电容器通常简称为电容,用字母C表示。顾名思义,电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多,但它们的基本结构和原理是相同的,两片相距很近的金属中间被绝缘物质(固体、气体或液体)分隔开,就构成了电容器。两片金属称为极板,中间的物质叫做介质。把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,一段时间后即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压,可以说电容器储存了电荷。电容器两极板之间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称之为电容器的充电。充电后的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程,被称为电容器的放电。
电容器的型号命名方法
1.国产电容器的型号命名方法
国产电容器的型号命名一般由四部分组成(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。
Ø第一部分:名称,用字母C表示;
Ø第二部分:材料,用字母表示;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。
Ø 第三部分:分类,一般用数字表示,个别用字母表示;
Ø第四部分:序号,用数字表示。
2. 国外电容器的型号命名方法
国外电容器的型号命名由六部分组成,各部分的含义如下:
Ø 第一部分用字母表示电容器的类型。
CM、CB、DM表示云母电容电容器;
CC、CK、CKB表示瓷介电容器;
CE、CV、NDS 铝电解电容器;
CS、CSR、NDS表示固体钽电解电容器;
CL、CLR表示非固体钽电解电容器;
CY、CYR 表示玻璃釉电容器;
CA、CN、CP表示纸介电容器;
CH、CHR表示金属化纸介电容器。
Ø 第二部分用数字表示外形结构。封装形式与尺寸的对应关系如表1。
表1 电容封装形式与尺寸对应关系表
Ø 第三部分用字母表示温度特性。
Ø 第四部分用字母或数字表示耐压值。
Ø第五部分用数字表示标称容量,详细如表2。
Ø第六部分用字母表示允许偏差。
电容器的分类
电容器分为容量固定电容与容量可变电容。但常见的是固定容量的电容,最多见的是电解电容和瓷片电容。按电介质划分主要有:有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容等;从材料上可以分为:聚乙烯电容(CBB),涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。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、小型电容器等。
1、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具有稳定的性能,体积极小,Q值高和容量误差较大等特点,常用于噪声旁路、滤波器、积分和振荡电路中。
2、纸质电容器
一般是用两条铝箔作为电极,中间以厚度为0.008mm~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。一般只用于低频电路,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。
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,常用于滤波器、积分、振荡、定时电路。
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。
5、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。普通的铝电解电容器不适于在高频和低温下应用,不宜使用在25kHz以上频率,常用于低频旁路、信号耦合、电源滤波等电路中。
6、钽电解电容器
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。在超小型高可靠机件中应用广泛。
7、陶瓷电容器
用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介电容和低频瓷介电容两种。具有小的正电容温度系数,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。高频瓷介电容器适用于高频电路。
8、玻璃釉电容器
由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成,介质再以银层电极经烧结而成“独石”结构。性能可与云母电容器媲美,能耐受各种气候环境,一般可在200℃或更高温度下工作,额定工作电压可达500V。
9、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,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,故容量只能变小,不适合在需反复调试的场合使用。
电容器主要特性参数
1.容量与误差:指实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围。一般分为3级,一般I级为±5%,II级为±10%,III级为±20%。某些情况下还有0级,指误差为±20%。精密电容器的允许误差较小,电解电容器的误差较大,会分别采用不同的误差等级。
2.额定工作电压:为电容器在电路中能够长期稳定可靠工作所承受的最大直流电压,又称耐压。对于结构、介质、容量相同的器件,耐压越高,体积越大。
3.温度系数:指在一定温度范围内温度每变化1℃电容量的相对变化值。温度系数越小越好。
4.绝缘电阻:用来表明电容的漏电大小。一般小容量的电容绝缘电阻大,约为几百兆欧姆或几千兆欧姆。电解电容的绝缘电阻一般较小。相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小。
5.损耗:在电场的作用下,电容器在单位时间内发热而消耗的能量。这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。
6.频率特性:指电容器的电参数随电场频率而变化的性质。在高频条件下工作的电容器,由于介电常数在高频时比低频时小,电容量也相应减小,损耗也随频率的升高而增加。另外,在高频工作时,电容器的分布参数,如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等,都会影响电容器的性能。所有这些,使得电容器的使用频率受到限制。不同品种的电容器,最高使用频率不同,小型云母电容器在250MHZ以内;圆片型瓷介电容器为300MHZ;圆管型瓷介电容器为200MHZ;圆盘型瓷介电容器可达3000MHZ;小型纸介电容器为80MHZ;中型纸介电容器只有8MHZ。
不同介质的电容器其特性差别较大,表3为几种主要电容器特点对比。
表3 电容器特点对比一览表
1.铝电解电容与钽电解电容对比
铝电解电容的体积较大、串联电阻较大、感抗较大、对温度敏感,适用于温度变化不大、工作频率不高(不高于25kHz)的场合,可用做低频滤波。铝电解电容有极性,安装时必须保证正确的极性,否则有爆炸的危险。
与铝电解电容相比,钽电解电容在串联电阻、感抗、对温度的稳定性等方面都有明显的优势,但工作电压较低。
2.纸介电容和聚酯薄膜电容
体积比较小、串联电阻小、感抗值较大,适用于电容量不大、工作频率不高(如1MHz以下)的场合,可用于低频滤波和旁路。使用管型纸介电容器或聚酯薄膜电容器时,可把外壳与参考地相连,以使外壳起到屏蔽作用,从而减少电场耦合的影响。
3.云母和陶瓷电容
体积很小、串联电阻小、电感值小,频率/容量特性稳定,适用于电容量小、工作频率高(频率可达500MHz)的场合,用做高频滤波、旁路、去耦等用途。但这类电容承受瞬态高压脉冲能力较弱,因此不能将它随便跨接在低阻电源线上。
4.聚苯乙烯电容
串联电阻小、电感值小,电容量相对时间、温度、电压很稳定,适用于要求频率稳定性高的场合,可用于高频滤波、旁路、去耦。