电容基础知识及设计选用规范

电容基础知识及设计选用规范

一、电容器概述

电容器是由两个金属电极中间夹一层电介质构成的电子元件。在两个电极间加电压时，电极上就储存电荷，所以电容器也可理解为充放电荷的电子元件。电容器储存电荷量的多少，取决于电容器的电容量，电容量在数值上是等于一个导电极板上的电荷量与两块极板之间的电位差之比。即C=Q/U

其中：Q为一个极板上的电荷量，单位C，U为两块极板之间的电位差，单位V，C为电容量，单位F。

电容量是电容器的基本参数之一，它与电容器极板的有效面积、绝缘介质的介电常数、极板之间的距离有关。电介质介电常数越大，电容器两个极板的有效面积越大，电容量就越大。当电容器两个极板间的距离越远，电容量也就越小。

二、电容的分类和作用

电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同：

按结构和容量是否可调可分为：固定电容，可变电容，微调（半可调）电容。

按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容和电解电容。

按极性分为：有极性电容和无极性电容。我们最常见到的就是电解电容。

电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐

1、瓷介电容器

瓷介电容器是以陶瓷材料为介质，并在其表面烧渗上银层作为电极的电容器。由于陶瓷材料具有优异的电气性能，同时材料来源丰富，价格低廉，因此由它制作的瓷介电容器品种越来越多，应用也越来越广。

瓷介电容器有很多优点：因陶瓷材料的介电系数较大，电容量就大，所以体积可以做得很小，稳定性好；具有优良的绝缘性能；其温度系数范围很宽，可制成不同温度系数的电容器；在电路中作为温度补偿电容器，结构简单，原料丰富，便于大量生产。

它的缺点是机械强度低，易碎易裂。

瓷介电容器按电压和功率可分为低压低功率型和高压高功率型2种。

低压低功率瓷介电容器按所用的材料性能及特点可分为Ⅰ型及Ⅱ型两种。Ⅰ型（CC）的特点是介质损耗较低，电容量对温度、频率、电压和时间的稳定性都比较高，常用于高频电路。Ⅱ型的特点是体积小，稳定性差，介质损耗大，常用于低频电路。

瓷介电容器按外形结构可分为片形、管形、穿芯形、支柱形和独石形，另外，还有鼓形、瓶形、板形和筒形。

常用的一般为片形。

a、低压低功率瓷介电容器有以下几种：

CC1型圆片形高频瓷介电容器：该产品适用于谐振回路及其他电路作温度补偿、耦合回隔直流用。

CT1型圆片形瓷介电容器：适用于旁路、耦合及滤波电路中。

CC01型圆片形瓷介电容器：适用于谐振回路及其他回路中作温度补偿、耦合或隔直流用。

CT01型圆片形瓷介电容器：供半导体电路使用，适用于作旁路、耦合和滤波电容，特别适合在收音机、录音机和电视机中使用。

CC10型超高频瓷介电容器：可在电子设备中供频率不超过500MHz的高频电路使用。CC11、CT11型无引线圆片瓷介电容器：该产品具有使用工作频率高、电容量稳定的特点，适用于电视调谐及其他电子设备的谐振电路。

b、高压高功率瓷介电容器：有CC82、CT82型圆片形高压瓷介电容器，CC82型适合在低损耗、电压较高、功率不大的电路中使用；CT82型适合在高压、旁路、耦合电路中使用。

2、电解电容器

电解电容器的介质是一层极薄的附着在金属极板上的氧化膜。金属极板为铝、钽、铌等，附着有氧化膜的金属极片为阳极，阴极则是液体、半液体或胶状的电解液。电解液除了作为阴极外，还起到修补氧化膜介质的作用。而电解电容的一些性质主要取决于氧化膜和电解液。

电解电容器虽然具有极性，但在结构和工艺上采用一定的措施后，也可以制造出无极性的或用于交流的电解电容器。

a、铝电解电容器

铝电解电容器采用铝箔作电极，正极表面生成的氧化铝为介质，电解质为负极。是把附有氧化膜的铝箔和浸有电解液的衬底纸与阴极箔叠在一起卷绕而成。

b、钽电解电容器

铝电解电容器的介质氧化膜容易被腐蚀，寿命和可靠性都受到影响。而钽电解电容器则由于金属钽和作为介质的氧化钽的化学稳定性很高，因而寿命长，可靠性高。

c、双极性电解电容器

电解电容器一般只能勇于直流或含有少量交流成分的脉动电路中。若在极性经常变换的电路中，必须使用双极性电解电容。它在结构上与一般电解电容器不同，是将铝电解电容器的负极箔也换成正极箔组成。实质上它是两个电解电容背靠背地串联组成。所以它又称为无极性电解电容，可承受较低的纯交流电压，在单相交流电动机的启动电路中用得很多。

2、薄膜电容器

薄膜电容器由介质、电极、电极过渡、引出线、封装、印章标志等部分组成。

按介质分类：聚酯膜、聚丙烯膜……

按结构分类：卷绕式、叠片式、内串式

按电极分类：金属箔、金属化（铝金属化、铝锌金属化）、膜箔复合结构

按电极引出方式分类：径向、轴向

按封装方式分类：盒式、浸渍型

按通途分类：通用（直流）、脉冲、抑制电源电磁干扰、精密、交流类（工频）

二、电容的符号及型号命名

电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法，但电容符号在国内和国际表示都差不多，唯一的区别就是在有极性电容上，国内的是一个空筐下面一根横线，而国际的就是普通电容加一个“＋”符号代表正极。

国产电容器的型号命名由4部分组成（不适用于真空、可变、压敏电容器）

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，其意义如下：

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—其他材料电解；G—合金电解；H—纸膜复合；I—玻璃釉；J—金属化纸介；N—铌电解；O—玻璃膜；Q—漆膜；S、T—低频陶瓷；V、X—云母纸；Y—云母；Z—纸

注意：当用B表示除聚苯乙烯外其他非极性有机薄膜时，在B后加一字母区分具体材料。例如聚四氟乙烯BF表示，聚丙烯用BB表示等。

当用L表示除聚酯外其他有机薄膜材料时，在L后再加一个字母区分具体材料，例如LS表示聚碳酸酯。

第三部分：用数字表示分类，个别类型用字母表示。

第四部分：用数字表示序号，以区别产品的外形尺寸和性能指标。

三、电容的单位

电阻的基本单位是：F （法），此外还有μF（微法）、pF（皮法），另外还有一个用的比较少的单位，那就是：nF（），由于电容 F 的容量非常大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位，而不是F的单位。

他们之间的具体换算如下：

1F＝1000000μF

1μF=1000nF=1000000pF

五、电容的耐压单位：V（伏特）

每一个电容都有它的耐压值，这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称耐压值有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等，有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低，一般的标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

六、电容的种类

电容的种类有很多，可以从原理上分为：无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等，从材料上可以分为：CBB电容（聚乙烯），涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。下表是各种电容的优缺点：

各种电容的优缺点