中驰首页 >> 新闻中心 >>电子元器件 >> 元器件 | 一文带你吃透元器件“电容”
详细内容

元器件 | 一文带你吃透元器件“电容”

电子元器件是元件和器件的总称。

电子元件:比如电阻、电容、电感等本身不产生电子,对电压、电流无控制和变换作用,即“无源器件”

电子器件:比如晶体管、二极管、场效应管、集成电路等本身能产生电子,对电压、电流有控制、变换作用,即“有源器件”


中驰将把电子元器件分期为大家讲解,本期让我们一起学习电容器的知识。



电容器


电容-1.jpg



一、电容器结构及定义


1.电容器的结构
电容是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。
2.电容器的定义
电容器物理学上讲,是一种静态电荷存储物质。电容/电容量则是表示电容器容纳电荷本领的物理量。电容器的两极板间的电势差增加1V所需的电量,叫做电容器的电容量。
3.电容器的作用
电容器用以存储电荷、隔断直流、耦合交流信号
(1)当在两金属电极间加上电压时,电极上就会存储电荷,所以电容器是储能元件
(2)并联电源两端用做滤波
(3)串联电阻两端旁路交流信号
(4)串联电路中,隔断直流通路耦合交流信号
(5)与其他元器件配合,组成谐振回路,产生锯齿波、定时等。
4.电容器的电路符号

电容-2.jpg


二、电容器的主要参数

1.标称电容量单位换算方法
1.1单位:
标称在电容器上的容量(电容器存储电荷的能力称为标称电容量电容量极板面积和介质材料有关电容量的单位法拉,简称,符号是“F”。
由于法拉这个单位太大,所以实际使用中电容的容量单位经常用法(F)的百万分之一微法(μF)做单位,在电路图上,一般只写一个“μ”。在实际使用中,有时也用微法(μF)的百万分之一皮法(pF)做单位,在电路图上,一般只写一个1“p”。关系如下:
1F=106μF=1012pF
1μF=10-6F=106pF
进口电容器上还使用毫法(mF)、纳法(nF)作为单位,欧洲一些国家将电容器的单位千兆微微法缩写为“G”字(注:这个G与国际单位制中词头G代表因数109是不同的),单位关系如下
1G=10-3F=103μF=109pF=106nF
1mF=10-3F=1000μF
1nF=10-9F=10-3μF=103pF=10-6G

1.2电容器的计算公式

(1)电容器如果带1库的电量两级间的电势差1伏,则这个电容器的电容就是1法,即:C=Q/U 

Q(极板上所充得的电荷),C(电容器的电容量),U(极板上所加的电压)

例:一只100pF的电容器,加到10v电源上,两极板充的电荷与极板间电压成正比:

Q=CU=100×10-12×10=10-9C(库仑)

(2)电容的大小不是由Q(带电量)或U(电压)决定的,即:C=εS/4πkd

ε是一个电常数S电容极板一个面的面积d电容极板的距离k则是静电力的常量。

(3)常见的平行板电容器电容为C=εS/d

ε极板间介质的介电常数S极板面积d极板间的距离

(4)定义式:C=Q/U

电容器电势能计算公式:E=CU²/2=QU/2=Q²/2C

多电容器并联计算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn

多电容器串联计算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn


1.3允许偏差

允许偏差是指电容器的标称电容量与实际电容量之间最大允许的误差范围。

电容器的电容量偏差电容介质材料及电容量大小有关


1.4温度系数

温度系数是指在一定温度范围内温度每变化1℃,电容器电容量的相对变化值温度系数值越小,电容器性能越好


1.5额定电压
电容器正常工作时,保证绝缘介质不被加在两极板的电压击穿的最大直流工作电压,即电容器的额定直流工作电压,简称额定电压(又称“耐压”)介质种类和厚度有关
选用电容器必须根据电容器在电路中的不同部位,确定不同的耐压值。电容器的工作电压低于电容器上标注的额定电压值,否则会导致电容器因过压而被击穿损坏。
1.6损耗因数
损耗因数也称电容器的耗损角正切值,用来表示电容器能力损耗的大小,损耗因数值越小,则电容器质量越好。
1.7漏电流
电容器的介质材料不是绝对绝缘体,它在一定的工作温度及电压条件下,也会有电流经过该电流就是漏电流。电解电容器的漏电流一般大一些,其他类型的电容器漏电流较小。
1.8频率特征
频率特性指电容器对不同频率所表现出的性能(即电容器的电参数随着电路工作频率的变化而改变的特征)。不同介质材料的电容器其最高工作频率不同
高频电路中智能使用电容量较小的高频瓷介电容器或云母电容器,通常电容量较大的电容器(例:电解电容器)只能在低频电路中正常工作。
1.9绝缘电阻值
电容器的绝缘电阻值(漏电电阻值)该电阻值的大小是衡量绝缘性能好坏的重要指标。绝缘电阻值越大,表明电容器的漏电流越小,质量也越好。正常绝缘电阻值一般应为5GΩ以上。

三、电容器的型号

1.电容器的型号
1.1国产电容器型号
国产电容器型号命名由四部分组成,各部分的含义如下图所示
第一部分:用字母“C”表示主称为电容器

第二部分:用字母表示电容器的介质材料

第三部分:用数字/字母表示电容器类别

第四部分:用数字表示序号以区分电容器的外形尺寸及性能指标

电容-3.jpg

国产电容器型号命名及含义

示例:CJX-250-0.33-±10%电容器命名含义:

电容-4.jpg


2.2国外电容器的型号
国外电容器的型号由六部分组成,如下:


(1)第一部分用字母表示电容器类型


电容-5.jpg


(2)第二部分用数字表示外形结构


电容-6.jpg

(3)第三部分用字母表示温度特性

电容-7.jpg

(4)第四部分用字母或数字表示耐压值

电容-8.jpg

(5)第五部分用数字表示标称容量

电容-9.jpg


(6)第六部分用字母表示容许偏差

电容-10.jpg

四、电容器的识别

电容器的容量表示有三种方法:直标法、文字符号法、色标法
1.直标法
直接把电容器的容量、额定电压、最高使用温度、偏差等级标记在电容器体上。
直标法多用于体积稍大的电容器,有时因电容器的面积小而只标电容的数值省略单位,但根据实践识读存在这样的规律,即数值中带小数点时,单位μF(纳法),如不带小数点的4位数/2位数表示电容量,则单位pF(皮法)
进口电容器上有时用n隔开整数部分与小数部分,或用R代表小数点。如:
2n9即2.9nF=2900pF
R56μF即R56μF=0.56μF

电容-11.jpg


电容-12.jpg

电容-13.jpg

2.数字标注法
数字标注法是指使用数字或数字与字母相结合的方式标注电容的主要参数值。
一般用3位数字表示电容器电容量大小,单位应为pF,前面两位数表示电容器电容量的有效数字,第3位数表示有效数字后加多少个0(即乘以10x,x为第三位数字
例:

电容-14.jpg

104Z,10×10000pF=0.1μF,允许误差为:+80%,-20%
电容-15.jpg
第一位和第二位为有效值,所以10就是10
第三位为被乘数,若被乘数为4,则是10的4次方,其他的类似。(特例:9表示电容量在1~9.9pF之间,9是10-1,也就是0.1)
例:电容标为339,则标称电容量为33×10-1pF=3.3pF

第四位为允许偏差,Z:+80%,-20%,允许偏差可参考下图。

电容-16.jpg

电容在直标法中允许偏差字母的含义

3.色环标识法

电容-17.jpg

有些电容外观和色环电阻相同,这类电容器称为色环电容,基本单位为pF。
电容-18.jpg
颜色与数值对应关系图

电容器上的色码表示方法如下图所示,沿引线方向第1色、第2色表示电容的有效数字第三色表示有效数字后应补加零的个数,其单位pF

电容-19.jpg

例:上图沿引线方向,第一色环是蓝,第二色环仍为灰,第三色环为橙,则数码为683,按上述方法可得电容值为:

68×103pF=68000pF=0.068μF


上图沿引线方向,第一色环是红,第二色环仍为红,第三色环为黄,则数码为224,按上述方法可得电容值为:

22×104pF=220000pF=0.22μF


假设沿线方向颜色分别为棕、黑、绿,其数码为105,电容值为:

10×105pF=1000000pF=1μF


4.单位表示法
单位表示发是国际电工委员会推荐的标志方法,通常用字母m(10-3F)、μ(10-6F)、n(10-9F)、p(10-12F)表示电容量的数量级,并表示小数点位置。
例: 4n7表示4.7×10-9F=4.7nF=4700pF
         6p8表示6.8×10-12F=6.8pF
         3μ3表示3.3×10-6F=3.3μF
5.其他表示电容量法
(1)R表示小数点,数字前面冠以R表示电容量,这种电容器一般只有零点几微法。
例:R33表示0.33μF;R10表示0.1μF
(2)不标单位的表示法,根据经验可看出电容量。如下:
①用1~4位数字表示,则电容量单位为pF。
例:2200表示电容量为2200pF;39表示电容量为39pF
②用零点几/零点零几表示,其单位是μF
例:0.1表示电容量为0.1μF;0.047表示电容量0.047μF
6.电容器的允许偏差表示方法
6.1直接表示法

电容器上标记±5%、±10%、±29%等表示;也有用允许偏差等级图。


一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。


电容-20.jpg

允许偏差等级图
6.2字母表示法
用各字母表示电容器误差,如下图:

电容-21.jpg


允许误差值为5%、10%、20%的电容器使用最多,因而应记住对应的字母。
7.电解电容器上极性标志识别
7.1通孔式(插针式)有极性电容
通孔式有极性电容引线较长的为正极,若引线无法判别则根据标记识别,铝电解电容标记负号一边引线为负极,钽电解电容的正极引线有标记。

电容-22.jpg

7.2贴片式有极性电容
(1)贴片式有极性铝电解电容
贴片式有极性铝电解电容的顶面有一黑色标志,是负极性标记,顶面还有电容容量和耐压值。

电容-23.jpg

(2)贴片式有极性钽电解电容
贴片式有极性钽电解电容的顶面有一条黑色线或白色线,是正极性标记,顶面上还有电容容量代码和耐压值。

电容-24.jpg

五、电容器的分类与认识

1.分类
容量是否可调:固定电容、可变电容、微调电容
极性划分:无极性电容、有极性电容
介质材料划分:有机介质电容、无机介质电容、气体介质电容、电解质电容
2.认识
2.1固定电容的外形及特点
(1)固定无极性电容的识别
Ⅰ分类
①固定无极性电容器是电子设备中应用相当广泛的一种电子元器件之一,也是电子元器件中类型最多的一种元件。
②按介质不同分类,有纸介电容器、油浸纸介密封电容器,金属化纸介电容器、云母电容器、有机介质薄膜电容器、玻璃釉电容器、陶瓷电容器

电容-25.jpg

(2)固定无极性电容器的特点与应用场合
Ⅰ 纸介电容器

             电容-26.jpg 电容-27.jpg


①纸介电容器是无极性、有机介质电容,一般是用两条金属箔作为电极,中间用电容纸隔开重叠卷绕而成。
②工艺简单、价格低、体积大、损耗大、稳定性差,并且存在较大的固有电感,不宜在频率较高的电路中使用。
③除了油浸纸介密封电容器和金属化纸介电容器还有少量应用外,其他纸介电容器现在已基本不用了。
Ⅱ云母电容器
①云母电容属于无极性、无机介质电容,以云母为介质。
②优点:损耗小、绝缘电阻大、温度系数小、电容量精度高、频率特性好。
③缺点:成本较高、电容量小,适用于高频线路。

电容-28.jpg

Ⅲ陶瓷电容器
①陶瓷电容器又称为瓷介电容器或独石电容器。瓷介电容器就是介质材料为陶瓷的电容器。
②陶瓷电容器体积小,性能稳定,耐热性能好,适用于高频电路中。

          电容-29.jpg


Ⅳ有机介质薄膜电容器

①涤纶电容器
涤纶电容器属于无极性、有机介质电容,以涤纶薄膜为介质,以金属箔或金属化薄膜为电极制作而成。
涤纶电容体积小、容量大、成本较低,绝缘性能好、耐热、耐压和耐潮湿的性能都很好。
稳定性较差,适用于稳定性要求不高的电路。

电容-30.jpg

②聚苯乙烯电容器
聚苯乙烯电容器属于无极性、有机介质电容,以聚苯乙烯薄膜为介质,以金属箔或金属化薄膜为电极制作而成。
聚苯乙烯电容成本低、损耗小、精度高、绝缘电阻大、温度系数小。
耐低温、高频特性较差,充电后的电荷量能保持较长时间不变。

电容-31.jpg

Ⅴ 玻璃釉电容器 


电容-32.jpg
①玻璃釉电容属于无极性、无机介质电容,其介质一般是玻璃釉粉压制的薄片,通过调整釉粉的比例,可以得到不同性能的电容。
②玻璃釉电容介电系数大、耐高温、抗潮湿强、损耗低。
(2) 固定有极性电容器的识别
Ⅰ分类
①固定有极性电容器的特点与应用场合电解电容器是通过电化学方法在金属极板上形成氧化膜作为介质的电容器。
②阳极可为铝、钽、铌、钛等金属或合金,阴极是液体、半流体电解质,介质是金属氧化膜。
 ③固定有极性电容器的识别固定有极性电容器是指其引脚有正、负极之分的一种电容器。
④此类电容器如按正极材料的不同,可分为铝电解电容器及钽(或银)电解电容器等。
⑤此类电容器的两条引线分别引出电容器的正极和负极,因此在电路中不能接错。

电容-33.jpg

(3)固定有极性电容器的特点与应用场合
Ⅰ铝电解电容器
①铝电解电容器属于有极性电容,以铝箔为正极,以铝箔表面的氧化铝为介质,以电解质为负极制作而成。
②铝电解电容器体积大、容量大,与无极性电容相比其绝缘电阻低、漏电流大、频率特性差、容量与损耗会随周围环境和时间的变化而变化,特别是当温度过低或过高的情况下,且长时间不用还会失效。
③铝电解电容仅限于低频、低压电路。

电容-34.jpg

Ⅱ 贴片式铝电解电容器
贴片式铝电解电容器是由阳极铝箔、阴极铝箔和衬垫卷绕而成。

电容-35.jpg

Ⅲ钽(或铌)电解电容器
①钽电解电容器属于有极性电容,以钽金属片为正极、其表面的氧化钽薄膜为介质、二氧化锰电解质为负极制作而成。
②钽电解电容器的温度特性、频率特性和可靠性都较铝电解电容要好,漏电流极小、电荷存储能力高、误差小、寿命长,但价格昂贵,适用于高精密的电子电路中。

电容-36.jpg

Ⅳ贴片式钽电解电容器

①贴片式钽电解电容器有矩形的,也有圆柱形的,封装形式有裸片型、塑封型和端帽型三种,以塑封型为主。

贴片式电解电容器尺寸比贴片式电解电容器小,并且性能好,如漏电小、负温性能好、等效串联电阻小、高频性能优良。

电容-37.jpg

Ⅴ双极性电解电容器/无极性电解电容器

双极性电解电容器是由 2 个有极性电容器封装在一起的,由于 2 个正负极相互抵消,故也称为无极性电解电容器,它的 2 个极板均经过相同的处理,可用于电声分频电路和脉冲电路中。

Ⅵ其他类型电解电容器

铝电解电容器还有双电容器组合式结构,其引脚有三端式和四端式两种。

三端组合式电容器又分共正极型(内部两只电容器的正极相连接后,作为公共正极)和共负极型(内部两只电容器的负极相连接后,作为公共负极)两种。

四端组合式电容器内部的两只电容器相互独立。

2.2可调电容器的外形及特点

(1)可调电容器分类

按其结构分类:单联可变电容器、双联可变电容器和多联可变电容器;

按其介质分类:空气介质可变电容器、有机薄膜介质可变电容器

按其作用分类:可分为可变和半可变(微调)电容器

电容-38.jpg

(2)单联可变电容器

电容-39.jpg


①单联可变电容器由两组平行的铜或铝金属片组成,一组是固定的(定片)另一组固定在转轴上,是可以转动的(动片)

②动片随转轴转动时,可旋转进入定片的空隙内,两个极板的相对面积发生变化,电容的电容量也随之变化。动片全部旋入定片内时,电容量最大;全部旋出时,电容量最小。

(3)双联可变电容器

电容-40.png

双联可变电容由两个单联可变电容组合而成,有两组定片和两组动片,动片连接在同一转轴上。调节时,两个可变电容的电容量同步调节。

(4)空气可变电容器

电容-41.png

①空气可变电容器的定片和动片之间的电介质是空气。
②特点:制作方便、成本低、绝缘电阻大、损耗小、稳定性好、高频特性好、静电噪声小、体积较大等

(5)有机薄膜可变电容器

电容-42.jpg

①有机薄膜可变电容的定片和动片之间填充的电介质是有机薄膜。

②特点:体积小、成本低、容量大、温度特性较差等。

2.3微调电容器的外形及特点

电容-43.jpg

微调电容器又称半可调电容器,其电容量可在小范围内调节。常在各种调谐及振荡电路中作为补偿电容器或校正电容器使用。

半可调电容器一般没有柄,只能用螺钉旋具调节,因此常用在不需要经常调节的地方。



公众号结尾.png


郑州机动车质量检测认证技术研究中心对面

www.zhongchiqichedianzi.com

zhongchikeji@outlook.com

0371-60122528

seo seo