电子设计基础(二)：电容

　　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、能量转换、控制电路等电路中。

　　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）。

　　电容与电池容量的关系：

　　1伏安时=25法拉=3600焦耳

　　1法拉=144焦耳

　　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

　　电容的分类方式及种类很多，

　　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。

　　11、基于电容的材料特性，其可分为以下几大类：

　　1）、铝电解电容

　　电容容量范围为0.1μF ～ 22000μF，高脉动电流、长寿命、大容量的不二之选，广泛应用于电源滤波、解藕等场合。

　　2）、薄膜电容

　　电容容量范围为0.1pF ～ 10μF，具有较小公差、较高容量稳定性及极低的压电效应，因此是X、Y 安全电容、EMI/EMC的首选。

　　3）、钽电容

　　电容容量范围为2.2μF ～ 560μF，低等效串联电阻（ESR）、低等效串联电感（ESL）。脉动吸收、瞬态响应及噪声抑制都优于铝电解电容，是高稳定电源的理想选择。

　　4）、陶瓷电容

　　电容容量范围为0.5pF ～ 100μF，独特的材料和薄膜技术的结晶，迎合了当今“更轻、更薄、更节能“的设计理念。

　　5）、超级电容

　　电容容量范围为0.022F ～ 70F，极高的容值，因此又称做“金电容”或者“法拉电容”。主要特点是：超高容值、良好的充/放电特性，适合于电能存储和电源备份。缺点是耐压较低，工作温度范围较窄。

　　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

　　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

　3、 薄膜电容器

　　结构与纸质电容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质频率特性好，介电损

　　耗小不能做成大的容量，耐热能力差滤波器、积分、振荡、定时电路。

　　a 聚酯（涤纶）电容（CL）

　　电容量：40p--4u

　　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

　　b 聚苯乙烯电容（CB）

　　电容量：10p--1u

　　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

　　c 聚丙烯电容（CBB）

　　电容量：1000p--10u

　　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、 瓷介电容器

　　穿心式或支柱式结构瓷介电容器，它的一个电极就是安装螺丝。引线电感极小，频率特

　　性好，介电损耗小，有温度补偿作用不能做成大的容量，受振动会引起容量变化特别适于高频旁路。

　　a 高频瓷介电容（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

　　b 低频瓷介电容（CT）

　　电容量：10p--4.7u

　　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

　5、 独石电容器

　　（多层陶瓷电容器）在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极桨材料，叠合后一次绕结成一块不可分割的整体，外面再用树脂包封而成小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型电容器，高介电常数的低频独石电容器也具有稳定的性能，体积极小，Q 值高容量误差较大噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路。

　　容量范围：0.5PF--1UF

　　耐压：二倍额定电压。

　　电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。

　　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。

　6、 纸质电容器

　　一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008～0.012mm 的电容器纸隔开重叠卷绕而成。制造工艺简单，价格便宜，能得到较大的电容量。

　　一般在低频电路内，通常不能在高于3～4MHz 的频率上运用。油浸电容器的耐压比普通纸质。电容器高，稳定性也好，适用于高压电路。

　7、 微调电容器

　　电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值。 瓷介微调电容器的Q 值高，体积也小，通常可分为圆管式及圆片式两种。 云母和聚苯乙烯介质的通常都采用弹簧式东，结构简单，但稳定性较差。 线绕瓷介微调电容器是拆铜丝〈外电极〉来变动电容量的，故容量只能