一、 電容基本分類
從(cong) 基本原理而言,電容器就是能夠儲(chu) 存電荷的“容器”。其所存儲(chu) 的正負電荷等量地分布於(yu) 兩(liang) 塊不直接導通的導體(ti) 板上。可以此般描述電容器的基本結構:兩(liang) 塊導體(ti) 板(通常為(wei) 金屬板)中間隔以電介質,即構成電容器的基本模型。由於(yu) 絕緣材料、構造工藝等的不同,所製成之電容器種類也有所不同:
a 、按結構可分為(wei) :固定電容,可變電容,微調電容。
b 、按介質材料可分為(wei) : CBB 電容(聚乙烯),滌綸電容、瓷片電容、獨石電容、電解電容、鉭電容等。 c 、按極性分為(wei) :有極性電容和無極性電容。
一般地,電容絕緣材料(介質)決(jue) 定了電容的關(guan) 鍵特性。根據介質的不同,同時結合實際應用中的具體(ti) 情況,這裏把電容器簡單分為(wei) 三類
第一類:電解類
電解電容器是指在鋁、鉭、铌、鈦等閥金屬的表麵采用陽極氧化法生成一薄層氧化物作為(wei) 電介質,以電解質作為(wei) 陰極而構成的電容器。目前最常用的電解電容有鋁電解和鉭電解。
廣義(yi) 上講,電解質包括電解液、二氧化錳、有機半導體(ti) TCNQ 、導體(ti) 聚合物( PPy 、 PEDT )、凝膠電解質 PEO 等。後麵的幾種是目前比較尖端的電容器。
這裏要注意“電解質”和“電介質”概念的不同。
第二類:薄膜類
以塑料薄膜作為(wei) 電介質。以往的紙介電容器、塑料薄膜電容器多用板狀或條狀的鋁箔作為(wei) 電極,現在,大多采用真空蒸鍍的方式在電容器紙、有機薄膜等的表麵塗覆金屬薄層作為(wei) 電極。金屬化工藝使得電極更為(wei) 纖薄和節省空間,該類電容器在小型化和片式化方麵有了長足的發展。
第三類:瓷介類
陶瓷電容器采用鈦酸鋇、鈦酸鍶等高介電常數的陶瓷材料作為(wei) 電介質,在電介質的表麵印刷電極漿料,經低溫燒結製成。陶瓷電容器的外形以片式居多,也有管形、圓片形等形狀。
如下表格是常用電容的結構和關(guan) 鍵特點:
種類 |
結 構 |
特 點 (優(you) / 缺點) |
鋁電解電容 |
由電解液浸泡的電解紙隔離開的陰陽極鋁箔繞圈後置於(yu) 密封鋁製圓筒而成。陽極鋁箔經直流電壓處理後在表麵形成一層氧化膜作為(wei) 電容電介質。 |
特點是容量密度大,但是漏電大,穩定性差,有正負極性,適宜用於(yu) 電源濾波或者低頻電路中。 |
鉭、铌電解電容 |
以金屬鉭或者铌做正極,用稀硫酸等配液做負極,用鉭或铌表麵生成的氧化膜做介質製成。 |
特點是體(ti) 積小、容量大、性能穩定、壽命長、絕緣電阻大、溫度特性好。用在要求較高的設備中 |
薄膜電容 |
結構和紙介電容相同,介質是滌綸或者聚苯乙烯。 |
滌綸薄膜電容,介電常數較高,故可做到體(ti) 積小,容量大,穩定性較好,適宜做旁路電容。 聚苯乙烯薄膜電容,介質損耗小,絕緣電阻高,但是溫度係數大,可用於(yu) 高頻電路。 |
陶瓷電容 |
用陶瓷做介質,在陶瓷基體(ti) 兩(liang) 麵噴塗銀層,然後燒成銀質薄膜做極板製成。 |
特點是體(ti) 積小,耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高,但容量小,適宜用於(yu) 高頻電路。 鐵電陶瓷電容的容量較大,但是損耗和溫度係數較大,適宜用於(yu) 低頻電路。 |
紙介電容 |
以兩(liang) 片金屬箔做電極,夾在極薄的 中,卷成圓柱形或者扁柱形芯子,然後密封在金屬殼或者絕緣材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)殼中製成。 |
特點是體(ti) 積較小,容量可以做得較大。但是固有電感和損耗都比較大,適用於(yu) 低頻電路。 |
金屬化紙介電容 |
結構和紙介電容基本相同。它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代替金屬箔, |
體(ti) 積小,容量較大,一般用在低頻電路中。 |
油浸紙介電容 |
其是把紙介電容浸在經過特別處理的油裏,能增強它的耐壓。 |
其特點是電容量大、耐壓高,但是體(ti) 積較大。 |
雲(yun) 母電容 |
用金屬箔或者在雲(yun) 母片上噴塗銀層做電極板,極板和雲(yun) 母一層一層疊合後,再壓鑄在膠木粉或封固在環氧樹脂中製成。 |
其特點是介質損耗小,絕緣電阻大、溫度係數小,適宜用於(yu) 高頻電路。 |
半可變電容 |
也叫做微調電容。是由兩(liang) 片或者兩(liang) 組小型金屬彈片,中間夾著介質製成。 |
改變兩(liang) 片之間的距離或者麵積以改變電容器的容量值。它的介質有空氣、陶瓷、雲(yun) 母、薄膜等。 |
可變電容 |
由一組定片和一組動片組成,它的容量隨著動片的轉動可以連續改變。把兩(liang) 組可變電容裝在一起同軸轉動,叫做雙連。 |
可變電容的介質有空氣和聚苯乙烯兩(liang) 種。空氣介質可變電容體(ti) 積大,損耗小,多用在電子管收音機中。聚苯乙烯介質可變電容做成密封式的,體(ti) 積小,多用在晶體(ti) 管收音機中。 |
二 、 單位
電容的基本單位是: F (法),此外還有 μF (微法)、 pF (皮法)、 nF (納法),由於(yu) 電容 F 的容量非常大,所以我們(men) 看到的一般都是 μF 、 nF 、 pF 的單位,而不是 F 的單位。
具體(ti) 換算如下:
1F = 1×106μF =10×109nF=10×1012pF
三、 標識
直接標稱法:由於(yu) 電容體(ti) 積要比電阻大,所以一般都使用直接標稱法。如果數字是 0.001 ,那它代表的是 0.001uF = 1nF ,如果是 10n ,那麽(me) 就是 10nF ,同樣 100p 就是 100pF 。
數碼表示法:用 1~4 位數字表示,容量單位為(wei) pF ,如 350 為(wei) 350pF , 3 為(wei) 3pF , 0.5 為(wei) 0.5pF 。
色碼表示法:沿電容引線方向,用不同的顏色表示不同的數字,第一,二種環表示電容量,第三種顏色表示有效數字後零的個(ge) 數(單位為(wei) pF )。
顏色意義(yi) :黑 =0 、棕 =1 、紅 =2 、橙 =3 、黃 =4 、綠 =5 、藍 =6 、紫 =7 、灰 =8 、白 =9 。
四、基本作用
電容器在電子線路中的作用一般概括為(wei) :通交流、阻直流。電容器通常起濾波、旁路、耦合、去耦、轉相等電氣作用。用作貯能元件也是電容器的一個(ge) 重要應用領域,同電池等儲(chu) 能元件相比,電容器可以瞬時充放電,並且充放電電流基本上不受限製,可以為(wei) 某些設備提供大功率的瞬時脈衝(chong) 電流。
1 、隔直流:作用是阻止直流而讓交流通過。
2 、旁路(去耦):為(wei) 交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。
3 、耦合:作為(wei) 兩(liang) 個(ge) 電路之間的連接,允許交流信號通過並傳(chuan) 輸到下一級電路
4 、平滑或濾波: 將整流以後的脈狀波變為(wei) 接近直流的平滑波,或將紋波及幹擾波慮除。
5 、溫度補償(chang) :針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來的影響,而進行補償(chang) ,改善電路的溫度穩定性。
6 、計時:電容器與(yu) 電阻器配合使用,確定電路的時間常數。
7 、調諧:對與(yu) 頻率相關(guan) 的電路進行係統調諧,比如手機、收音機、電視機。
8 、儲(chu) 能: 儲(chu) 能型電容器通過整流器收集電荷,並將存儲(chu) 的能量通過變換器引線傳(chuan) 送至電源的輸出端。電壓額定值為(wei) 40 ~ 450VDC 、電容值在 220 ~ 150 000μF 之間的鋁電解電容器為(wei) 較常見的規格。根據不同的電源要求,器件有時會(hui) 采用串聯、並聯或其組合的形式, 對於(yu) 功率級超過 10KW 的電源,通常采用體(ti) 積較大的罐形螺旋端子電容器。
9、浪湧電壓保護: 開關(guan) 頻率很高的現代功率半導體(ti) 器件易受潛在的損害性電壓尖峰脈衝(chong) 的影響。跨接在功率半導體(ti) 器件兩(liang) 端的浪湧電壓保護電容器通過吸收電壓脈衝(chong) 限製了峰值電壓,從(cong) 而對半導體(ti) 器件起到了保護作用,使得浪湧電壓保護電容器成為(wei) 功率元件庫中的重要一員。
半導體(ti) 器件的額定電壓和電流值及其開關(guan) 頻率左右著浪湧電壓保護電容器的選擇。由於(yu) 這些電容器承受著很陡的 dv/dt 值,因此,對於(yu) 這種應用而言,薄膜電容器是恰當之選。不能僅(jin) 根據電容值 / 電壓值來選擇電容器。在選擇浪湧電壓保護電容器時,還應考慮所需的 dv/dt 值。
10 、 EMI/RFI 抑製: 這些電容器連接在電源的輸入端,以減輕由半導體(ti) 所產(chan) 生的電磁或無線電幹擾。由於(yu) 直接與(yu) 主輸入線相連,這些電容器易遭受到破壞性的過壓和瞬態電壓。采用塑膜技術的 X- 級和 Y- 級電容器提供了最為(wei) 廉價(jia) 的抑製方法之一。抑製電容器的阻抗隨著頻率的增加而減小,允許高頻電流通過電容器。 X 電容器在線路之間對此電流提供“短路”, Y 電容器則在線路與(yu) 接地設備之間對此電流提供“短路”。
11 、控製和邏輯電路 :各類電容器均可能被應用於(yu) 電源控製電路中。除非是在惡劣環境條件的要求,否則這些電容器的選擇一般都是低電壓低損耗的通用型元件。