时板上带电量为Q，两板间电势差为U，板间场强为E．现保持间距不变使两板错开一半（图1），则下列各量的变化是：电容量C′=______，带电量Q′=______，电势差U′=______，板间场强E′______．
电容器基本原理 电容器的电路符号很形象的表明了它的根本功能：隔直通交。电容器的一切功用都源自于此。对于恒定直流电来说，理想的电容器就像一个断开的开关，表现为开路状态；而对于交流电来讲，理想电容器则为一个闭合开关，表现为通路状态。 在上面的图中详细描述了直流电受电容器阻隔的原因。事实上，电容器并非立刻将直流电阻隔，当电路刚接通时，电路中会产生一个极大的电流值，然后随着电容器不断充电，极板电压逐渐增强，电路中的电流在不断减小，最终电容器电压和电源电压相等且反向，从而达到和电源平衡的状态。 而在交流电方面，为方便记忆，我们可以不太严谨但形象的认为交流电能够“跳过”电容器这道“峡谷”，从而保持“正常传导”。 这里有很关键的一点需要明确：无论是直流环境还是交流环境，理想的电容器内部是
不会有任何电荷（电流）通过的，只是两极板电荷量对比发生了变化，从而产生了电场。 要想了解电容器的各种功用，我们还需要了解一下傅立叶级数。各位苦于微积分的朋友不用头晕，我们不需要去研究那些复杂的数学公式，仅仅是需要一个简单的结论：任何一个波，都可认为是多个不同的波形叠加之产物。即，一个波可以拆分成多个振幅、频率都不相同的波（包括振幅和频率为零的波）。这其实正如一个数字也能被拆分成多个其他数字的组合一样，例如3 = 1+2 = 1+1+1 = 0+3。 振幅或频率为零的波是什么？直线。对于电来说，那就是直流电，即电压恒定不变。正如世界上没有绝对的直线一样，世界上也没有绝对的直流电。尽管人们在追求尽可能理想的直流电，但直流和交流总是同时存在的。直流电中含有交流成分，交流电中也包含直流成分。当直流成分占主导地位时，就认为其乃直流电；当交流成分占主导地位时，就认为是交流电。这很像太极所描述的阴中有阳，阳中有阴。 直流和交流总是共存的 事物的具体应用都是由基本原理派生出的，哪怕你不理解只是死记硬背，同样也能够很容易得理解它的具体应用。毕竟，对于基本原理来说，往往仅仅需要知其然即可，例如1+1=2。对于电容器来说，我们需要明白两点：隔直通交和不走电荷。 基于电容器隔直通交和不走电荷的原理，其应用方式也就应运而生了。在目前我们在电脑板卡上常见的电容器应用主要有：电源滤波、耦合与去藕、信号滤波。 电容器的应用：电源滤波 正如之前所说，世界上没有绝对的直流电，为了给设备提供尽可能理想化的直流供电，我们需要一些途径将交流成分尽量剔除。因此，供电滤波电路成为了每一块主板和显卡必备的电路组成部分，没了它们，我们的电脑就无法正常工作。
电容器规格型号的标注 1 引言 电容器的型号和规格一般应按国家有关标准来标注。根据目前市场供应情况也有按国外型号标注的，在标注顺序上略有不同。本公司按下述方法标注。 2 电容器规格型号的标注 2.1 标注顺序 电容器一般按下述顺序标注 “型号 -（尺寸代号）-（温度系数或特性）- 额定电压 - 标称容量 - 允许偏差 -（其他）” 其中有些项可能省略。 国外电容器的标注顺序各不相同，例如额定电压在允许偏差后面。 2.2型号 国产电容器的型号命名按“GB/T 2470-1995 电子设备用固定电阻器、固定电容器型号命名方法”规定。例如 ——CC4表示1类多层（独石）瓷介电容器 ——CT4表示2类多层（独石）瓷介电容器 ——CC41表示片状1类多层（独石）瓷介电容器 ——CT41表示片状2类多层（独石）瓷介电容器 ——CA45表示片状固体钽电解电容器 电容器的具体型号和技术参数可参考有关手册。 注意，不同厂家生产的同型号电容器在尺寸和性能指标略有差别。若有影响，需加限制条件。 市场上有国外型号的电容器，若要选用需说明其所属的国家和厂家。 2.3 尺寸代号 片状电容器的尺寸代号常用“0603”、“0805”、“1206”等表示，这是按英寸（0.01in）计的表示法，片状瓷介电容器用此法表示。 还有用EIA代码如“2012”、“3216”等表示，这是按毫米（0.1mm）计的表示法，片状钽电解电容器用此法表示。绘制印制板图时应注意它们尺寸的区别。 带引出线的电容器的尺寸代号不同的厂家不统一，不好标注。一种办法是按生产厂手册标注，但必须同时注明生产厂。另一种办法是不标注尺寸代号，适用于对外型尺寸无严格要求场合，若有要求可以在“其他”项标注对外形尺寸的限制要求，例如限高、限引线间距等。
电容的型号命名：capacitance 1）各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成： 第一部分：用字母表示名称，电容器为C。 第二部分：用字母表示材料。 第三部分：用数字表示分类。 第四部分：用数字表示序号。 2）电容的标志方法： （1）直标法：用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。 （2）文字符号法：用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位：P、N、u、m、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10pF的电容，其允许偏差用字母代替：B——±0.1pF，C——±0.2pF，D——±0.5pF，F——±1pF。 （3）色标法：和电阻的表示方法相同，单位一般为pF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义如下表所示： 颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰 耐压4V6.3V10V16V25V32V40V50V63V （4）进口电容器的标志方法：进口电容器一般有6项组成。 第一项：用字母表示类别： 第二项：用两位数字表示其外形、结构、封装方式、引线开始及与轴的关系。 第三项：温度补偿型电容器的温度特性，有用字母的，也有用颜色的，其意义如下表所示： 序号字母颜色温度系数允许偏差字母颜色温度系数允许偏差 1A金+100R黄-220 2B灰+30S绿-330 3C黑0T蓝-470 4G±30U紫-750 5H棕-30±60V-1000 6J±120W-1500 7K±250X-2200 8L红-80±500Y-3300 9M±1000Z-4700 10N±2500SL+350~-1000 11P橙-150YN-800~-5800 备注：温度系数的单位10e-6/℃；允许偏差是%。 第四项：用数字和字母表示耐压，字母代表有效数值，数字代表被乘数的10的幂。
電容器基本常識 一﹑電容器的基本構造﹕ 在正負兩極間加入介質（絕緣材料）乃是電容器的最基本構造﹒ 二﹑電容器的總類﹕ 1﹒含油紙質電容（Oil impregnated paper Capacitor） 以兩層以上的絕緣體當介質﹐在真空槽中含浸絕緣油﹐再予以封裝即可﹒ 2﹒金屬化紙電容（Metallized paper Capacitor） 3﹒聚乙酯膜電容（Polyester Film Capacitor） 4﹒金屬化聚乙酯膜電容（Metallized Polyester Film Capacitor）簡稱MPE 5﹒聚苯乙烯膜電容（Polystyrene Film Capacitor）簡稱P.S.Cap 6﹒聚丙烯膜電容（Polypropylene Film Capacitor）簡稱PP.Cap 7﹒金屬化聚丙烯膜電容（Metallized Polypropylene Film Capacitor）簡稱MPP Cap. 8﹒雲母電容（Mica Capacitor） 9﹒瓷電容（Ceramic Capacitor） 10﹒鋁電解電容（Aluminum Electrolytic Capacitor） 11﹒空氣電容（Air Capacitor） 12﹒聚碳酯電容（PC） 以上凡是金屬化膜電容器皆具有自我恢復作用和小型化的特色﹐自我恢復作用是經電壓瞬時破壞後﹐仍會恢復﹐不致短路﹐因其材料上蒸著之金屬物氣化蒸發飛散之固﹒ 三﹑本公司之主要產品 本公司是以第3~7項為主要電容器製造商。可依序按有感﹑無感﹑材質之不同而區分﹒ 四﹑生產流程 1﹒包漆型金屬化膜電容器流程（附件一）﹒