电容器在电路中的应用QQ1505369473
第一节概述
电容器的可靠性由固有可靠性和使用可靠性所构成，引起电容器不可靠的原因有设计、原材料、工艺制造以及选择和使用等，电子组件可靠性的高低，取决于从研制、生产到使用的全过程的努力和配合。
当前，电容器使用可靠性不高的原因，分析如下：
（1）使用不当：
例如整机的使用条件远比电容器的额定条件高，对电容器采用满额使用，甚至超负荷使用。上述情况的产生，有时是由于电路设计人员或维护使用人员缺乏正确使用电容器的知识，或者缺少有关电容器使用的技术数据。有时是使用组件的实际环境条件不符合设计要求等。
（2）选择不当：
军用电子设备中采用了为消费类电子设备设计和生产的电子组件。这些组件所适应的环境条件、性能参数指针，在很大程度上远低于军用电子设备的工作条件和要求。
（3）采用了较多的非标准组件：
由于军用电子设备的需要，在设备中采用了为数不少的、特殊的、应用稀少的和非标准组件，其供应和储备很难保证有足够的数量和达到应用的质量要求。
（4）整机设计人员、维护人员、器材供应人员缺乏对电子组件应用知识的了解。
例如对各类组件的特性，在电路中起的作用，其可靠性水平及在特写的使用环境下，组件特性会产生的显著变化等。
勿庸置疑，在设计军用电子设备时，首先，必须解决选择哪一种组件对该设备的具体应用最为恰当的问题。
在选择电子组件时，应当严格遵循设备和组件的技术条件。在实施技术条件时，还应当清楚地知道，产品还缺少哪些必要的特性。
电路设计人员还应经常与组件制造厂的技术人员保持密切联系，了解组件生产方面的经验，并且能将对组件实际知识的了解和生产方面积累的经验，应用到设计工作中去。
第二节电容器在电路中的应用
1、电容器的类型
根据介质材料的性质，电容器可分为空气电容器、无机介质电容器、有机介质电容器、电解电容器等几大类。无线电电子设备中有低、中、高各种频率的电路，不同频率的电路对电容器有不同的要求。根据使用频率，电容器的分类如表12-1所列。各类电容器的主要特点和应用范围见表12-2、12-3。
2、电容器在直流电路中的应用
电容器的充放电过程中，不仅贮存或释放能量，也可流过高频或低频的衰减振荡电流，或者是非振荡的衰减电流。下面扼要介绍利用贮存电荷放电的电容器在工业中的有关应用。
表12-1 电容器的分类表
表12-2 各类电容器主要特点
表12-3 各类电容器的应用范围
2.1 产生瞬间高压
在夏天打雷时，冲击波传输给配电线以及变压器和其它电气设备时，会引起绝缘击穿、烧毁设备的危险。为防止发生事故，必须使设备有经受瞬时高压冲击的性能。所以，对于与输电线连接使用的设备，应视其电路电压按下述标准值（图12-1）对设备进行三次电压冲击试验。该装置中所使用的电容器，多数为高压纸介电容器。
图12-1 冲击电压的波形（标准波）
2.2 产生瞬间大电流：
用直流电压译电的电容器储存的能量为：22
7CU W （焦耳），将充电电容器短路放电、即产生瞬间大电流，已广泛应用于：
（1）为产生等离子，并研究这种现象的电源（在真空中将电能瞬时放电，在10000K 0以上温度下，研究这时产生的等离子现象）。
（2）为研究热原子核熔融的电源（通过重氢内部的放电，使之熔融各种原子核、并研究产生的能量和产生中子的状态）。
（3）为研究电弧放电及其它高温状态的电源（研究在空气中切断电源时产生数千度高温下的各种现象）。
（4）冲击波、紫外线或者微波发生电源（如云层高度测量仪，利用电波从目标反射回来时的时间进行距离的测量。）
（5）放电型加工设备（加工超硬度材料时，将其作为侧面电极进行放电，由此直接加工）。
（6）放电电磁成型设备（利用通过的冲击磁束和电流产生的机械力成型）。
（7）爆发成型设备（利用在液体中放电时周围产生的机械力成型）。
（8）储放式X 射线装置，如医用X 射线透视装置（利用电容器瞬间放电的性质）。
（9）储能焊接机（利用放电电流将金属小片点焊熔接）。
（10）闪光灯电源（汽车及照相机闪光灯）。
用在瞬间放电产生大电流的电容器，要既能承受大电流冲击而又不受这种冲击影响结构性能。使用时应重视电容器的最大放电电流用决定固有频率的电感值的大小。一般采用纸介和有机薄膜电容器。
2.3 利用剩余能量：
经常用较小功率的电容器充电储能，当需要时，将该电能一举放出进行工作，这就是交流切断电容器的主要功能。一般用金属化纸介电容器或无极性的电解电容器。
2.4 产生直流高压：
在某些整流电路中，用电容器多级串接，可产生很高的直流电压，如作为负荷电源比较小的电子扫描微镜的电源，输出电压可达到100万伏。常用的电容器为纸介电容器。
3、电容器在直流脉动电路中的应用：
如果电容器与含有交流万分的直流电路并联连接，交流成分将流过电容器，连接点的电压近似干纯直流。若将电容器与这种电路串联连接，则直流电被切断，交流成分例如电信号，可顺利通过。一般对前者称为滤波作用，后者称为耦合作用。在各种电子设备中所有的电容器，大部份都起这两种作用。
4、电容器在交流电路中的应用：
电容器的交流用途，除在电子设备中应用外，还用于电力及电气设备。前者主要用于高频的场合，后者主要用于民用频率的范围。
电容器在电子设备中的交流用途，调谐占据绝大的比例。例如，空中传播的微弱信号电压，采用LC 串联或并联谐振放大电压。此外，要使发射机的发射频率，接收机的中频频率，或调频功率设备中的使用频率产生振荡，就要用用交流高频电容器。
交流电容器的具体应用：
（1）在三相电路中组成星形和三角形连接。当所用电容器容量相同时，星形连接电路的无功功率仅为三角形连接电路的三分之一；
（2）利用电容器的电流与电压间的相位特性，特其并联到电感性电器的输电线路上可改善线路的功率因素。
（3）电容器的串联应用，可补偿输电线路中的电抗电压降，提高电厂交联运转的稳定度，增加线路载流能力，减少由于大功率电器的冲击电流对电压稳定度的影响；
（4）移相用；
（5）滤波用（防止发生和混入干扰波）；
（6）用于中频换流器：随着可控硅技术的发展，半导体电源用的中频换流器用电容器，可用于电子计算机中频电源的逆变线路，快速充电机的斩波器、逆变器中，亦可用于测量可控硅组件的电参数及变频变压电压上升率的测试设备中。这类电容器多采用聚丙烯电容器。
5、高频参数在电路设计中的应用
在近代电路设计中的一个特点是要求电容器具有低的阻抗。即要求电容器具有良好的阻抗－频率特性。由于线路设计之需要，电容器的使用频率范围亦逐渐扩大。图12-2为各类电容器的使用频率范围。图12-3为极性电容量范围、工作频率和阻抗值之间的关系。图12-4为非极性电容器的容量范围，工作频率和阻抗之间的关系。
电容器应在低于串联谐振频率下使用。若要在接近或高于串联揩振频率或在脉冲电路中使用时，应选择引线电感最小的电容器；外引线应尽量短；也可选择两个以上电容器并联使用（例如通常人们习惯在电解电容器的两端并联一个小电容器）。
穿心式电容器，包括穿心式LC 复合滤波器，是一种特殊结构的电子组件，常用作低通滤波器，抑制高频干扰。一般而言，电容器的工作频率超过f 0时，旁路效果会变差，甚至会使电容器由容抗变为感性而引起相位突变，有时会引起放大器的自激振荡，或引起脉冲电路波形失真。若与被旁路的电阻R 相比，当满足ωL 《R 时，则仍具有旁路效果，固有电感L 越小，由带宽越宽。
设计60MHz 晶体管放大器，发射极的旁路电容采用CT4C-0.047uF 时，电路易自激，改用CC4C-1000PF 就较稳定。又如：DT-1向量电压脉冲取样探头电容器为150PF ，采用CC41C 电容器，试验表明，用尺寸较小（2*3）的比用尺寸较大（4*6）的频向好，因为前者的固有电感小。再如：70MHz 集中参数环行器采用40～120PF 电容，结果表明，采用自谐振频率高于80MHz 且串联谐振电阻较小的电容器，可使环行器插入损耗减小，且便于高度。
近几年来，在发展较快的分布参数电路中（例如在微带电路中），对电容器的设计和使用了提出了新的要求。为了避免固有电感对电容器高频性能的不良影响，利用电容器引线或电极对地的分布电容Cs 与其电感L 谐振在所要求的特征阻抗Cs L Z /0 ，使不利因素变为有利因素。
对于无外引线的多层陶瓷电容器CC41L 和CT41L ，应注意缩短或避免有害的连接线；并联安装时则采用图12-5所示结构的电容器较适宜。例如C09-1-b 和C09-2-b 型边界层瓷介电容器。它们特别适用于微波电路作高频旁路用。微带电容器适用于宽度相适应的微带电路，若用一般集中参数的高频电路，必须尽量将引线缩短。
高频用的集中参数电容器的长度（1）应设计得短一些，W 宽一些（或直径大一些）。不应按通常习惯总是长度比宽度大。
总之，无论是电容器的设计师还是电路设计师，都必须熟悉电容器的高频参数。这对于提高电容器的结构设计水平和合理地使用电容器，从而提高电子线路的设计水平都是簋有意义的。
6、降低电容器阻抗的途径
6.1减小电容器的固有电感
固有电感是电容器的结构参数，它与电容器的内外引线尺寸、电极数目和汇流点的位置有关。因此固有电感是鉴定电容器高频性能和向用户提供电容器能正常使用的上限频率所必须的。根据阻抗－频率特性，可由下式求出电感；
6.1.1非极性介质电容器：
先测得f 0后，由低频电容量C 0按式（12-1）求电感：
（12-1）
6.1.2园形截面外引线电感的计算：
（12-2）
常用资料见表12-4
6.1.3矩形截面薄带导体电感的计算：
（12-3）
根据（12-2）式，电极体电感为：
内引线和外引线电感为：
总电感为：
计算结果，电极电感为总电感的15％以下，由此可见，所谓有机介质的无感绕法并不是无感的。内外引线的电感占了大部份的比重。改变电容器引出线的长度会引起谐振频率的变化。图12-6为谐振频率与引出线长度的关系。
6.2降低电容器的等效串联电阻
电容器低频等效电路如图12-7所示。
根据图12-7给出的公式可知，频率较高时，R 2主要取决于r ，即主要与电极导体电阻，内外引线电阻和接触电阻有关。介质损耗的影响通常较小。对容量较大的电容器，若原损耗较小，频率高时，接触电阻r 对tg δ2
的影响较大。例如C ＝0.022uF 的电容器，在f ＝1kHz 时，tg δ＝1×10-3，若接触电阻增大0.2Ω，则
0276.0=δωtg c r ，可忽略，当C ＝0.47uF 时，在同样条件下，59.0=δ
ωtg c r ，可见，0.47uF 的电容器，由于接触电阻增大0.2Ω，使损耗比原来增大59％。
电容器的等效串联电阻与结构工艺有关。当结构一定时，等效串联电阻主要取决于工艺因素。如有机电容器端头用电喷锌工艺比汽喷铝工艺的接触电阻小，因而串联电阻也小。云母电容器用铝锡箔代替铜箔作电极引出头时串联电阻较小；端头印银代替打卡子，串联电阻也较小；外引线粗的比细的串联电阻小；某些包封材料高频损耗太大，也会导致等效电阻的增加；多层陶瓷电容器通常比单层陶瓷电容器有较小的等效串联电阻。因此等效串联电阻这一参数能反映出制造工艺的质量。而测低频下的损耗则反映不出接触电阻的变化。因此，电容器的等效串联电阻作为高频参数，对高频电路中的插入损耗，谐振电路的Q 值或旁路电容的最大衰减有明显的影响，所以整机系统在设计高频电路时，应尽量选择等效器联电阻小的电容器。
第三节 电容器失效对电路工作的影响
在任何电子设备中，电容器的用量约占其它组件用量的四分之一。为了使电容器在电路中能正常地工作，仅有一些电容量值和电压额定值数据是远不够的，还必须知道温度、电流、频率对电容器的绝缘电阻、击穿电压和其它主要性能的影响。
在所有电子设备的故障中，因电容器失效而引起的约占七分之一。而所有电容器的失效中，有一半以上的失效是由于不适当的选择和使用原因所造成。所以整机设计师对电容器在设备中工作保证能力的因素、安全因素、电容器受线路工作和环境条件的影响及其性能的改变、要有明确的概念。
1、电容器失效的主要原因
引起电容器失效的原因很多；如电流过荷、电压过荷、频率的影响、严重的介质漏电、容量漂移、介质吸收、高温、压力、湿度、冲击与振动等。其中以严重的介质漏电、介质吸收、容量漂移，特别是介质吸收对电路的影响最大，也最使电路高度人员烦恼，甚至使用电路分析引入歧途。
1.1电流过荷：
在过渡过程中，如果脉冲的宽度和振幅很大、或由于开头时或者组合电路或在组件发生故障时，在电容器与其它组件相连接的地方，会引起瞬间的电流骤增，而造成电绝缘强度破坏、电容量改变、密封性破坏。
1.2电压过荷：
产生电压过荷的原因，可能是由于设备预热不当、转换过程和突然切断负荷而引起的超过电容器额定值的电压瞬变现象。或由于在电介质内部存在着高电场梯度而产生内部电晕、电介质击穿和绝缘电阻降低。
为安全起见，额定直流工作电压至少应大于所期望的直流电压20％，所施加的交流电压不应超过适用于该频率的和最大周围温度的交流电压额定值。
1.3频率的影响：
在超过设计频率下使用电容器时，会发生工作不良和过热现象。不是设计专供在高频下工作的电容器，如果施加超高频的脉冲，则电容器就会被击穿。
很多种类的电容器有很大的固有电感；在实际应用中，它们常被小电容量的电容器分流。如果能保证最大的分流效应，最好是将大容量的电容器与小容量的电容器并联使用，并使用环状或交叉的、尽可能短的引线。
1.4高温：
高温是降低电容器可靠性的主要因素之一。过高的工作温度，会导致绝缘电阻和抗电强度降低，电晕电压下降，容量漂移，寿命减少，失效率增高。
一般而言，以极性介质制造的电容器具有较高的功率系数，因而易产生内部发热，加速电容器损坏。
1.5压力：
由于电容器的电容量和电极间的距离成反比。若电容器处壳硬度不够，当受到压力变化影响而发生变形时，会造成容量改变和密封性破坏，甚至使环境媒介直接作用在电容器上，使电性能进一步恶化。
1.6湿度：
高湿度除引起外部金属锈蚀和促使霉菌生长外，还可能是电气强度和绝缘电阻降低及电容量改变的原因。所有这些现象都将造成工作温度升高和击穿电压降低。当有可靠性要求时，应采用密封型电容器。
2、电容器失效对电路工作的影响
2.1介质漏电对电路的影响
在电路中的，漏电失效占电容器失效的90％。铝电解电容器的漏电比其它类型的电容器更普遍，随着漏电流的增加，必然给电路的工作带来影响。
多芯组电容器有时会在极间产生高阻抗漏电通道。当从电解电容器的一个极耦合到与另一个极有关联的电路时，由于这个漏电通道经常具有高的电阻、而极间漏电只有在额定电压时才会显现出来。故在低压测试时则发现不出问题所在。
例如：在电视接收机中，同一只电容可以同时用于电源和垂直扫描电路，50Hz交流频率和垂直扫描频率通过一个共同的通道、致使人们很难将故障类型区别开来。图12-8为由于顺漏电引起垂直性恶化的电路图。
2.2电容量变化对电路工作的影响
电容器的容量变化对振荡器回路影响很大。如果在室温下电路的频率范围正常，当电路置于箱内，于不同频率下测试频率漂移，测毕后从箱内取出，发现电路不能正常工作，电路变得不稳定，产生强烈的间歇振荡。检验证明，这是晶体管集电极和发射极之间电容器的容量超差引起的，若更换一个同规格的电容器，则电路又恢复正常。电容器容量变化可以是正变化也可以是负变化。出现正变化的原因，以薄膜电容器为例，是介质薄膜和极板之间存丰残留空气隙以及介质吸潮所致。
有些电容器如聚苯乙烯电容器可能出现容量负超差现象。这是由于引线和铝箔极板点焊不牢或点焊接触电阻过大而引起的。
2.3介质吸收引起的电路失效
电容器在充放电过程中，存在着时间滞后现象。在某些要求反应迅速的脉冲控制电路中，这种滞后可能导致整个电路功能的失效或得到错误的结果。
例如；在RC微分电路中（图12-9）当输入－矩形波时，若RC《Tk（脉冲宽度），对于一只没有介质吸收（或介质吸收很弱）的电容器可得到理想的尖脉冲信号见图12-9（b）。但转接一只介质吸收明显的电容器时，得到的输出波形却如图12-9（c）所示。显然，这时的RC电路就不再是微分电路而变成耦合电路了。
例如，在线性电路中，电容器作为一个隔直流或发射极偏流旁路电容时，由于电容器的介质吸收产生的剩余电压将改变该级的偏流，这可能把A类放大器变成B类放大器，从而引起畸变和信号失真。
在电源电路中，严重的介质吸收也会影响电源的滤波效果。这对于有较长时间没有通电的设备尤其如此。电容器存在介质吸收，使其不能彻底充放电的事实意味着电容器有效容量的减小，致使纹波分量过大。
在直流电路中，由于存在着高介质吸收，使电容器在直流电压作用后不能充分放电，使有效容量减小。2.4电容器的低电平失效及其检测
随着电子设备的小型化，组件的工作电压越来越低，有的工作在毫伏级，甚至微伏级。因此电容器低电平失效问题，已引起人们的重视。
2.4.1电容器低电平失效对电路工作的影响：
（1）使通信的信号突然中断，又会自行恢复。因而电容器的低失效是随机的。这种故障特别容易出现在间隙使用或长期不用的电子设备中。
（2）电容器处于低电平状态下工作时，由于电容器内部串联等效阻抗的变化，当工频和声频讯号通过电容器时，输出波形就会出现不规则的毛刺，使输出信号产生噪声和严重失真。
2.4.2电容器低电平失效机理：
（1）电容器的引出线与电极箔间会形成一层氧化层，使引线或旗形引线与电极形成一个小电容，并与原电容串联（见图12-10）。由于阻抗坛高而引起失效或称之为阻抗失效。
（2）电容器的引出线部份与电极间渗入一层绝缘物或其它的有机污染物。如云母电容器的浸渍腊，涤沦电容器的环氧树脂，油浸电容器的油等。其等效电路见图12-10（b）。
（3）电容器的绝缘电阻明显降低，甚至接近短路状态。如独石电容器使用在低电平下，在极短时间内，会产生绝缘退化故障，绝缘性能大幅度降低。这种阻抗降低而引起电容器失效称之为低阻抗失效。
低电平失效可用电容电桥测试，也可用奈培（Np）或分贝（d b）为单位的仪器组合测试。表12-5、12-6分别为实测数据及测试电平和频率表。
2.5电容器失效对扫描电路的影响
电容器除在整机中一般作滤波，耦合，阻尼，分压，调制，隔直流和反馈用外，现在越来越广泛的被应用于振荡电路，而且应用的形式也越来越多。下面介绍电视机电路中的逆程电容器Cr和S形校正电容Cs的作用和对电路的影响。
2.5.1逆程电容：
典型的行扫描电路是一个开关状态的输出电路如图12-11、12-12所示。
图中BG为行输出晶体管，Lr为偏转线圈电感、Rr为偏转线圈电阻，EC为电源电压。当BG基极输入脉冲信号至饱和导通时，偏转线圈内的电流ir按指数规律变化。
（1）逆程电容Cr的作用：当行扫描正程结束，逆程开始时BG截止，偏转线圈内的电流仍能保持原来的方向，并对Cr充电，直到偏转线圈内能量释放完毕储存于Cr内，使电子束很快地由右边回到左边形成逆程回扫为止。当适当控制Cr的电容量及电感量Lr组成LC振荡器，还可以进一步控制行扫描的进程规律。
逆程电容器的容量严格地与扫描逆程时间T R，偏圈电感量Lr有关，如下式：
（12-4）
（2）逆程电容器的选择要求及其对电路的影响：
①最高耐压亦即当BG截止时的最高反方向脉冲电压，应为电源电压的8～10倍。对广泛采用的自举
升压电路，其行输出电压为24伏～27伏，Cr应选择为耐压240～270伏。
②逆程电容器极易迂到脉冲高压，为避免突然失效，应选择有自愈作用的金属化电容器。
③逆程电容器对控制逆程扫描时间概念极强，它须准确地与偏转线圈搭配，为保证逆程回扫描时间的
误差小于10％，其电容量的误差应控制在5％内。
④逆程电容器除要求性能稳定外，还必须有极小的漏电流，否则容易引起图像表面产生振钤干扰条纹。
此外在使用中必须注意其一端必须与行输出管发射极阻尼管正端同接于一地线，否则就会产生幅射
干扰。见图12-13、12-14。
2.5.2 S形校正电容：
由于显像管屏幕的曲率中心与电子枪射出的电子束的偏转中心在同一位置，所以即便行输出端的电流线性很好，呈现在屏幕上的图像也会失真，造成在荧光屏左右端束扫描速度快，行程长，中央部位扫描速度慢，行程的延伸性畸变，如图12-15所示。
克服延伸畸变，应控制偏转线圈内锯齿波电流坛长即di/dt的变化规律。使其随着自身绝对值的坛长而略微减小，如图12-16所示。
因为这条用以校正延伸性畸变的曲线呈S形，通常便称之为S形校正曲线。
为实现S形校正，最初曾假设与偏转线圈串联一个容量很大的电容器Cs，如图2-17所示的LrCs串联谐振回路。当正程扫描时Cs上的电压不变，BG导通时加在偏转线圈两端的电压为恒定值，偏转线圈内电流ir呈线
性坛长，实际Cs不可能很大，ir也不可能直线性变化而是近似于按正弦波曲线变化，Cs上的电压波形与此产生一定的相位差如图2-18所示，当选择Lr，Cs的振荡周期很长，在t0时i r＝0，电流的变化呈直线性，当t＝T/2时，ir便偏离直线下降到类似S形曲线，适当选择Cs容量，便可达到S校正作用。
对Cs的选择和失效对电路的影响：
（1）尽管行输出的脉冲电压一部份降在偏转线圈上，但大部份降在Cs上，所以Cs耐压必须大于100V以上。若Cs一旦击穿失效，使偏转电路无法工作，屏幕上便产生一垂直亮线（图2-19），短路击穿也意味着S形校正作用的消失。
（2）S形校正电容器的漏电会致使负载加重，电源电压下降，整机工作失常。一般电容量的变化（特别是容量变小时）会引起输出管损耗坛大，线性恶化。
2.6电容器的非线性失效及其对电路工作的影响。
2.6.1电容器非线性产生的机理：
无源电子组件的非线性在许多情况下是由于组件内部存在接触电阻而引起的。接触电阻通常包括集中电阻和间隙电阻两部份。通常具有大量接触点的导电系统，当外加电压较高时，其阻值与电压的关系可写为：（12-5）
图12-30表示了间隙电阻与外加电压的关系。当电压较低时，阻值不变；当电压较高时，阻值的对数lgR 与电压√U呈下降的直线关系，这种非线性是在电压直接作用下产生的。
接触点的局部过热也引起一种非线性效应，因为间隙电阻与温度有关，其规律类似于半导体。另外也应指出，当在间隙上突然加上较大电压时，间隙可发生热击穿，并使吸收的气体挥发，致使间隙电阻暂时短路，当取消外电压，间隙又恢复到较大的阻值，这种现象可以给电子组件带来时隐时现的失效，造成设备工作可靠性大大下降，电容器的小讯号开路就是一例。
一个理想的线性电容器，它所充的电荷与两端的电压成正比，而电容量与电压无关。固定极板的真空电容器，或充气式的标准电容器可认为是理想的线性电容器。但对于在电子设备中广泛应用的电容器，通常都具有一定的非线性，也就是说，当在电容器上加上纯正弦交流电压时，其内部可以产生一个三次谐波电流。对于无极性的组件来说，它不出现偶次谐波，即：
（12-6）
由于第五次以上的谐波幅度很小，可以不予考虑。通常以第三次谐波电压与基波电压之比取对数并以电平来表示，称为三次谐波失真或三次谐滤衰减。
电容器的非线性还有由于介质极化和损耗引起的非线性。介质材料和封装材料的绝缘电阻也可以引起非线性。对于介质中夹杂的半导体微粒引起的漏电导，对非线性的影响也很大。对于电解电容器，其介质氧化膜与阴极极板之间含有离子性导电的电解液或含有固体的二氧化锰等半导体材料，也具有较大的非线性。
电容器非线性产生的另一个主要来源是极板和引出线。用块状金属制成的金属箔做极板较好。金属化的极板，其导体内部可能存在不连续性，有可能产生非线性。例如在电容器纸或有机薄膜上蒸地的金属膜，以及云母和陶次片上烧渗的银层都可能产生非线性。极板与引出线之间的接触不良是电容器产生较大非线性的重要原因。
3.6.2电容器非线性对电路工作状态的状态的影响：
无源组件的非线性作为本身的一种特性，对电子设备可造成很严重的影响，特别是当这些组件应用于高质量滤波器，频谱分析仪和多路载波通讯系统时，组件非线性所造成的三次和高次谐波会严重干扰系统的正常工作。
（1）电子设备的噪音来源于电子元器件。电子组件噪音与其本身的非线性（谐波）密切相关。
（2）载波通讯能多路同时在一对线路上通讯而不互相干扰，主要是采用了各种不同频率的滤波器（LC），将收、发及各路信号分开。以十二路载波电话机为例：它的西端发（发端收）的线路传输频率为36～84kHz（每4kHz为一路）。如果西端发第二路（42kHz）产生了三次谐波，则为126kHz。该谐波频率正好是东端第9路的通带频率，则西端第二路信号就窜入了东端第9号。当窜来的信号是足够大时，就造成了不可忽略的干扰，在通讯中称为“串音”。为防止这种相互干扰，要求滤波器（或电容器）应有很小的非线性。
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%。
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%。
超级电容基本参数概念 寿命Lifetime 超级电容器具有比二次电池更长的使用寿命，但它的使用寿命并不是无限的，超级电容器基本失效的形式是电容内阻的增加( ESR)与(或) 电容容量的降低.，电容实际的失效形式往往与用户的应用有关，长期过温(温度)过压(电压)，或者频繁大电流放电都会导致电容内阻的增加或者容量的减小。在规定的参数范围内使用超级电容器可以有效的延长超级电容器的寿命。通常，超级电容器具有于普通电解电容类似的结构，都是在一个铝壳内密封了液体电解液，若干年以后，电解液会逐渐干涸，这一点与普通电解电容一样，这会导致电容内阻的增加，并使电容彻底失效。 电压Voltage 超级电容器具有一个推荐的工作电压或者最佳工作电压，这个值是根据电容在最高设定温度下最长工作时间来确定的。如果应用电压高于推荐电压，将缩短电容的寿命，如果过压比较长的时间，电容内部的电解液将会分解形成气体，当气体的压力逐渐增强时，电容的安全孔将会破裂或者冲破。短时间的过压对电容而言是可以容忍的。 极性Polarity 超级电容器采用对称电极设计，也就说，他们具有类似的结构。当电容首次装配时，每一个电极都可以被当成正极或者负极，一旦电容被第一次100%从满电时，电容就会变成有极性了，每一个超级电容器的外壳上都有一个负极的标志或者标识。虽然它们可以被短路以使电压降低到零伏，但电极依然保留很少一部分的电荷，此时变换极性是不推荐的。电容按照一个方向被充电的时间越长，它们的极性就变得越强，如果一个电容长时间按照一个方向充电后变换极性，那么电容的寿命将会被缩短。 温度Ambient Temperature 超级电容器的正常操作温度是-40 ℃～70℃，温度与电压的结合是影响超级电容器寿命的重要因素。通常情况下，超级电容器是温度每升高10℃，电容的寿命就将降低30%～50%，也就说，在可能的情况下，尽可以的降低超级电容器的使用温度，以降低电容的衰减与内阻的升高，如果不可能降低使用温度，那么可以降低电压以抵清高温对电容的负面影响。比如，如果电容的工作电压降低为1.8V，那么电容可以工作于65℃高温下。如果在低于室
电力电容器的市场现状和发展前景 ——西安西电电力电容器有限责任公司房金兰 2007年06月14日14:26:36 市场需求现状 近年来，国内电力电容器行业的发展极其迅猛。产品的质量和数量都有了大幅度的提升，相当一部分优势企业已开始问鼎国际市场并取得了不俗的业绩。随着电力工业的快速发展、技术进步以及无功补偿、节能降损管理的加强，电力电容器制造企业遇到了前所未有的发展机遇。使电力电容器的市场迅速扩大，同时，也引发了许多领域对电力电容器的大量需求。 无功补偿：对电力系统进行无功补偿是电力电容器最主要的用途，需求量约占整个电容器市场的80%，容量达8000万kvar以上。其主要作用是提高功率因数、降低线路和输变电设备的损耗、改善受端电压质量以及提高输送功率。市场需求量与年新增发电装机容量有密切关系，过去公认的比例关系为0.7：1，即发电装机每增加1kW，需安装无功补偿电容器0.7kvar。近几年电网的发展有了很大变化，电压等级多，输送距离长，线路中为降低工频过电压而增设的并联电抗器也需要进行无功功率补偿，节能降耗和无功管理得到了加强。虽然无功补偿比率增加到多少尚无定论，但从近几年无功补偿电容器实
际安装容量来看，与新增发电装机容量大致存在1：1的关系。 谐波滤波：一方面，随着电气化铁道、冶金等非线形电力负荷的迅速增加，以及整流、变频、家用电器等电力电子设备的广泛应用，电力系统中谐波含量大幅度增加；另一方面，电力用户对电能质量的要求也不断提高。所以，电力系统对谐波滤波装置的需求逐年增加，但由于目前虽有谐波控制标准，尚无严格的谐波管理规定，近年滤波电容器增加的幅度还不是很大，年需求量大约为100万kvar。 串联电容器：在输电线路上安装串联电容器，以容抗补偿线路的感抗，可以提高输送功率、提高电网稳定性和提高线路受端电压、改善电压质量。我国近几年开始重视串联补偿的应用，在220kV和多条500kV输电线路上安装了串联电容器，发挥了预期的技术效用和经济效益。近几年按平均每年装设2套串补装置计，则需用串联电容器大约为100万kvar，但这类电容器主要还依靠进口。 直流输电用电力电容器：近年来，我国直流输电线路发展很快，天广、嵊泗、贵广Ⅰ回、三常、三广、灵宝、三沪等直流工程相继投运，贵广Ⅱ回、高岭工程正在建设中。大致每年新建一项直流工程。而一项±500kV的直流工程需要电容器800万kvar左右，包括：交流滤波和并联电容器、交流PLC电容器、换流阀阻尼和均压电容器、
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：
二、超级电容的主要特点、优缺点 尽管超级电容器能量密度是蓄电池的5%或是更少，但是这种能量的储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流之中。相比电池来说,这种超级电容器有以下几点优势： 1.电容量大，超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极，与电解液接触的面积大大增加,根据电容量的计算公式,两极板的 表面积越大,则电容量越大。因此，一般双电层电容器容量很容易超过1F,它的出现使普通电容器的容量围骤然跃升了3～4个数量级，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。 2.充放电寿命很长，可达500000次,或90000小时，而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次;可以提供很高的放电电流，如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A,放电峰值电流可达1680A，一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流，一些高放电电流的蓄电池在如 此高的放电电流下的使用寿命将大大缩短。 3.可以数十秒到数分钟快速充电，而蓄电池在如此短的时间充满电将是极危险的或是几乎不可能。 4.可以在很宽的温度围正常工作（-40℃～+70℃），而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作;超级电容器用的材料是安全和无毒的,而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性;而且,超级电容器可以任意并联使用来增加电容量,如采取均压措施后,还可以串联使用。 因此，可以用简短的词语总结出超级电容的优点： ● 在很小的体积下达到法拉级的电容量； ● 无须特别的充电电路和控制放电电路 ● 和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响； ● 从环保的角度考虑，它是一种绿色能源； ● 超级电容器可焊接，因而不存在象电池接触不牢固等问题。 缺点：
电容器的发展机遇及发展方向分析 我国是全球最大的电容器生产国和出口国，同时也是电容器的消费大国。在日前公布的电容器行业“十二五”发展规划中明确指出，“十二五”期间电容器的发展重点为：新能源配套用电容器、功率型逆变电容器、功率型变频电容器、汽车电子配套电容器。可以说，节能环保、信息技术、新能源、新材料及新能源汽车等新兴产业为电容器发展带来了新的机遇。 国内电容器企业应更具前瞻性 目前，全球电容器产能主要集中在日本、台湾地区以及中国大陆。与前两者相比，国内电容器产能虽大，但多为低端产品。因此，中国电子元件行业协会电容器分会秘书长潘大男就指出：“国内电容器企业应顺应市场变化，密切关注前瞻性行业，不断推出适应不同整机要求的产品，才能做大做强。当前电容器厂商应该关注太阳能光伏、风力发电、潮汐发电、节能灯具、电动汽车、混合动力汽车、汽车电子、地铁、高铁、直流输变电、三网合一、高清电视、机顶盒、手机电视等行业的发展。” 铝电解电容优势依然巨大 电容器约占整机电子元件用量的40%左右，而铝电解电容器占整个电容器产量的34%。铝电解电容器由于具有电压和电容量范围宽、储电量大、价格低的优势，在消费电子产品应用中占44%，主要应用于电脑、彩电、空调、照相机等家用电器及数控车床等。
随着铝电解电容器技术进步不断提升、产品结构不断丰富，近年来其在汽车电子、新能源、航天军工等领域应用广泛，主要用于制造节能灯、变频器、逆变器、不间断电源等，这会使铝电解电容器在整个电容器市场占有率有望进一步提升。高频、低阻抗、长寿命、宽温度、超小型等将是铝电解电容器的发展方向。 薄膜电容顺势而起 与铝电解电容器相比，薄膜电容器有可靠性好、性能稳定、容量大等优点，更适用于户外较为恶劣的自然环境。尤其在新能源汽车、风力发电、太阳能发电、高铁和轻轨列车及高压变频器领域，薄膜电容器凭借寿命、温度和电压上的优势成为首选。 据了解，国际风电巨头维斯塔斯等厂商就已经开始启用薄膜电容器，而丰田新能源汽车普瑞斯二代用薄膜电容器替换铝电解电容器。在国内，铝电解电容器巨头江海股份也斥资20000万元，建设10条高压薄膜电容器生产线，形成年产100万只高压大容量薄膜电容器，也是为未来新能源汽车用薄膜电容器做准备。 作为全球前五大薄膜电容器厂商，法拉电子也大力拓展变频家电和新能源市场，该公司生产的交流薄膜电容器可以应用于新能源多个领域：混合动力汽车、风电、太阳能等。但薄膜电容器体积大、价格高的缺点也对市场占有率有很大影响。为了适应新型产业的需求，高频、大容量、大电流、低阻抗、高电压、高dv/dt特性将是薄膜电容器发展方向。 薄膜电容器PK铝电解电容，未来谁执牛耳？ 目前，铝电解电容器在新能源市场上的市场容量仍大于薄膜电容器，但凭借优异的性能，薄膜电容器的渗透率也在不断提升当中。未来，是薄膜电容器谁取代铝电解
超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 ? Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 ?Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） ?Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性） 测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。 恒电流充放电 galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息： ?the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化） ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口，可以设置为该区间或者小于该区间。 交流阻抗 electrochemical impedance spectroscopy (EIS) 由交流阻抗曲线可以看出体系随着频率改变的变化趋势，得出测试体系某个状态下的包括溶液电阻、扩散阻抗的情况，可以通过测试交流阻抗对测试的未知体系进行电化学元件模拟。
2016年国内外超级电容行发展现状及未来趋势分析 一、超级电容的定义 超级电容又名电化学电容器，双电层电容器是通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。 二、超级电容有哪些特点 （1）充电速度快，充电几秒-几分钟就可充满； （2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1-50万次，远高于充电电池的充放电使用寿命； （3）功率密度高，可以快速存储释放电荷，可达300W/KG-5000W/KG，相当于电池电量的5-10倍； （4）大电流放电能力强，能量转换效率高，循环过程能量损失小，循环效率≥90%； （5）贮存寿命长，因为充电过程没有化学反应，电极材料相对稳定； （6）低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃，随着温度的降低，锂电池放电性能显著下降；（7）可靠性高。 缺点：成本高，功率密度较高，能量密度低。 法拉（farad），简称“法”，符号是F 1法拉是电容存储1库仑电量时，两极板间电势差是1伏特1F=1C/1V 1库仑是1A电流在1s内输运的电量，即1C=1A·S。 1法拉=1安培·秒/伏特 一个12伏14安时的电瓶放电量=14×3600×1/12=4200法拉（F），图中一个30000F的超级电容的电量相当于7个12伏14安时的电瓶放电量，够大吧。 三、超级电容的种类 按储存电能的机理，超级电容器可分为以下2种：包括双电层电容器和赝电容器。 四、超级电容的用途 超级电容可以广泛应用于辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等不同的应用场景，在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域具有非常广阔的发展前景，特别是在部分应用领域具有非常大的性能优势。 1、电子设备最早应用：例如我们电脑的内存系统、照相机的闪光灯，音响设备后备存储电源。 2、汽车工业中：插电式混合动力汽车中超级电容主要和电池相配合形成智能启停控制系统。（1）超级电容可以迅速高效地吸收电动汽车制动产生的再生动能； （2）加速和爬坡时超级电容为智能启停控制系统电机提供电能，延长了电池的使用寿命。 3、大尺寸超级电容器可用在火车和地铁的刹车制动系统上，可以节省30%的能量。 4、超级电容轻轨列车 超级电容轻轨列车是一种新型电力机车。2012年8月10日，世界第一列超级电容轻轨列车在湖南省株洲市下线。这种新型电力机车最多能运载320人，不再需要沿途架设高压线，停站30秒钟就能快速充满电。列车充电后能高速驶向相距2公里左右的另一个站点，再上下客并充电，如此周而复始。 5、全球首创超级电容储能式现代电车
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。
超级电容器是一种新型的储能装置，具备充放电快、效率高、稳定性好等优点，是一种清洁的绿色能源，是21 世纪的新型绿色能源。超级电容器有很大的市场潜力。通过对超级电容器电极材料进行研究，发现多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能的影响。 目前，用于超级电容器的电极材料主要是碳材料，市场上主要是活性炭材料，因为活性炭的成本较低，且活性炭具有很高的比表面积，这是超级电容器电极材料所必须具备的特点。但是，活性炭的导电性一般，微观结构主要以微孔形式存在，因此在电解液中会有很大的电阻，电解液浸透电极的过程会比较慢，在存储和传输电荷的时候也会比较慢，但是它的成本低，基本可以满足市场的要求，因此被作为市场上电容器的主要材料，其它的碳材料有比活性炭更优越的性能，但是成本较高，所以没有被用作商业化。因此，寻找性能好，成本低的电极材料是当前超级电容器领域的主要研究方向，从而制备出性能优越，成本低，能够广泛应用于市场的超级电容器，具有重大意义。 目前用于研究超级电容器电极材料的碳材料主要有活性炭、炭气凝胶、碳纳米管、玻璃碳、石墨烯、碳纤维以及碳/碳复合材料。碳材料原料低廉，表面积大，适合大规模生产。但是单纯不加修饰碳电极材料没有很高的比电容，还需要对其进行改性等研究。 1、活性炭材料 对于活性炭材料，不同的处理方法，会得到不同比表面积的活性炭，一般表面积可以高达1000～3000m2/g，而且具有不同的空隙，孔径范围宽，生产工艺简单，成本低廉，可以从沥青、植
物硬壳、石油焦、橡胶等各种原材料中得来。是一种已经商品化的超级电容器电极材料。活性炭材料的活化方法多种多样，可以分为物理活化和化学活化两种。 2、炭气凝胶电极材料 炭气凝胶是一种交联结构的网状的碳材料有多孔性，导电性好，表面积大，孔隙率高，孔径分布广，是唯一可以导电的气凝胶，电导率高。密度跨度大，孔隙率好，而且质量较轻，属于非晶态的纳米碳材料，同时，在制备的时候，可以通过调节工艺参数控制其孔径分布和微粒尺度。 3、碳纳米管 碳纳米管这是一种有类似石墨的六边形组成的碳材料，微观上看两端封闭的多层的管子，直径有几十纳米，层间距要比石墨层间距稍大。从超级电容器对电极材料的要求上看，碳纳米管材料是非常适合用来做电极材料的，因为碳纳米管的结构是空管的形状，表面积大，尤其是壁很薄的碳纳米管，比表面积更大，非常有利于双电层电容的储备。碳纳米管要是制成电极时，还会具备特殊的孔，这些孔是由微观状态下，碳纳米管互相缠绕，好似网状结构，管与管之间就形成了孔洞的结构，孔与孔之间都是互相连通的，没有堵死的情况，这在用作电极的时候，对于电解液的流通的很重要的。而且这种由管径互相缠绕得到的孔不会太小，一般都是属中孔，这会使电极的内阻很低，这些都是超级电容器电极所需要具备的。目前对碳纳米管作为超级电容器电极材料的研究主要集中在将它直接用于超级电容器上，或者将
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。
超级电容器发展现状及发展前景分析 超级电容器研究国世界分布图 超级电容器在新能源领域并不是一个陌生的名词。实际上，超级电容器已在该领域历经了几十年的坎坷，虽然它的应用形式同电池不同，但在实际应用上却总被电池取代，此外还面临成本高、技术难度大的劣势。然而，超级电容器在技术上一旦取得突破，将可对新能源产业的发展产生极大的推动力。因此，尽管研发过程困难重重，但攻克它的意义却很重大。 超级电容器的尴尬现状 超级电容器从诞生到现在，已经历了三十多年的发展历程。目前，微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用，例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上，并可预见在该两大领域的未来市场上，超级电容器有着巨大的发展潜力。
超级电容器“全家福” 使用寿命久、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度，这是超级电容器的四大显 著特点，这也使它成为当今世界最值得研究的课题之一。目前，超级电容器的主要研究国 为中、日、韩、法、德、加、美。从制造规模和技术水平来看，亚洲暂时领先。 然而，超级电容器的研发工作一直笼罩在电池(主要为镍氢电池、锂电池)的阴影之下。镍氢电池和锂电池的开发因为可以获得来自政府和大投资商的巨额资金支持，技术交流获 得极大推动，也更容易聚焦全世界的目光。相比之下，超级电容器却很难得到雄厚的资金 支持，技术的进步和发展也就受到很大程度地制约。另外，超级电容器成本高、能量密度 低的现状也与锂电池形成鲜明对比，这使它在很多领域备受冷落。 先驱EEStor公司勇于挑战却惨遭败北 尽管超级电容器已发展多年，但实际生产厂家的数量却少得可怜。一部分厂商面对超 级电容器技术上发育不完全的现状，不敢轻易投资，采取观望策略，期待市场能出现一个 涉足此领域并获得成功的例子。另外一部分厂商则坚信，只要超级电容器的生产成本实现 大幅下降，仅以当前它的快速充放电特性，就可实现快速普及。美国超级电容器生产商EEStor就属于后者。 上世纪90年代，美国超级电容器生产商EEStor为改变超级电容器的市场现状，曾用 好几年的时间将大量财力物力投向如何提高超级电容能量密度的研发上，期望能通过自身
超级电容器的分类 （资料来源：中国联保网）按原理 超级电容器的类型比较多，按不同方式可以分为多种产品，以下作简单介绍。 按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器： 双电层型超级电容器 1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。 2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。 3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料。 4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。 以上电极材料可以制成： 1.平板型超级电容器，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器，可以达到300V以上的工作
电压。 2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。 赝电容型超级电容器 包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAn i、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。 按电解质类型 可以分为水性电解质和有机电解质类型： 水性电解质 1.酸性电解质，多采用36%的H2SO4水溶液作为电解质。
2.碱性电解质，通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质，水作为溶剂。 3.中性电解质，通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质，水作为溶剂，多用于氧化锰电极材料的电解液。 有机电解质 通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质，有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂，电解质在溶剂中接近饱和溶解度。 其他 1.液体电解质超级电容器，多数超级电容器电解质均为液态。 2.固体电解质超级电容器，随着锂离子电池固态电解液的发展，应用于超级电容器的电解质也对凝胶电解质和PEO等固体电解质进行研究。
电容器 电容器通常简称其为电容，用字母C表示。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。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。 相关公式 电容器的电势能计算公式：E=CU^2/2=QU/2 多电容器并联计算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn 多电容器串联计算公式：1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn 三电容器串联C=(C1*C2*C3)/(C1*C2+C2*C3+C1*C3) 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。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)。 容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 μF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 字母表示法：1m=1000 μF 1P2= 1n=1000PF 数字表示法：三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇，第三位数宇表示有效数字后面零的个数，它们的单位都是pF。如：102表示标称容量为1000pF。221表示标称容量为220pF。224表示标称容量为22x10(4)pF。 在这种表示法中有一个特殊情况，就是当第三位数字用"9"表示时，是用有效数宇乘上10的-1次方来表示容量大小。如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=。 允许误差±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如：一瓷片电容为104J表示容量为μF、误差为±5%。 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。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——±%；F——01级——±1%；G——02级——±2%；J——I级——±5%；K——II级——±10%；M——III级——±20%。 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。
超级电容器发展现状及前景分析 一、超级电容器的概念 超级电容器是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源，它是根据电化学双电层理论研制而成的，所以又称双电层电容器。 超级电容器基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般0.5mm以下），再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。 超级电容器实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改变了人们对电容器的传统印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实现电容量0.5-1000F（法），工们电压12-400V，最大放电电流400-2000A。 超级电容器的性能特点： ①．具有法拉级的超大电容量； ②．比脉冲功率比蓄电池高近十倍； ③．充放电循环寿命在十万次以上； ④．能在-40℃-70℃的环境温度中正常使用； ⑤．有超强的荷电保持能力，漏电源非常小； ⑥．充电迅速，使用便捷； ⑦．无污染，真正免维护。 二、超级电容器行业市场分析 超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型，三者在容量上大致归类为小于5F、5F~200F、大于200F，它们由于其特点的不同，运用领域也有所差异。 钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中；而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件；另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。这三种超级电容器在全球和国内的生产规模情况分别见表1和表2 所示。
超级电容器的分类与优缺点分析 摘要：电容器是储存电荷的常用电子器件，在许多电子设备中得到了广泛的运用。由于新时期行业技术的迅速发展，早期的电路结构逐渐被更复杂的电路形式取代，普通的电容器已经满足不了电路运行的需要。为了达到高负荷或超负荷电路运行的需要，国内开始推广使用超级电容器，这种器件在性能上比传统电容器更加优越。文中阐述了电容器的原理、基本功能、优缺点等。 常规电容仅能满足结构简单、负荷较小的电路运行要求，对于大负荷的电路运行则难以起到储存电荷的效果。近年来，超级电容器的推广应用有效地解决了大负荷电路运行的难题，保证了电力电子设备使用性能的正常发挥。 1 超级电容器原理与应用 超级电容器实际上属于电化学元件，引起电荷或电能储存流程可相互逆转，其循环充电的次数达到10万次。凭借多个方面的性能优势，超级电容器的应用范围逐渐扩大，掌握该装置的原理有助于正常的操作使用。 1.1 超级电容器的原理 "双电层原理"是超级电容器的核心，这是由该装置的双电层结构决定的。超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压作用于普通电容器的两个极板时，装置存储电荷的原理是一样的，即正电极与正电荷对应、负电极与负电荷对应。而超级电容器除了这些功能外，若其受到电场作用则会在电解液、电极之间产生相反的电荷，此时正电荷、负电荷分别处于不同的接触面，这种条件下的负荷分布则属于"双电层",原理如图1.因电容器结构组合上的改进，超级电容器的电容储存量极大。此外，如果超级电容器两极板间电势小于电解液的标准电位时，超级电容器则是正常的工作状态，相反则不正常。根据超级电容器原理，其在运用过程中并没有出现化学反应，仅仅是在物理性质上的变化，因而超级电容器的稳定性更加可靠。
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 (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
1 A 金+100 R 黄-220 2 B 灰+30 S 绿-330 3 C 黑0 T 蓝-470 4 G ±30 U 紫-750 5 H 棕-30 ±60 V -1000 6 J ±120 W -1500 7 K ±250 X -2200 8 L 红-80 ±500 Y -3300 9 M ±1000 Z -4700 10 N ±2500 SL +350~-1000 11 P 橙-150 YN -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。 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%。