電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(二)：電容

　　電容（或稱電容量）是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢(shì)差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容器從物理學(xué)上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì)（就像一只水桶一樣，你可以把電荷充存進(jìn)去，在沒(méi)有放電回路的情況下，刨除介質(zhì)漏電自放電效應(yīng)/電解電容比較明顯，可能電荷會(huì)永久存在，這是它的特征），它的用途較廣，它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號(hào)濾波、信號(hào)耦合、諧振、隔直流、能量轉(zhuǎn)換、控制電路等電路中。

　　電容的符號(hào)是C。

　　C=εS/d=εS/4πkd（真空）=Q/U

　　在國(guó)際單位制里，電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)是F，常用的電容單位有毫法（mF）、微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF）（皮法又稱微微法）等，換算關(guān)系是：

　　1法拉（F）= 1000毫法（mF）=1000000微法（μF）

　　1微法（μF）= 1000納法（nF）= 1000000皮法（pF）。

　　電容與電池容量的關(guān)系：

　　1伏安時(shí)=25法拉=3600焦耳

　　1法拉=144焦耳

　　一、 電容器的型號(hào)命名方法

　　國(guó)產(chǎn)電容器的型號(hào)一般由四部分組成（不適用于壓敏、可變、真空電容器）。依次分別

　　代表名稱、材料、分類和序號(hào)。

　　第一部分：名稱，用字母表示，電容器用C。

　　第二部分：材料，用字母表示。

　　第三部分：分類，一般用數(shù)字表示，個(gè)別用字母表示。

　　第四部分：序號(hào)，用數(shù)字表示。

　　用字母表示產(chǎn)品的材料：A-鉭電解、B-聚苯乙烯等非極性薄膜、C-高頻陶瓷、D-鋁電解、E- 其它材料電解、G-合金電解、H-復(fù)合介質(zhì)、I-玻璃釉、J-金屬化紙、L-滌綸等極性有機(jī)薄膜、N-鈮電解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低頻陶瓷、V-云母紙、Y-云母、Z-紙介

　　二、電容器的分類

　　電容的分類方式及種類很多，

　　1、按照結(jié)構(gòu)分三大類：固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。

　　2、按電解質(zhì) 分類有：有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器和空氣介質(zhì)電容器等。

　　3、按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。

　　4、頻旁路：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。

　　5、低頻旁路：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。

　　6、濾波：鋁電解電容器、紙介電容器、復(fù)合紙介電容器、液體鉭電容器。

　　7、調(diào)諧：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。

　　8、高頻耦合：陶瓷電容器、云母電容器、聚苯乙烯電容器。

　　9、低耦合：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。

　　10、小型電容：金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電 容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器。

　　11、基于電容的材料特性，其可分為以下幾大類：

　　1）、鋁電解電容

　　電容容量范圍為0.1μF ～ 22000μF，高脈動(dòng)電流、長(zhǎng)壽命、大容量的不二之選，廣泛應(yīng)用于電源濾波、解藕等場(chǎng)合。

　　2）、薄膜電容

　　電容容量范圍為0.1pF ～ 10μF，具有較小公差、較高容量穩(wěn)定性及極低的壓電效應(yīng)，因此是X、Y 安全電容、EMI/EMC 的首選。

　　3）、鉭電容

　　電容容量范圍為2.2μF ～ 560μF，低等效串聯(lián)電阻（ESR）、低等效串聯(lián)電感（ESL）。脈動(dòng)吸收、瞬態(tài)響應(yīng)及噪聲抑制都優(yōu)于鋁電解電容，是高穩(wěn)定電源的理想選擇。

　　4）、陶瓷電容

　　電容容量范圍為0.5pF ～ 100μF，獨(dú)特的材料和薄膜技術(shù)的結(jié)晶，迎合了當(dāng)今“更輕、更薄、更節(jié)能“的設(shè)計(jì)理念。

　　5）、超級(jí)電容

　　電容容量范圍為0.022F ～ 70F，極高的容值，因此又稱做“金電容”或者“法拉電容”。主要特點(diǎn)是：超高容值、良好的充/放電特性，適合于電能存儲(chǔ)和電源備份。缺點(diǎn)是耐壓較低，工作溫度范圍較窄。

　　三、常用電容器

　　1、 鋁電解電容器

　　用浸有糊狀電解質(zhì)的吸水紙夾在兩條鋁箔中間卷繞而成，薄的化氧化膜作介質(zhì)的電容器。因?yàn)檠趸び袉蜗驅(qū)щ娦再|(zhì)，所以電解電容器具有極性。容量大，能耐受大的脈動(dòng)電流，容量誤差大，泄漏電流大；普通的不適于在高頻和低溫下應(yīng)用，不宜使用在25kHz 以上頻率低頻旁路、信號(hào)耦合、電源濾波。

　　電容量：0.47--10000u

　　額定電壓：6.3--450V

　　主要特點(diǎn)：體積小，容量大，損耗大，漏電大

　　應(yīng)用：電源濾波，低頻耦合，去耦，旁路等

　　2、 鉭電解電容器（CA）鈮電解電容（CN）

　　用燒結(jié)的鉭塊作正極，電解質(zhì)使用固體二氧化錳溫度特性、頻率特性和可靠性均優(yōu)于普

　　通電解電容器，特別是漏電流極小，貯存性良好，壽命長(zhǎng)，容量誤差小，而且體積小，單位體積下能得到最大的電容電壓乘積對(duì)脈動(dòng)電流的耐受能力差，若損壞易呈短路狀態(tài)超小型高可靠機(jī)件中。

　　電容量：0.1--1000u

　　額定電壓：6.3--125V

　　主要特點(diǎn)：損耗、漏電小于鋁電解電容

　　應(yīng)用：在要求高的電路中代替鋁電解電容

　　3、 薄膜電容器

　　結(jié)構(gòu)與紙質(zhì)電容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低損耗塑材作介質(zhì)頻率特性好，介電損

　　耗小不能做成大的容量，耐熱能力差濾波器、積分、振蕩、定時(shí)電路。

　　a 聚酯（滌綸）電容（CL）

　　電容量：40p--4u

　　額定電壓：63--630V

　　主要特點(diǎn)：小體積，大容量，耐熱耐濕，穩(wěn)定性差

　　應(yīng)用：對(duì)穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路

　　b 聚苯乙烯電容（CB）

　　電容量：10p--1u

　　額定電壓：100V--30KV

　　主要特點(diǎn)：穩(wěn)定，低損耗，體積較大

　　應(yīng)用：對(duì)穩(wěn)定性和損耗要求較高的電路

　　c 聚丙烯電容（CBB）

　　電容量：1000p--10u

　　額定電壓：63--2000V

　　主要特點(diǎn)：性能與聚苯相似但體積小，穩(wěn)定性略差

　　應(yīng)用：代替大部分聚苯或云母電容，用于要求較高的電路

　　4、 瓷介電容器

　　穿心式或支柱式結(jié)構(gòu)瓷介電容器，它的一個(gè)電極就是安裝螺絲。引線電感極小，頻率特

　　性好，介電損耗小，有溫度補(bǔ)償作用不能做成大的容量，受振動(dòng)會(huì)引起容量變化特別適于高頻旁路。

　　a 高頻瓷介電容（CC）

　　電容量：1--6800p

　　額定電壓：63--500V

　　主要特點(diǎn)：高頻損耗小，穩(wěn)定性好

　　應(yīng)用：高頻電路

　　b 低頻瓷介電容（CT）

　　電容量：10p--4.7u

　　額定電壓：50V--100V

　　主要特點(diǎn)：體積小，價(jià)廉，損耗大，穩(wěn)定性差

　　應(yīng)用：要求不高的低頻電路

　　5、 獨(dú)石電容器

　　（多層陶瓷電容器）在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以電極槳材料，疊合后一次繞結(jié)成一塊不可分割的整體，外面再用樹脂包封而成小體積、大容量、高可靠和耐高溫的新型電容器，高介電常數(shù)的低頻獨(dú)石電容器也具有穩(wěn)定的性能，體積極小，Q 值高容量誤差較大噪聲旁路、濾波器、積分、振蕩電路。

　　容量范圍：0.5PF--1UF

　　耐壓：二倍額定電壓。

　　電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩(wěn)定，耐高溫耐濕性好等。

　　應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于電子精密儀器。各種小型電子設(shè)備作諧振、耦合、濾波、旁路。

　　6、 紙質(zhì)電容器

　　一般是用兩條鋁箔作為電極，中間以厚度為0.008～0.012mm 的電容器紙隔開(kāi)重疊卷繞而成。制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，能得到較大的電容量。

　　一般在低頻電路內(nèi)，通常不能在高于3～4MHz 的頻率上運(yùn)用。油浸電容器的耐壓比普通紙質(zhì)。電容器高，穩(wěn)定性也好，適用于高壓電路。

　　7、 微調(diào)電容器

　　電容量可在某一小范圍內(nèi)調(diào)整，并可在調(diào)整后固定于某個(gè)電容值。 瓷介微調(diào)電容器的Q 值高，體積也小，通常可分為圓管式及圓片式兩種。 云母和聚苯乙烯介質(zhì)的通常都采用彈簧式東，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性較差。 線繞瓷介微調(diào)電容器是拆銅絲〈外電極〉來(lái)變動(dòng)電容量的，故容量只能