薄膜电容器基本知识(customer)
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2016/7/1
法拉电子技术中心
3
一、基本概念
电容器的分类
按介质分类： 有机介质电容器 塑料薄膜、纸介、漆膜、复合介质 PET、OPP、PEN、PPS、PS、PC 无机介质电容器 瓷介、云母、玻璃膜及玻璃釉 高频瓷、 铁电瓷、 半导体瓷 电解电容器 铝电解、钽电解、铌电解 液体铝电解、固体铝电解、无极性电解 目前主要产品有陶瓷电容器、塑料薄膜电容器、电解电容器三大类。
2016/7/1 法拉电子技术中心 30
三、薄膜电容器的选用
1.根据用途或电路原理确定电容器的类型： 1.1直流回路：选用通用类薄膜电容器。 低电压：盒式、高性能：CL23B、CL23/大间距 浸渍型、小型化：CL21X 廉价：CL11 容量稳定：CBB21、CBB13、CH11 高精密：CBB71、CBB72、CBB70 表面安装：CLN51、CBS52 中高压：体积小：CL21、CL20 容量稳定：CBB21、CBB81 表面安装：CLN51、
P — 有功功率（电容器的损耗功率） Pc— 无功功率 （电容器贮存的功率）。
2016/7/1
法拉电子技术中心
13
电容器的损耗
二.电容器损耗与外界因素的关系
1. 电容器损耗与频率关系 Ø 极性介质电容器，在低频和中频范围内 电容器的损耗由介质和辅助介质决定的，一般情 况下电导损耗发生在低频范围内，极化损耗发生 在中频范围内。在高频范围内损耗主要是金属部 分所引起。 Ø 非极性介质电容器，在低频时损耗主要是 由介质的电导损耗决定的，在高频时的损耗是由 金属部分的损耗决定的。
2016/7/1 法拉电子技术中心 17
绝缘电阻
2. 绝缘电阻随温度的升高而下降 绝缘电阻与温度的关系基本符合介质的体积电 阻与 温度的关系。测试绝缘电阻一般在：20±5℃ 即 lgR1 = lgR0– β （t1-t0 ） R1为温度t1时的绝缘电阻值 R0为温度t0时的绝缘电阻值 聚酯电容器的β = 0.03 ～ 0.035 聚丙烯电容器的β = 0.03 ～ 0.04
薄膜电容器基础知识
潘启平
2016/7/1
法拉电子技术中心
1
培训主要内容
一、基本概念 二、表征电容器的特性参数 三、电容器的选用
2016/7/1
法拉电子技术中心
2
一、基本概念
1、标称容量与允许偏差
电容量的单位：F、μF、nF、pF。 1F=106μF=109nF=1012pF 1μF=103nF=106pF 1nF=103pF 三位数表示法：ABC=AB×10CpF。 如:104、223 符号法：4p7、3n3、15n、6μ 8
US 标准
2016/7/1
箔式 2UR
法拉电子技术中心
金属化 1.4 ～ 1.6UR
24
电容器的耐电压
Ø 击穿电压与额定工作电压 击穿电压与额定电压的比值取决于设计和工艺， 各厂产品的安全系数不一样。击穿电压是指产品的 极限电压，属于破坏性实验。
2016/7/1
法拉电子技术中心
25
电容器的吸收现象
△C/C=（C2-C1)/C1×100% C1 —— 室温（20 ℃）时的电容量 C2 —— 上限（或下限）类别温度时的电容量 ☆ △C/C只适用容量随温度变化比较大的电容器。
2016/7/1
法拉电子技术中心
29
电容器的阻抗频率特性
电容器的阻抗：在交流电路中，电容器的阻抗为： Z
1 Z (r rm) ( L) 2 C
Q C U
2016/7/1
法拉电子技术中心
11
容量频率特性
非极性介质的介电常数几乎与频率无关，电容器 的容量频率特性好；而极性介质的介电常数随 频率变化较大，其电容的容量频率特性较差。
△C/C (%)
0 -3
注:
聚酯薄膜 聚丙烯薄膜 0.1
1
10
100KHZ
f
2016/7/1
法拉电子技术中心
12
法拉电子技术中心
5
一、基本概念
薄膜电容器的分类（按用途） 通用 交流与脉冲
用于以直流分量为主的电路场合。 如：耦合、旁路、滤波....
用于以交流或脉冲电压分量为主的电路场合，可 以承受较大的交流或脉冲电流。 如：行逆程高压、S校正、尖峰吸收.... 用于电源电路，抑制电磁干扰，提高整机的 CE 特性。 跨线：X1\X2\X3；接地：Y1\Y2\Y3\Y4
法拉电子技术部
4
一、基本概念
我司主要用的两种薄膜介质的对比
高频损耗极低，电容量稳定性很高，负 温度系数较小，绝缘电阻极高，介质吸 聚丙烯膜 收系数极低，自愈性好，介电强度高， 吸水率低。
工作温度范围宽，介电常数高，电容量 稳定性高，正温度系数，绝缘电阻高， 自愈性好,容积比高。
聚酯膜
2016/7/1
2
ESR
从图中可以看出，当频率增加时， f0 f 容抗随频率的增加而降低，感抗 随频率的增加而增加， z —f 电容器的阻抗频率特性 关系呈现U型特性。当f = f0时， ＝r+rm，即ESR。在f0附近出现容量的假象增大。 ☆ 当f＞f0时，电容器已不具有容抗性质，而呈现感抗，这 时电容器已失去作用。因此，电容器的工作频率应远比谐振 频率f0低。
电容器损耗
3. 电容器损耗与电压关系，一般来讲电压对损 耗影响很小，但当电压足够高引起气隙电离时将 致使损耗增大。 4. 潮湿对电容器损耗的影响，在潮湿环境中， 电容器表面逐渐凝结水份使漏导电流增大，导致 损耗增大。同时水份进入电容器内部还会对金属 化层起氧化和腐蚀作用，致使损耗增大，为了防 止这种影响，电容器必须加强防潮。
2016/7/1
法拉电子技术中心
20
绝缘电阻
额定电压（V） < 100 ≥ 100 测试电压（V） 10 100
≥ 500
5wk.baidu.com0
2016/7/1
法拉电子技术中心
21
绝缘电阻
4. 绝缘电阻与湿度的关系 电容器介质及辅助材料受潮后，绝缘电阻将 明显下降。
2016/7/1
法拉电子技术中心
22
电容器的耐电压
2016/7/1 法拉电子技术中心 14
电容器损耗
2. 电容器损耗与温度关系，电容器损耗的温度特 性主要取决于介质的损耗曲线。 OPP
tgδ （×10-4）
140 120 100 80 60 40 20
PET
0
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
T(℃)
15
2016/7/1
法拉电子技术中心
2016/7/1 法拉电子技术中心 31
1、 所谓吸收现象，就是由于介质的缓慢极化而 使电容器在充放电过程中产生的时间滞后现象。也 就是要求它立即充满电，它没有充满；要求它完全 释放掉电荷，它没有释放完。
☆
极化的定义：在外加电场的作用下，电介质内 部沿电场方向出现宏观偶极矩，在电介质表面出现 束缚电荷，这就是电介质的极化。
2、吸收系数：
☆
2016/7/1
法拉电子技术中心
18
绝缘电阻
T 0.1T 10G
OPP PET
G
0 20 40 60 80 100 T(℃)
绝缘电阻随温度变化
2016/7/1 法拉电子技术中心 19
绝缘电阻
绝缘电阻与测量电压的关系 电容器绝缘电阻与外加电压的关系主要取决 于介质的绝缘电阻与电压的关系。在产品标准中规 定了测试电压。 3.
Ka越小越好，说明电容器能越快完成充放电 过程。
2016/7/1
法拉电子技术中心
26
电容器的温度特性
1、类别温度范围 1) 定义： 电容器能连续工作的环境温度范围，即类 别温度范围。也就是说电容器应在某一最低环境 温度（下限类别温度）和某一最高环境温度（上 限类别温度）之间工作。 ☆上限类别温度等级有：+40℃、 +55℃、 +70℃、 +85℃、 +100℃、 +125℃、 +200℃、 +250℃等； ☆下限类别温度等级有：-10 ℃、 -25 ℃、 -40 ℃、 -55 ℃、 -65 ℃等。
用于要求电容量精确、稳定、温度系数小的场合。 如：定时、振荡、积分。 工作于交流电源。 如：电机起动、功率因数补偿....
法拉电子技术中心 6
抑制电源 电磁干扰
精 密
交 流
2016/7/1
一、基本概念
我司电容器几种的结构（外部）
浸渍型 液体/粉末/简装 塑料外壳 金属外壳 设计灵活 外观一致性好 插件直通率高 体积小 易插件 排版密度高 结构稳定 节省高度空间
封装
盒 式 裸装 径 向 轴 向
引出方 式
浸树脂 加套管 成型 编带 圆柱形 扁平型
法拉电子技术中心
2016/7/1
7
一、基本概念
电容器内部结构
1、卷绕型 1 ）有感绕法：一般采用铝箔作极板，引出线 或引出片在卷绕过程中直接点焊在铝箔电 极上；如：CL11、CH11、CBB11。
2016/7/1
法拉电子技术中心
2016/7/1
法拉电子技术中心
27
2、温度特性
1）电容量的温度系数αc ：当温度每变化一度时， 电容量的相对变化值。 1 dc c * C dt （1/ ℃）
☆ 在实际中，通常希望知道某一温度范围内的αc ，
为此工程上常用下式表示： C 2 C 1 c C 1( t 2 t 1 )
一. 电容器的电压参数
Ø 额定工作电压：指电容器在一定的期限内能可 靠工作的电压，额定工作电压除决定于介质外，还 与电容器结构和使用的环境条件有关。频率、温度 上升，耐电压下降。 Ø 试验电压：为保证电容器的质量，要剔除那些 有明显缺陷及击穿电压低的产品，选择合适的测试 电压。
2016/7/1
法拉电子技术中心
8
一、基本概念
电容器内部结构
2）无感绕法：其极板有箔式（如CBB13) 或金属化电极 ( 如CL21、 CBB21、MKP21等）等。这种结构，在卷绕 后，经端面喷金或预焊后，将同一极板各匝之间短路， 使电流流动的途径是沿着极板的宽度方向而不是长度方 向，缩短了电流流经的路程，从而降低了电容器的电感 和损耗。 2、叠片型：这是一种新型的无感电容，性能优越，易于 生产自动化。如：CL23B、CL25、表面安装电容器。
（1/ ℃）
C1 —— 室温t1时的电容量； C2 —— 上限类别温度t2时的电容量 ☆ αc 一般很小，常以10-6/ ℃为单位，即ppm/ ℃ ☆ αc 有正（如：PET）、有负（如： OPP )
2016/7/1
法拉电子技术中心
28
2) 电容量的温度特性 △C/C：指在类别温度范围内给定的一个 温度范围所出现的电容量最大可逆变化。
2016/7/1
法拉电子技术中心
9
二、电容器的特性参数
1、电容量 2、电容器损耗 3、绝缘电阻 4、耐电压 5、电容器的吸收现象 6、温度系数 7、电容器阻抗频率特性
2016/7/1
法拉电子技术中心
10
二、电容器的特性参数
1. 电容量
电容器的电容量就是表征电容器贮存电荷能力 的参数，它在数值上等于极板上贮存的电 荷量Q 与极板上所加的电压U之比，即：
23
电容器的耐电压
二. 额定工作电压（UR）、试验电压（US） 和击 穿电压（UJ）之间的关系
Ø 试验电压与额定工作电压关系 试验电压必须选择得当，选的过高会使原来 正常的电容器受到损伤。造成隐患，降低可靠性， 而选的过低又可能使一些有明显缺陷的产品不能剔 除。 试验电压与额定电压的关系一般如下表:
2016/7/1
法拉电子技术中心
16
绝缘电阻
U 1. 电容器的绝缘电阻 R IL
U— 电容器上所加的电压（V） IL— 漏电流（μA） R— 绝缘电阻（MΩ ）
电容器的时间常数
在评价大容量电容器的绝缘电阻时，引入一个与电容器几何尺寸无 关的参数——时间常数。 τ= RC 式中， τ— 电容器的时间常数（ MΩ ． μ F）或（s)； R— 绝缘电阻（ MΩ ）； C— 电容量（μ F） 绝缘电阻与测量时间的关系：电容器的充电电流是随时间增加而下降的， 须经过相当长的时间才能达到一个稳定的数值，即漏电流。但这样测量的 时间要很长，生产上是不允许的。为了统一，标准中规定测量时间为1分钟。
电容器的特性参数
一. 电容器损耗 1、定义：在电场作用下，单位时间内因发热而消耗掉的能
量叫电容器的损耗。 2、 理想的电容器能把从电源中得到的能量，全部贮存在电 容器中；而实际中的电容器，在电路中都要消耗一定的能 量，即：把电容器中所贮存的一部分电能转变成热能，这 部分热能一方面使电容器发热，温度升高；另一方面通过 电容器表面散发到周围的环境中去。 3、一般用损耗角正切值tgδ表征： P tg δ Pc
2016/7/1
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一、基本概念
电容器的分类
按介质分类： 有机介质电容器 塑料薄膜、纸介、漆膜、复合介质 PET、OPP、PEN、PPS、PS、PC 无机介质电容器 瓷介、云母、玻璃膜及玻璃釉 高频瓷、 铁电瓷、 半导体瓷 电解电容器 铝电解、钽电解、铌电解 液体铝电解、固体铝电解、无极性电解 目前主要产品有陶瓷电容器、塑料薄膜电容器、电解电容器三大类。
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三、薄膜电容器的选用
1.根据用途或电路原理确定电容器的类型： 1.1直流回路：选用通用类薄膜电容器。 低电压：盒式、高性能：CL23B、CL23/大间距 浸渍型、小型化：CL21X 廉价：CL11 容量稳定：CBB21、CBB13、CH11 高精密：CBB71、CBB72、CBB70 表面安装：CLN51、CBS52 中高压：体积小：CL21、CL20 容量稳定：CBB21、CBB81 表面安装：CLN51、
P — 有功功率（电容器的损耗功率） Pc— 无功功率 （电容器贮存的功率）。
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电容器的损耗
二.电容器损耗与外界因素的关系
1. 电容器损耗与频率关系 Ø 极性介质电容器，在低频和中频范围内 电容器的损耗由介质和辅助介质决定的，一般情 况下电导损耗发生在低频范围内，极化损耗发生 在中频范围内。在高频范围内损耗主要是金属部 分所引起。 Ø 非极性介质电容器，在低频时损耗主要是 由介质的电导损耗决定的，在高频时的损耗是由 金属部分的损耗决定的。
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绝缘电阻
2. 绝缘电阻随温度的升高而下降 绝缘电阻与温度的关系基本符合介质的体积电 阻与 温度的关系。测试绝缘电阻一般在：20±5℃ 即 lgR1 = lgR0– β （t1-t0 ） R1为温度t1时的绝缘电阻值 R0为温度t0时的绝缘电阻值 聚酯电容器的β = 0.03 ～ 0.035 聚丙烯电容器的β = 0.03 ～ 0.04
薄膜电容器基础知识
潘启平
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1
培训主要内容
一、基本概念 二、表征电容器的特性参数 三、电容器的选用
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2
一、基本概念
1、标称容量与允许偏差
电容量的单位：F、μF、nF、pF。 1F=106μF=109nF=1012pF 1μF=103nF=106pF 1nF=103pF 三位数表示法：ABC=AB×10CpF。 如:104、223 符号法：4p7、3n3、15n、6μ 8
US 标准
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箔式 2UR
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金属化 1.4 ～ 1.6UR
24
电容器的耐电压
Ø 击穿电压与额定工作电压 击穿电压与额定电压的比值取决于设计和工艺， 各厂产品的安全系数不一样。击穿电压是指产品的 极限电压，属于破坏性实验。
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25
电容器的吸收现象
△C/C=（C2-C1)/C1×100% C1 —— 室温（20 ℃）时的电容量 C2 —— 上限（或下限）类别温度时的电容量 ☆ △C/C只适用容量随温度变化比较大的电容器。
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电容器的阻抗频率特性
电容器的阻抗：在交流电路中，电容器的阻抗为： Z
1 Z (r rm) ( L) 2 C
Q C U
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11
容量频率特性
非极性介质的介电常数几乎与频率无关，电容器 的容量频率特性好；而极性介质的介电常数随 频率变化较大，其电容的容量频率特性较差。
△C/C (%)
0 -3
注:
聚酯薄膜 聚丙烯薄膜 0.1
1
10
100KHZ
f
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12
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5
一、基本概念
薄膜电容器的分类（按用途） 通用 交流与脉冲
用于以直流分量为主的电路场合。 如：耦合、旁路、滤波....
用于以交流或脉冲电压分量为主的电路场合，可 以承受较大的交流或脉冲电流。 如：行逆程高压、S校正、尖峰吸收.... 用于电源电路，抑制电磁干扰，提高整机的 CE 特性。 跨线：X1\X2\X3；接地：Y1\Y2\Y3\Y4
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4
一、基本概念
我司主要用的两种薄膜介质的对比
高频损耗极低，电容量稳定性很高，负 温度系数较小，绝缘电阻极高，介质吸 聚丙烯膜 收系数极低，自愈性好，介电强度高， 吸水率低。
工作温度范围宽，介电常数高，电容量 稳定性高，正温度系数，绝缘电阻高， 自愈性好,容积比高。
聚酯膜
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2
ESR
从图中可以看出，当频率增加时， f0 f 容抗随频率的增加而降低，感抗 随频率的增加而增加， z —f 电容器的阻抗频率特性 关系呈现U型特性。当f = f0时， ＝r+rm，即ESR。在f0附近出现容量的假象增大。 ☆ 当f＞f0时，电容器已不具有容抗性质，而呈现感抗，这 时电容器已失去作用。因此，电容器的工作频率应远比谐振 频率f0低。
电容器损耗
3. 电容器损耗与电压关系，一般来讲电压对损 耗影响很小，但当电压足够高引起气隙电离时将 致使损耗增大。 4. 潮湿对电容器损耗的影响，在潮湿环境中， 电容器表面逐渐凝结水份使漏导电流增大，导致 损耗增大。同时水份进入电容器内部还会对金属 化层起氧化和腐蚀作用，致使损耗增大，为了防 止这种影响，电容器必须加强防潮。
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绝缘电阻
额定电压（V） < 100 ≥ 100 测试电压（V） 10 100
≥ 500
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绝缘电阻
4. 绝缘电阻与湿度的关系 电容器介质及辅助材料受潮后，绝缘电阻将 明显下降。
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电容器的耐电压
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电容器损耗
2. 电容器损耗与温度关系，电容器损耗的温度特 性主要取决于介质的损耗曲线。 OPP
tgδ （×10-4）
140 120 100 80 60 40 20
PET
0
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
T(℃)
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1、 所谓吸收现象，就是由于介质的缓慢极化而 使电容器在充放电过程中产生的时间滞后现象。也 就是要求它立即充满电，它没有充满；要求它完全 释放掉电荷，它没有释放完。
☆
极化的定义：在外加电场的作用下，电介质内 部沿电场方向出现宏观偶极矩，在电介质表面出现 束缚电荷，这就是电介质的极化。
2、吸收系数：
☆
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绝缘电阻
T 0.1T 10G
OPP PET
G
0 20 40 60 80 100 T(℃)
绝缘电阻随温度变化
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绝缘电阻
绝缘电阻与测量电压的关系 电容器绝缘电阻与外加电压的关系主要取决 于介质的绝缘电阻与电压的关系。在产品标准中规 定了测试电压。 3.
Ka越小越好，说明电容器能越快完成充放电 过程。
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电容器的温度特性
1、类别温度范围 1) 定义： 电容器能连续工作的环境温度范围，即类 别温度范围。也就是说电容器应在某一最低环境 温度（下限类别温度）和某一最高环境温度（上 限类别温度）之间工作。 ☆上限类别温度等级有：+40℃、 +55℃、 +70℃、 +85℃、 +100℃、 +125℃、 +200℃、 +250℃等； ☆下限类别温度等级有：-10 ℃、 -25 ℃、 -40 ℃、 -55 ℃、 -65 ℃等。
用于要求电容量精确、稳定、温度系数小的场合。 如：定时、振荡、积分。 工作于交流电源。 如：电机起动、功率因数补偿....
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抑制电源 电磁干扰
精 密
交 流
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一、基本概念
我司电容器几种的结构（外部）
浸渍型 液体/粉末/简装 塑料外壳 金属外壳 设计灵活 外观一致性好 插件直通率高 体积小 易插件 排版密度高 结构稳定 节省高度空间
封装
盒 式 裸装 径 向 轴 向
引出方 式
浸树脂 加套管 成型 编带 圆柱形 扁平型
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一、基本概念
电容器内部结构
1、卷绕型 1 ）有感绕法：一般采用铝箔作极板，引出线 或引出片在卷绕过程中直接点焊在铝箔电 极上；如：CL11、CH11、CBB11。
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2、温度特性
1）电容量的温度系数αc ：当温度每变化一度时， 电容量的相对变化值。 1 dc c * C dt （1/ ℃）
☆ 在实际中，通常希望知道某一温度范围内的αc ，
为此工程上常用下式表示： C 2 C 1 c C 1( t 2 t 1 )
一. 电容器的电压参数
Ø 额定工作电压：指电容器在一定的期限内能可 靠工作的电压，额定工作电压除决定于介质外，还 与电容器结构和使用的环境条件有关。频率、温度 上升，耐电压下降。 Ø 试验电压：为保证电容器的质量，要剔除那些 有明显缺陷及击穿电压低的产品，选择合适的测试 电压。
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一、基本概念
电容器内部结构
2）无感绕法：其极板有箔式（如CBB13) 或金属化电极 ( 如CL21、 CBB21、MKP21等）等。这种结构，在卷绕 后，经端面喷金或预焊后，将同一极板各匝之间短路， 使电流流动的途径是沿着极板的宽度方向而不是长度方 向，缩短了电流流经的路程，从而降低了电容器的电感 和损耗。 2、叠片型：这是一种新型的无感电容，性能优越，易于 生产自动化。如：CL23B、CL25、表面安装电容器。
（1/ ℃）
C1 —— 室温t1时的电容量； C2 —— 上限类别温度t2时的电容量 ☆ αc 一般很小，常以10-6/ ℃为单位，即ppm/ ℃ ☆ αc 有正（如：PET）、有负（如： OPP )
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2) 电容量的温度特性 △C/C：指在类别温度范围内给定的一个 温度范围所出现的电容量最大可逆变化。
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9
二、电容器的特性参数
1、电容量 2、电容器损耗 3、绝缘电阻 4、耐电压 5、电容器的吸收现象 6、温度系数 7、电容器阻抗频率特性
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10
二、电容器的特性参数
1. 电容量
电容器的电容量就是表征电容器贮存电荷能力 的参数，它在数值上等于极板上贮存的电 荷量Q 与极板上所加的电压U之比，即：
23
电容器的耐电压
二. 额定工作电压（UR）、试验电压（US） 和击 穿电压（UJ）之间的关系
Ø 试验电压与额定工作电压关系 试验电压必须选择得当，选的过高会使原来 正常的电容器受到损伤。造成隐患，降低可靠性， 而选的过低又可能使一些有明显缺陷的产品不能剔 除。 试验电压与额定电压的关系一般如下表:
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绝缘电阻
U 1. 电容器的绝缘电阻 R IL
U— 电容器上所加的电压（V） IL— 漏电流（μA） R— 绝缘电阻（MΩ ）
电容器的时间常数
在评价大容量电容器的绝缘电阻时，引入一个与电容器几何尺寸无 关的参数——时间常数。 τ= RC 式中， τ— 电容器的时间常数（ MΩ ． μ F）或（s)； R— 绝缘电阻（ MΩ ）； C— 电容量（μ F） 绝缘电阻与测量时间的关系：电容器的充电电流是随时间增加而下降的， 须经过相当长的时间才能达到一个稳定的数值，即漏电流。但这样测量的 时间要很长，生产上是不允许的。为了统一，标准中规定测量时间为1分钟。
电容器的特性参数
一. 电容器损耗 1、定义：在电场作用下，单位时间内因发热而消耗掉的能
量叫电容器的损耗。 2、 理想的电容器能把从电源中得到的能量，全部贮存在电 容器中；而实际中的电容器，在电路中都要消耗一定的能 量，即：把电容器中所贮存的一部分电能转变成热能，这 部分热能一方面使电容器发热，温度升高；另一方面通过 电容器表面散发到周围的环境中去。 3、一般用损耗角正切值tgδ表征： P tg δ Pc