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)長(zhǎng)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
電容符號(hào)
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 **電容、/EMC 的優(yōu)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zui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(shù)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,故容量只能變小,不適合在需反復(fù)調(diào)試的場(chǎng)合使用。
a 空氣介質(zhì)可變電容器
可變電容量:100--1500p
主要特點(diǎn):損耗小,效率高;可根據(jù)要求制成直線式、直線波長(zhǎng)式、直線頻率式及對(duì)數(shù)式等
應(yīng)用:電子儀器,廣播電視設(shè)備等
b 薄膜介質(zhì)可變電容器
可變電容量:15--550p
主要特點(diǎn):體積小,重量輕;損耗比空氣介質(zhì)的大
應(yīng)用:通訊,廣播接收機(jī)等
c 薄膜介質(zhì)微調(diào)電容器
可變電容量:1--29p
主要特點(diǎn):損耗較大,體積小
應(yīng)用:收錄機(jī),電子儀器等電路作電路補(bǔ)償
d 陶瓷介質(zhì)微調(diào)電容器
可變電容量:0.3--22p
主要特點(diǎn):損耗較小,體積較小
應(yīng)用:精密調(diào)諧的高頻振蕩回路
8、 陶瓷電容器
用高介電常數(shù)的電容器陶瓷〈鈦酸鋇一氧化鈦〉擠壓成圓管、圓片或圓盤(pán)作為介質(zhì),并用燒滲法將銀鍍?cè)谔沾缮献鳛殡姌O制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。 具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器,用于高穩(wěn)定振蕩回路中,作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用,或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場(chǎng)合〈包括高頻在內(nèi)〉。這種電容器不宜使用在脈沖電路中,因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。高頻瓷介電容器適用于高頻電路。
9、 玻璃釉電容器(CI)
由一種濃度適于噴涂的特殊混合物噴涂成薄膜而成,介質(zhì)再以銀層電極經(jīng)燒結(jié)而成“獨(dú)石”結(jié)構(gòu)性能可與云母電容器媲美,能耐受各種氣候環(huán)境,一般可在200℃或更高溫度下工作,額定工作電壓可達(dá)500V,損耗tgδ0.0005~0.008
電容量:10p--0.1u
額定電壓:63--400V
主要特點(diǎn):穩(wěn)定性較好,損耗小,耐高溫(200 度)
應(yīng)用:脈沖、耦合、旁路等電路
四、電容器主要特性參數(shù)
1、 標(biāo)稱電容量和允許偏差
標(biāo)稱電容量是標(biāo)志在電容器上的電容量。
電容器實(shí)際電容量與標(biāo)稱電容量的偏差稱誤差,在允許的偏差范圍稱精度。
精度等級(jí)與允許誤差對(duì)應(yīng)關(guān)系:00(01)-±1%、0(02)-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-(+20%-10%)、Ⅴ-(+50%-20%)、Ⅵ-(+50%-30%)
一般電容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí),電解電容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí),根據(jù)用途選取。
2、額定電壓
在zui低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的zui高直流電壓有效值,一般直接標(biāo)注在電容器外殼上,如果工作電壓超過(guò)電容器的耐壓,電容器擊穿,造成不可修復(fù)的長(zhǎng)久損壞。
3、絕緣電阻
直流電壓加在電容上,并產(chǎn)生漏電電流,兩者之比稱為絕緣電阻。
當(dāng)電容較小時(shí),主要取決于電容的表面狀態(tài),容量〉0.1uf 時(shí),主要取決于介質(zhì)的性能,絕緣電阻越大越好。
電容的時(shí)間常數(shù):為恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)大容量電容的絕緣情況而引入了時(shí)間常數(shù),他等于電容的絕緣電阻與容量的乘積。
4、損耗
電容在電場(chǎng)作用下,在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值,電容的損耗主要由介質(zhì)損耗,電導(dǎo)損耗和電容所有金屬部分的電阻所引起的。
在直流電場(chǎng)的作用下,電容器的損耗以漏導(dǎo)損耗的形式存在,一般較小,在交變電場(chǎng)的作用下,電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān),而且與周期性的極化建立過(guò)程有關(guān)。
5、頻率特性
隨著頻率的上升,一般電容器的電容量呈現(xiàn)下降的規(guī)律。