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电容（电学物理量之一）_百度百科

学物理量之一）_百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心电容是一个多义词，请在下列义项上选择浏览（共2个义项）展开添加义项电容[diàn róng]播报讨论上传视频电学物理量之一收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下自由电荷的储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。电容是指容纳电荷的能力。任何静电场都是由许多个电容组成，有静电场就有电容，电容是用静电场描述的。一般认为：孤立导体与无穷远处构成电容，导体接地等效于接到无穷远处，并与大地连接成整体。电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质，可能电荷会永久存在，这是它的特征，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。中文名电容外文名Capacitance别    名电容量国际单位法拉单位符号F应用领域电子、电力作    用滤波、耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路物理量符号C目录1定义2单位及转换3计算公式4电容的作用5万用表检测电容6电容的种类定义播报编辑纯电容的交流电路 [2]电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的比值，叫电容器的电容。在电路学里，给定电势差，电容器储存电荷的能力，称为电容（capacitance），标记为C。采用国际单位制，电容的单位是法拉（farad），标记为F。电容的符号是C。 [3]单位及转换播报编辑在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F，由于法拉这个单位太大，所以常用的电容单位有毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）等，换算关系是：1法拉（F）= 10^3毫法（mF）=10^6微法（μF）=10^9纳法（nF）=10^12皮法（pF）=10^15fF电容与电池容量的关系：1伏安时=1瓦时=3600焦耳W=0.5CUU计算公式播报编辑一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法拉，即：C=Q/U 。但电容的大小不是由Q（带电量）或U（电压）决定的，即电容的决定式为：C=εrS/4πkd 。其中，εr是相对介电常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。常见的平行板电容器，电容为C=εS/d（ε为极板间介质的介电常数，ε=εrε0，ε0=1/4πk,S为极板面积，d为极板间的距离）。定义式：电容器的电势能计算公式：E=C*（U^2）/2=QU/2=（Q^2）/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三电容器串联：C=（C1*C2*C3）/（C1*C2+C2*C3+C1*C3） [1]电容的作用播报编辑1）旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好的防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。2）去耦去耦，又称解耦。从电路来说， 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大， 驱动电路要把电容充电、放电， 才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候， 电流比较大， 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感）会产生反弹，这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就是所谓的“耦合”。去耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰，在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提供一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF 等；而去耦合电容的容量一般较大，可能是10μF 或者更大，依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这是他们的本质区别。3）滤波从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容滤低频，小电容滤高频。电容的作用就是通交流隔直流，通高频阻低频。电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中，大电容（1000μF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的过程。4）储能储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150 000μF 之间的铝电解电容器是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级超过10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。万用表检测电容播报编辑用数字万用表检测电容器，可按以下方法进行。一、用电容档直接检测某些数字万用表具有测量电容的功能，其量程分为2000p、20n、200n、2μ和20μ五档。测量时可将已放电的电容两引脚直接插入表板上的Cx插孔，选取适当的量程后就可读取显示数据。2000p档，宜于测量小于2000pF的电容；20n档，宜于测量2000pF至20nF之间的电容；200n档，宜于测量20nF至200nF之间的电容；2μ档，宜于测量200nF至2μF之间的电容；20μ档，宜于测量2μF至20μF之间的电容。经验证明，有些型号的数字万用表（例如DT890B+）在测量50pF以下的小容量电容器时误差较大，测量20pF以下电容几乎没有参考价值。此时可采用并联法测量小值电容。方法是：先找一只220pF左右的电容，用数字万用表测出其实际容量C1,然后把待测小电容与之并联测出其总容量C2，则两者之差（C1－C2）即是待测小电容的容量。用此法测量1～20pF的小容量电容很准确。二、用电阻档检测实践证明，利用数字万用表也可观察电容器的充电过程，这实际上是以离散的数字量反映充电电压的变化情况。设数字万用表的测量速率为n次/秒，则在观察电容器的充电过程中，每秒钟即可看到n个彼此独立且依次增大的读数。根据数字万用表的这一显示特点，可以检测电容器的好坏和估测电容量的大小。下面介绍的是使用数字万用表电阻档检测电容器的方法，对于未设置电容档的仪表很有实用价值。此方法适用于测量0.1μF～几千微法的大容量电容器。三、用电压档检测用数字万用表直流电压档检测电容器，实际上是一种间接测量法，此法可测量220pF～1μF的小容量电容器，并且能精确测出电容器漏电流的大小。电容的种类播报编辑电容的种类可以从原理上分为：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。无极性可变电容制作工艺可旋转动片为陶瓷片表面镀金属薄膜，定片为镀有金属膜的陶瓷底；动片为同轴金属片，定片为有机薄膜片作介质优点容易生产，技术含量低。缺点体积大，容量小用途改变震荡及谐振频率电路。调频、调幅、发射/接收电路无极性无感CBB电容制作工艺2层聚丙乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。优点无感，高频特性好，体积较小缺点不适合做大容量，价格比较高，耐热性能较差。用途耦合/震荡，音响，模拟/数字电路，高频电源滤波/退耦无极性CBB电容制作工艺2层聚乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。优点有感，高频特性好，体积较小缺点不适合做大容量，价格比较高，耐热性能较差。用途耦合/震荡，模拟/数字电路，电源滤波/退耦无极性瓷片电容制作工艺薄瓷片两面渡金属膜银而成。优点体积小，耐压高，价格低，频率高（有一种是高频电容）缺点易碎，容量低用途高频震荡、谐振、退耦、音响无极性云母电容制作工艺云母片上镀两层金属薄膜优点容易生产，技术含量低。缺点体积大，容量小，用途震荡、谐振、退耦及要求不高的电路无极性独石电容体积比CBB更小，其他同CBB，有感模拟/数字电路信号旁路/滤波，音响有极性电解电容制作工艺两片铝带和两层绝缘膜相互层叠，转捆后浸在电解液中。优点容量大。缺点高频特性不好。用途低频级间耦合、旁路、退耦、电源滤波、音响钽电容制作工艺用金属钽作为正极，在电解质外喷上金属作为负极。优点稳定性好，容量大，高频特性好。缺点造价高。用途高精度电源滤波、信号级间耦合、高频电路、音响电路聚酯（涤纶）电容符号CL电容量40p--4u额定电压63--630V主要特点小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差应用对稳定性和损耗要求不高的低频电路聚苯乙烯电容符号CB电容量10p--1u额定电压100V--30KV主要特点稳定，低损耗，体积较大应用对稳定性和损耗要求较高的电路聚丙烯电容符号CBB电容量1000p--10u额定电压63--2000V主要特点性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差应用代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路云母电容符号CY电容量10p--0.1u额定电压100V--7kV主要特点高稳定性，高可靠性，温度系数小应用高频振荡，脉冲等要求较高的电路高频瓷介电容符号CC电容量1--6800p额定电压63--500V主要特点高频损耗小，稳定性好应用高频电路低频瓷介电容符号CT电容量10p--4.7u额定电压50V--100V主要特点体积小，价廉，损耗大，稳定性差应用要求不高的低频电路玻璃釉电容符号CI电容量10p--0.1u额定电压63--400V主要特点稳定性较好，损耗小，耐高温（200度）应用脉冲、耦合、旁路等电路铝电解电容符号CD电容量0.47--10000u额定电压6.3--450V主要特点体积小，容量大，损耗大，漏电大应用电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等钽电解电容（CA）、铌电解电容（CN）电容量0.1--1000u额定电压6.3--125V主要特点损耗、漏电小于铝电解电容应用在要求高的电路中代替铝电解电容空气介质可变电容器可变电容量100--1500p主要特点损耗小，效率高；可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式 等应用电子仪器，广播电视设备等薄膜介质可变电容器可变电容量15--550p主要特点体积小，重量轻；损耗比空气介质的大应用通讯，广播接收机等薄膜介质微调电容器可变电容量 1--29p主要特点损耗较大，体积小应用收录机，电子仪器等电路作电路补偿陶瓷介质微调电容器可变电容量 0.3--22p主要特点损耗较小，体积较小应用精密调谐的高频振荡回路新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000

电容器_百度百科

百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心电容器[diàn róng qì]播报讨论上传视频容纳电荷的器件收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，这就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。电容器的电容量在数值上等于一个导电极板上的电荷量与两个极板之间的电压之比。电容器的电容量的基本单位是法拉(F)。在电路图中通常用字母C表示电容元件。 [1]电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。晶体管收音机的调谐电路要用到它，彩色电视机的耦合电路、旁路电路等也要用到它。 [1]随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视（LCD和PDP）、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。 [2]中文名电容器外文名capacitor电容器用途容纳电荷的器件电容决定式C=εS/4πkd符    号C容量表示直标法等电容定义式C=Q/U单    位法拉（F）目录1简介2电容器主要参数3作用4型号▪型号命名▪容量标示5分类6种类举例▪铝电解电容器▪钽电解电容器▪自愈式并联电容器▪瓷介电容器▪独石电容器(多层陶瓷电容器)▪金属化聚丙烯电容器▪陶瓷电容器▪高频瓷介电容器▪玻璃釉电容器7固定电容器的检测方法8充放电9故障处理10超级电容器简介播报编辑电容器是储存电量和电能（电势能）的元件。一个导体被另一个导体所包围，或者由一个导体发出的电场线全部终止在另一个导体的导体系，称为电容器。 [3]平行板电容器的电容公式：电容公式及其与其他物理量的关系其中，UA-UB为两平行板间的电势差，εr为相对介电常数，k为静电力常量，S为两板正对面积，d为两板间距离。说明：平行板电容器内的电场是匀强电场。 [3]电容与电容器不同。电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。 [3]通用公式C=Q/U，平行板电容器专用公式：板间电场强度E=U/d。 [3]电容器主要参数播报编辑(1)标称电容量，为标志在电容器上的电容量。但电容器实际电容量与电容充电过程标称电容量是有偏差的，精度等级与允许误差有对应关系。一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级表示容量精度，根据用途选取。电解电容器的容值，取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗，随着工作频率、温度、电压以及测量方法的变化，容值会随之变化。电容量的单位为F（法）。 [4]纯电容的交流电路 [17]电容器既然是一种储存电荷的“容器”，就有“容量”大小的问题。为了衡量电容器储存电荷的能力，确定了电容量这个物理量。电容器必须在外加电压的作用下才能储存电荷。不同的电容器在电压作用下储存的电荷量也可能不相同。国际上统一规定，给电容器外加1伏特直流电压时，它所能储存的电荷量，为该电容器的电容量（即单位电压下的电量），用字母C表示。电容量的基本单位为法拉（F）。在1伏特直流电压作用下，如果电容器储存的电荷为1库仑，电容量就被定为1法拉，法拉用符号F表示，1F=1Q/V。在实际应用中，电容器的电容量往往比1法拉小得多，常用较小的单位，如毫法（mF）、微法(μF)、纳法（nF）、皮法(pF)等，它们的关系是：1微法等于百万分之一法拉；1皮法等于百万分之一微法，即： [5]1法拉(F)=1000毫法(mF)；1毫法(mF)=1000微法(μF)；1微法(μF)=1000纳法（nF）；1纳法（nF）=1000皮法(pF)；即：1F=1000000μF；1μF=1000000pF。 [5](2)额定电压，为在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压。如果工作电压超过电容器的耐压，电容器将被击穿，造成损坏。在实际中，随着温度的升高，耐压值将会变低。 [4](3)绝缘电阻。直流电压加在电容上，产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时，其值主要取决于电容的表面状态；容量大于0.1μF时，其值主要取决于介质。通常情况，绝缘电阻越大越好。 [4](4)损耗。电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量称做损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容金属部分的电阻等有关。 [4](5)频率特性。随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。当电容工作在谐振频率以下时，表现为容性；当超过其谐振频率时，表现为感性，此时就不是一个电容而是一个电感了。所以一定要避免电容工作于谐振频率以上。 [4]作用播报编辑电容器在直流电路中，电容器是相当于断路的。电容器是一种能够储藏电荷的元件，也是最常用的电子元件之一。 [6]这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质都是可以导电的，我们称这个电压为击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。 [6]但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过电场的形式在电容器间通过的。 [6]电容器的作用：●耦合：用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。 [6]●滤波：用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。 [6]●退耦：用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。 [6]●高频消振：用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。 [6]●谐振：用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。 [6]●旁路：用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域（所有交流信号）旁路电容电路和高频旁路电容电路。 [6]●中和：用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。 [6]●定时：用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。 [6]●积分：用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中，采用这种积分电容电路，可以从场复合同步信号中取出场同步信号。 [6]●微分：用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号，采用这种微分电容电路，以从各类（主要是矩形脉冲）信号中得到尖顶脉冲触发信号。 [6]●补偿：用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿电路中，使用这种低频补偿电容电路，以提升放音信号中的低频信号，此外，还有高频补偿电容电路。 [6]●自举：用在自举电路中的电容器称为自举电容，常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路，以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。 [6]●分频：在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。 [6]●负载电容：是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整，通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。 [6]型号播报编辑型号命名国产电容器的型号一般由四部分组成（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。 [7]第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。 [7]第二部分：材料，用字母表示。 [7]注：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。 [7]第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。 [7]注：T-电铁、W-微调、J-金属化、X-小型、S-独石、D-低压、M-密封。 [8]数字表示如下： [9]型号符号瓷介云母有机电解1圆形非密封非密封箔式2管形非密封非密封箔式3叠片密封密封烧结粉液体4独石密封密封烧结粉液体5穿心/穿心/6支柱形///7///无极性8高压高压高压/9//特殊特殊第四部分：序号，用数字或字母表示。 [7]包括品种、尺寸代号、温度特性、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号。 [8]容量标示方法说明示例直标法用数字和单位符号直接标出。如1 表示1微法，有些电容用“R”表示小数点，如R56表示0.56微法。 [10]文字符号法用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF、1p0表示1pF、6P8表示6.8pF、2u2表示2.2uF。 [10]色标法用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。 [10]——数学计数法数学计数法一般是三位数字，第一位和第二位数字为有效数字，第三位数字为倍数。 [10]——分类播报编辑根据分析统计，电容器主要分为以下10类：分类方法电容器按照结构分类固定电容器可变电容器微调电容器 [6]按电介质分类有机介质电容器无机介质电容器电解电容器电热电容器空气介质电容器等 [6]按用途分有高频旁路电容器低频旁路电容器滤波电容器调谐电容器高频耦合电容器低频耦合电容器小型电容器 [6]按制造材料的不同可以分为瓷介电容涤纶电容电解电容钽电容还有先进的聚丙烯电容等等 [6]高频旁路陶瓷电容器云母电容器玻璃膜电容器涤纶电容器玻璃釉电容器 [6]低频旁路纸介电容器陶瓷电容器铝电解电容器涤纶电容器 [6]滤波铝电解电容器纸介电容器复合纸介电容器液体钽电容器 [6]调谐陶瓷电容器云母电容器玻璃膜电容器聚苯乙烯电容器 [6]低耦合纸介电容器陶瓷电容器铝电解电容器涤纶电容器固体钽电容器 [6]小型电容金属化纸介电容器陶瓷电容器铝电解电容器聚苯乙烯电容器固体钽电容器玻璃釉电容器金属化涤纶电容器聚丙烯电容器云母电容器 [6]种类举例播报编辑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。其特点如下： [11]1. 容量大，能耐受大的脉动电流。 [11]2. 容量误差大，泄漏电流大；普通的不适于在高频和低温下应用，不宜使用在25kHz以上频率。 [11]3. 低频旁路、信号耦合、电源滤波。 [11]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。其对脉动电流的耐受能力差，若损坏易呈短路状态。常应用于超小型高可靠机件中。 [11]自愈式并联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。特点如下： [11]1. 频率特性好，介电损耗小。 [11]2. 不能做成大的容量，耐热能力差。 [11]3. 滤波器、积分、振荡、定时电路。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。 [11]1. 不能做成大的容量，受振动会引起容量变化。 [11]2. 特别适于高频旁路。 [11]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。是一种小体积、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器也具有稳定的性能，体积极小，容量误差较大。一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008～0.012mm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。 [11]金属化聚丙烯电容器一般在低频电路内，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，适用于高压电路微调电容器(半可变电容器)　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。 [11]瓷介微调电容器的电荷量高，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东，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。 [11]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。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。 [11]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。 [11]高频瓷介电容器适用于高频电路云母电容器，就结构而言，可分为箔片式及被银式。被银式电极为直接在云母片上用真空蒸发法或烧渗法镀上银层而成，由于消除了空气间隙，温度系数大为下降，电容稳定性也比箔片式高。频率特性好，电荷量值高，温度系数小，不能做成大的容量。广泛应用在高频电器中，并可用作标准电容器。 [11]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。 [11]固定电容器的检测方法播报编辑1. 检测10pF以下的小电容：因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。 [12]2. 检测10PF～001μF固定电容器：通过判断是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。 [12]应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。对于001μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。 [12]充放电播报编辑(1)充电的过程。使电容器带电(储存电荷和电能)的过程称为充电。把电容器的一个极板接电源的正极，另一个极板接电源的负极，两个极板就分别带上了等量的异种电荷。充电后电容器的两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。 [13](2)放电的过程。使充电后的电容器失去电荷(释放电荷和电能)的过程称为放电。例如，用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就会放出电荷和电能。放电后电容器的两极板之间的电场消失，电能转化为其他形式的能。 [13]电池自放电是指在开路状态下电池存储电荷的保持能力。锂离子电池的自放电类型可分为物理自放电和化学自放电。电池单体通过串联、并联的方式组成模组，若模组内单体自放电一致性差，则会导致模组在存储一段时间后出现内部单体端电压不一致的现象，致使模组在充放电过程中出现部分单体已达到目标电压，而另一部分单体仍处于较高或较低电压的现象，导致单体过充电或过放电，甚至产生安全问题，这也是对模组电压均衡能力的一种挑战。自放电是锂离子电容器的一项重要性能指标。 [18]故障处理播报编辑1. 电容器的常见故障。当发现电容器的下列情况之一时应立即切断电源。 [14]（1）电容器外壳膨胀或漏油。 [14]（2）套管破裂，发生闪络有火花。 [14]（3）电容器内部声音异常。 [14]（4）外壳温升高于55℃以上示温片脱落。 [14]2. 电容器的故障处理（1）当电容器爆炸着火时，就立即断开电源，并用砂子和干式灭火器灭火。 [14]（2）当电容器的保险熔断时，应向调度汇报，待取得同意后再拉开电容器的断路器。切断电源对其进行放电，先进行外部检查，如套管的外部有无闪络痕迹，外壳是否变形，漏油及接地装置有无短路现象等，并摇测极间及极对地的绝缘电阻值，检查电容器组接线是否完整、牢固，是否有缺相现象，如未发现故障现象，可换好保险后投入。如送电后保险仍熔断，则应退出故障电容器，而恢复对其余部分送电。如果在保险熔断的同时，断路器也跳闸，此时不可强送。须待上述检查完毕换好保险后再投入。 [14]（3）电容器的断路器跳闸，而分路保险未断，应先对电容器放电三分钟后，再检查断路器电流互感器电力电缆及电容器外部等。若未发现异常，则可能是由于外部故障母线电压波动所致。经检查后，可以试投；否则，应进一步对保护全面的通电试验。通过以上的检查、试验，若仍找不出原因，则需按制度办事，对电容器逐渐进行试验。未查明原因之前，不得试投。 [14]3. 处理故障电容器时的安全事项。由于电容器的两极具有剩留残余电荷的特点，所以，首先应设法将其电荷放尽，否则容易发生触电事故。处理故障电容器时，首先应拉开电容器组的断路器及其上下隔离开关，如采用熔断器保护，则应先取下熔丝管。此时，电容器组虽已经过放电电阻自行放电，但仍会有部分残余电荷，因此，必须进行人工放电。放电时，要先将接地线的接地端与接地网固定好，再用接地棒多次对电容器放电，直至无火花和放电声为止，最后将接地线固定好。同时，还应注意，电容器如果有内部断线、熔丝熔断或引线接触不良时，其两极间还可能会有残余电荷，而在自动放电或人工放电时，这些残余电荷是不会被放掉的。故运行或检修人员在接触故障电容器前，还应戴好绝缘手套，并用短路线短接故障电容器的两极以使其放电。另外，对采用串联接线方式的电容器还应单独进行放电。 [15]超级电容器播报编辑超级电容器又称为双电层电容器、电化学电容器，是电化学性能介于传统电容器和电池的一种新型的电化学储能装置。主要包括电极、电解质、集流体和隔离物4个部分 [19]。它主要是通过双电层电容和氧化还原反应产生的法拉第准电容存储能量。一般说来，超级电容器的储能方式是可逆的，因此可用来解决电池记忆等问题。当前，超级电容器的应用范围非常广泛，尤其是在混合动力汽车方面。其作为混合动力汽车的电源，可以很好地满足汽车在启动、爬坡和加速时对高功率的需求，从而有效地节约能源并提高电池的使用寿命。 [16]对于超级电容器来说，依据不同的内容可有不同的分类方法。首先，根据不同的储能机理，可将超级电容器分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。其中，双电层电容器主要是通过纯静电电荷在电极表面进行吸附来产生存储能量。法拉第准电容器主要是通过法拉第准电容活性电极材料(如过渡金属氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近发生可逆的氧化还原反应产生法拉第准电容，从而实现对能量的存储与转换。其次，根据电解液种类可分为水系超级电容器和有机系超级电容器两大类。此外，根据活性材料的类型是否相同，可分为对称超级电容器和非对称超级电容器。最后，根据电解液的状态形式，又可将超级电容器分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器两大类。 [16]20世纪60年代，世界上出现了超级电容器，到了20世纪70年代末80年代初，出现了大规模商业化生产超级电容器的形势。中国的超级电容器技术开发起步较迟，从20世纪80年代开始，相关的企业、高等院校和科研院所陆续开展与超级电容器相关的研究工作$到了20世纪90年代，混合电动轿车迅速发展，作为电动轿车的主要电能存储单元，超级电容器越来越受到人们的关注。相较于传统的电容器，超级电容器具有更明显的优势。 [19]1.高效，它拥有超大的电容量、超宽的工作温度范围，能够快速充电、放电。优势2.实用，它的使用寿命极长,不用经常维护。3.环保。与传统蓄电池相比，它对环境友好，不产生二次污染$因此超级电容器的出现为电能的储存提供了一种很好的解决方案。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000

如何理解电容？ - 知乎

如何理解电容？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答​切换模式登录/注册模拟电路电容电子技术电容器电力电容如何理解电容？虽然知道电容可以充放电，电容两端电压不能突变，电容通高频、阻低频，但一直以来都没有理顺思路，觉得电容捉摸不透，我觉得电容应该是可以用一些简单的原理来解…显示全部 ​关注者462被浏览568,528关注问题​写回答​邀请回答​好问题 42​4 条评论​分享​64 个回答默认排序invalid s​编程等 2 个话题下的优秀答主​ 关注你先搞明白电容“充放电”的原理，剩下就全都是自然而然的了。理工科知识都这样，基础不牢，后面说什么都是对牛弹琴。电容充放电原理又是什么呢？很简单，丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带电了，对吗？为什么玻璃棒会带电？因为它上面的电子转移到丝绸上面去了，于是微观上，带负电的电子少了一大片，出现了“亏空”，所以它就带了正电荷。这就叫“静电”。进一步的，我们把带电的玻璃棒和验电器接触，验电器的铝箔是不是张开了？为什么会张开呢？因为验电器上面的一部分电子转移给了玻璃棒，中和了它所携带的“正电荷”——同时也使得验电器本身带了正电。你看，说来说去都是电子的迁移，对吧。当然，这些说的是静电。我们知道，静电可以通过导电物“放电”。秋冬季正是静电的高发季节，如果天气干燥，你大概已经吃过不少次静电的“苦头”了吧？通过导线连接玻璃棒和验电器，电子就会沿着导线完成转移——和你直接用玻璃棒接触验电器的效果毫无差别。这个过程中，导线中就产生了“电流”。只是这个电流持续时间极短，啪一下闪个电火花，没了。为什么没了呢？因为玻璃棒和验电器之间已经没有“电位差”了。你一半，我一半，现在大家都带正电，电势相当，自然就不可能继续存在什么电流了。那么，如果可以想出一个办法，使得电位差一直存在……电流是不是就可以一直存在了呢？没错。比如，通过原电池反应，我们就可以在原电池的正负极之间一直保持一个电位差；那么当用导线连接它们时，我们就得到了“稳恒电流”。类似的，如果我们把两片铝箔放的很近、然后用金属线把它们分别和原电池正负极连接时，会发生什么？显然，接正极的铝箔带了正电，接负极的铝箔带了负电。你可以找一个6.3伏1000uF的铝电解电容器，和干电池正负极相连（注意接对正负级）——现在，取下电容器，用镊子短接它的两个引脚，是不是会啪的一声同时闪烁个电火花？这就是电容器的充放电。你可能注意到，我前面提到的电容器是“铝电解电容”，而且这种电容居然还分正负极！——啊，我本来就够晕了！你就别再拉扯奇奇怪怪的东西进来了！我猜题主一定会这样哀嚎。但理工科有一点很“诡异”：一旦掌握了根本，你拉扯进来的东西越多，它反而越能帮你深入理解相关知识。——学习理工科的乐趣，恰恰正在于此。让我们从头再走一遍吧。还是两片铝箔，我们分别用带正电的玻璃棒和带负电的橡胶棒接触它们，使它们分别带上正负电荷。很好。你会注意到，这两片铝箔彼此相吸。你知道这是静电吸力的作用——归根结底是电场的作用……现在，我们把两片铝箔慢慢分开……这个过程中，我们需要抵抗静电力做功；拿的越远，我们做的功就越多……同时两片铝箔间的电势差也在增长。但是，整个过程中，两片铝箔上带的电荷数量并没有变化。这说明什么呢？说明当两片铝箔隔的比较远时，给它们充上同样多的电荷，需要提供的电功就会更高——不然就要违反能量守恒定律了。类似的，当两片铝箔隔的比较近时，由于不同电荷之间的互相吸引，给它们充上同样多的电荷就更“容易”——这是从电场原理出发的“补刀”。一个物理现象往往可以从多个不同方向解释，不一定非要死磕能量守恒（而这种从多个不同方向解释、最终结论却完全一致的现象，就是“自洽”。一切可靠的理论，其内部一定是自洽的）。我们把“充入电荷的容易程度”叫做“电容量”。从我前面的论述，在搭配一点点电场/电势能/做功方面的知识，很容易推出：电容量和极板面积成正比，和极板距离成反比——介电常数太高端，咱暂时就不管了。嗯，你看，掌握了根本，连电容公式咱都用不着求人，自己都能猜个八九不离十，对吧。显然，要把电容做大，一个是极板的面积要大（所以需要用大片铝箔卷起来），另一个是极板之间的距离要低。电解电容器就是利用铝极板表面不导电的氧化铝层作为间隔，和电解液充当的另一个电极构成了一个电容器。这个氧化层极薄，因此电解电容器才能用很小的体积做到很大的电容量。缺点就是，它只能接受一个方向的充电。一旦接反，氧化铝层就会被侵蚀、破坏，电容器就坏掉了——这里又和电化学知识串起来了。物理/化学就这点好玩。你思考的越多，就越会发现，似乎一切一切知识，最终都能归结到很少几条简单的道理上。最终，你似乎并没有学到任何新知识，只是对牛顿三定律能量守恒等等等等理解的越来越深刻了；而这种深刻反过来能帮你触类旁通，甚至独立发明/发现出新的东西——就好像电容量公式一样。学的越多，懂的越少；但却越发能应付更多、更复杂的场景。一旦你有了这个感觉、然后在新知识中验证通过，你就知道，你大概是把知识学到手了。嗯，现在，电容器那神秘的面纱是不是已经不存在了？一旦理解到这个程度，题主的问题就完全不算是问题了。电容器充放电的原理明白了，那么“电容器两端电压不能突变”自然也一下子就能推出来了：电容两端的电压由电容器极板上的电荷量以及极板间的距离决定；电荷需要一点一点的充放、距离也不存在“瞬移”，电容两端的电压自然就不能突变了。类似的，为什么电容器不允许直流电通过？很简单，它中间是断的，两片铝箔并未接触。刚接入电源时，当然会有电流给它充电；但一旦两片铝箔间的电压被充至电源电压，电路中自然就没了电流。因此，电容器无法让直流电通过。为什么电容器允许交流电通过？因为交流电路相当于一个正负极不断变化的电源。刚接入电容器时，它也会像直流电路一样为电容器充电；但是给电容器充满电后，它的输出电压仍在改变（所以才有电容电流和交流电路电压相差90°这个事实），甚至就连电压方向都在改变。于是，当它的电压低于电容器两极电压时，电容器就开始放电；当它的电压极性方向转换后，它又从另一个方向给电容器充电……正因为交流电路的电压没一刻固定，接入其中的电容器自然一刻不停的在充放电之间转换。而这个持续不断的充放电过程就使得电路中一直存在电流。打个比方的话，直流电就好像环形赛道，在外部电路，电子从负极出发沿电路跑到正极；而在电源内部，电子又被化学能/电磁场从正极搬到负极，一刻不停。于是就有了电流。（准确的说，并不一定是把电子搬到负极；比如电池内部就是通过化学反应在负极产生过量的电子，从而维持了正负极之间的电势差——当电池未接入电路时，“过量的电子”还能阻止负极化学反应继续进行。因此，未使用的电池负极锌板并不会很快的被消耗掉。直到你接通正负极、使得负极那“过量的电子”被送往正极、快速消耗掉。）而电容器会阻断这个过程（电路是断开的），电子们给它充满电后，路上就被堵到动弹不得了。而交流电就好像AB两个城市，上午汽车从A开到B，下午汽车从B开到A。现在两个城市之间道路断了，但在断点附近修了两个巨大的停车场；于是上午的汽车仍然可以从A向B出发，只是会停到中间停车场；到了下午，中间停车场的汽车回到A、同时从B开来一些汽车，停到断点靠近B的那一侧。你看，虽然汽车并不能实际的从A开到B，但由A向B以及由B向A的车流却可以存在。编辑于 2019-11-13 20:32​赞同 2257​​102 条评论​分享​收藏​喜欢收起​Patrick Zhang​​知乎十年新知答主​ 关注电容就是电量Q与电压U之比。我们看下图：图1：水池的总水量与水池高度之比是什么？由图1，水池的总体积： V=Sh ；水池能够储存的最大水量： Q=\gamma V=\gamma Sh 。这里的γ是水的密度。我们把水池的最大水量Q除以高度h，得到什么？ \frac{Q}{h}=\frac{\gamma Sh}{h}=\gamma S 。再来看它的单位，γ的单位是 kg/m^3 ，而S的单位是 m^2 。因此，γS的单位是kg/m。γS的物理意义是什么？它就相当于水池底面积单位高度上的水的质量，所以我们把高度h乘以γS就得到总水量。我们再来看看电容，我们已经知道，电容就是电量与电压之比。也即： C=\frac{Q}{U}=\frac{It}{U} 。它和水池的γS有什么联系？ 我们把电容表达式变形为： I=\frac{CU}{t} ，再把电压对时间写成变化率的形式，如下： i_C=C\frac{dU_C}{dt} 。原来，流过电容的电流ic等于电容容量C和电压Uc对时间t变化率的乘积。如果我们再变形： dU_C=\frac{1}{C}i_Cdt 。积分后，就可以求得电容的电压值：U_C=U_0e^{-\frac{t}{RC}} ，放电曲线；U_C=U_0(1-e^{-\frac{t}{RC}}) ，充电曲线。图2：电容的放电和充电曲线我们把RC叫做时间常数，用T代表。当时间t=4T时，因为 e^{-\frac{4T}{T}}=e^{-4}\approx 0.0183 ，不管是放电也好，充电也好，过程基本结束。注意到充电曲线和放电曲线是对称的。提供一篇链接文档：电路中的电容都有什么作用？ - Patrick Zhang的回答 - 知乎 此文供参考。就简单讲到这里吧。编辑于 2019-11-14 09:09​赞同 165​​9 条评论​分享​收藏​喜欢

什么是电容, 它是如何工作的? - 知乎

什么是电容, 它是如何工作的? - 知乎首发于工程师杂货铺切换模式写文章登录/注册什么是电容, 它是如何工作的?龙言飞语一名小小工程师，开个杂货铺，屯点技术干货，不定期进货。在本篇文章中，我们将学习电容是什么，它是如何工作的，并看看一些基本的应用示例。概述几乎所有的电路上都有一个电容，还有电阻和电感，它们是我们在电子产品中使用的基本的无源元件。电容是什么?电容是一种能以电荷的形式储存能量的装置。与同样大小的电池相比，电容能储存的能量要小得多，大约比电池1万倍，但对于许多电路设计来说却足够有用。电容的构造电容是由两块金属板构成的，两块金属板由一种叫做电介质的绝缘材料隔开。极板是导电的，通常由铝、钽或其他金属制成，而电介质可以由任何一种绝缘材料制成，如纸张、玻璃、陶瓷或任何阻碍电流流动的材料。电容的电容量(以法拉为单位)与两个极板的表面积以及电介质的介电常数ε成正比，而极板之间的距离越小，电容越大。话虽如此，现在让我们来看看电容是如何工作的。电容是如何工作的首先，我们可以注意到，金属通常具有等量的正电荷和负电荷粒子，这意味着它是中性的。如果我们把电源或电池连接到电容的金属极板上，就会有电流流动，或者连接到电池正极的极板上的电子开始移动到连接到电池负极的极板上。然而，由于极板之间的介电介质，电子将无法通过电容，因此它们将开始在极板上积累。当一定数量的电子积聚在极板上后，电池将没有足够的能量推动任何新的电子元件进入极板，因为那些已经存在的电子的排斥作用。此时，电容实际上已充满电。第一极板产生了净负电荷，第二极板产生了相等的净正电荷，在它们之间产生了一个具有吸引力的电场，该电场保持电容的电荷。电容介质工作原理让我们看看介质是如何增加电容的电容量的。电介质中含有极性分子，这意味着它们可以根据两块板上的电荷改变方向。所以分子以这样一种方式使更多的电子被吸引到负极板上，同时排斥更多的电子离开正极板。所以，一旦它充满电，如果我们取出电池，它将保持电荷很长一段时间，作为能量储存。现在，如果我们通过一个负载来缩短电容的两端，电流就会开始流过负载。从第一个极板积累的电子将开始向第二个极板移动，直到两个极板又恢复电中性。这就是电容的基本工作原理，下面我们来看一些应用实例。电容的应用解耦旁路电容解耦电容或旁路电容就是一个典型的例子，它们通常与集成电路一起使用，被放置在集成电路的电源和接地之间。它们的工作是过滤电源中的任何噪声，比如当电源在很短的一段时间内降低电压或当电路的一部分被切换导致电源波动时产生的电压波纹。在压降发生的瞬间，电容暂时充当电源，旁路主电源。AC-DC转换另一个典型的应用例子是用于DC直流适配器的电容。为了将交流电压转换成直流电压，通常使用二极管整流器，但如果没有电容的帮助，它将无法完成这项工作。整流器的输出是一个波形。因此，当整流器的输出上升时，电容充电，当整流器的输出下降时，电容放电，以这种方式平滑直流输出。信号滤波信号滤波是电容的另一个应用实例。由于其特定的响应时间，它们能够阻止低频信号，而允许更高的频率通过。它用于无线电接收器，用来去除不需要的频率，也用于扬声器内部的交叉电路，用于分离低音扬声器的低频和高音扬声器的高频。电容作为能源存储电容的另一个相当明显的用途是用于能量储存和供应。虽然与同样大小的电池相比，它们可以储存相当低的能量，但它们的寿命要长得多，而且能够更快地传递能量，这使得它们更适合需要高爆发功率的应用。好了，这就是介绍电容的全部内容，如果您觉得对你有帮助，欢迎收藏和点赞，如果喜欢我的内容，可以关注我哦，我会持续更新。编辑于 2022-03-10 21:04电容电感电路​赞同 172​​12 条评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​文章被以下专栏收录工程师杂货铺一名小小工程师的杂货铺，屯些技术

电容基础知识简介--作用、参数和类型 - 知乎

电容基础知识简介--作用、参数和类型 - 知乎切换模式写文章登录/注册电容基础知识简介--作用、参数和类型小杨同学​一个深度的妄想症患者作为三大基础电子元件（电阻、电容和电感）之一，在实际应用中几乎找不到不含有电容的电路板。电容的组成其实非常简单，只是由两个极板中间夹着一层介质组成，是中学教材中最早涉及的元件之一，电容的作用也非常简单，无非就是充电和放电而已。但是电容又是最为复杂的元件之一，虽然从作为三大基础电子元件（电阻、电容和电感）之一，在实际应用中几乎找不到不含有电容的电路板。电容的组成其实非常简单，只是由两个极板中间夹着一层介质组成，是中学教材中最早涉及的元件之一，电容的作用也非常简单，无非就是充电和放电而已。但是电容又是最为复杂的元件之一，虽然从初中就开始学习电容，但是一直到高中、大学甚至研究生的教材中都一直在讲解电容的特性和应用。尤其是在实际使用过程中，要考虑的远远不止课本中的容值这一参数，而且如果电容选择的不当，很有可能会使设计的电路无法正常工作。所以掌握好电容的基础特性，对于电路的分析和设计是十分必要的。一、电容的作用电容的基本作用是充电和放电，且两端电压不能突变，基本性质是通交流、阻直流，通高频、阻低频，根据这一性质延伸出来旁路、去耦、储能和耦合等不同作用。1.旁路和去耦：旁路和去耦都可以认为是滤波，只不过旁路电容一般放在信号的输入端，用于滤除输入信号中含有的噪声，而去耦电容则主要用于信号的输出端，用于滤除输出信号中含有的噪声。简单来说，滤波就是使直流信号中的交流成分（噪声）或者低频信号中的高频成分通过电容流向电源地。去耦电容通常用于电源输出端和开关器件输出端，旁路电容通常用于IC的电源和信号输入引脚。Layout时要尽量使滤波电容（旁路和去耦）靠近芯片的输入或者输出引脚，以最大程度地提高输入信号的纯净度，并减少输出信号中含有的噪声对其他元件的干扰。理论上容值越大，阻抗越低，通过的信号频率也越高，但是实际上超过1μF的电容大多是电解电容，含有很高的电感成分，频率升高后，阻抗会增大。所以会经常在电路中看到一个大电容和小电容并联，其中大电容主要用来滤除低频噪声，而小电容则用来滤除高频噪声。2.储能超级电容器是专门用于存储能量的电容，但是一般的电容也都有储能的作用，比如旁路电容和去耦电容除了能够滤除信号中的噪声，还兼具储能的作用，就像是一个电池，不断地进行充电和放电。3.耦合主要利用电容器通交流、阻直流的特性，使电路中的交流信号传递到下一级，同时隔断直流信号。4.软启动利用电容两端电压不能突变的特性，防止在打开开关的瞬间电压或者电流过大，损坏后级电路。除了以上作用，电容和电阻组合使用还可以构成积分电路、微分电路、定时电路、自举电路等。二、电容的参数标称容量、精度、额定电压、温度系数、等效串联电阻、等效串联电感、漏电流、绝缘电阻、损耗和频率特性、工作温度范围、使用寿命等。温度系数：指在一定范围内，温度每变化1℃，容值的相对变化值，与介质材料和电容结构有关。漏电流：由于电容介质并不是绝对不导电的，所以在一定电压下，流过介质的电流被称为漏电流（一般很微弱）。与环境温度、施加电压、电容容量、制造工艺等有关。绝缘电阻：指电容电压与漏电流的比值。与介质的介电常数、介质厚度、介质面积等有关。电容损耗：在电场作用下，电容因发热而消耗的能量，分为介质损耗和金属损耗，常用损耗角正切值表示。等效串联电阻（ESR）：理论上电容在充放电过程中不会有能量消耗，但是由于介质损耗、端子引线等原因，会使电容消耗一部分能量，对外就类似一个电阻和电容串联在一起，这个电阻就被称为ESR。ESR的存在会使电容两端的电压发生突变，降低电容的滤波性能。是电容非常重要的参数之一三、电容的类型按照介质、作用和封装形式等可以将电容分为多个不同的类型，这里主要讨论不同介质类型的电容。主要有陶瓷电容、纸介电容、云母电容、独石电容、薄膜电容、金属化纸介电容、油浸纸介电容、铝电解电容、钽电解电容。陶瓷电容：指以陶瓷为介质的电容，原材料丰富，结构简单，价格低廉，容量范围宽（几pF~几百μF），体积小，损耗小，因此应用非常广泛，分为高频瓷介电容和低频瓷介电容。纸介电容：用很薄的特制电容纸作为介质，铝箔或锡箔作为电极并卷绕成型，然后接出引线，再经过漫渍处理，用外壳封装或环氧树脂灌封而成。具有体积小，容量较大（10pF~几十μF），工作范围宽（最高可达6.3kV），成本低，但是固有电感和介质损耗比较大，稳定性差。多用于低频电路。云母电容：在云母片上喷涂银层制成电极板，将电极板和云母介质叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。具有介质损耗小、绝缘电阻大、温度系数小、精度高等特点，适用于高频电路，但是体积大，容量小（0.5~104pF）。独石电容：又称多层陶瓷电容器，简称MLCC，由多层绝缘介质加两个导电的金属电极组成。根据美国电工协会（EIA）的标准，可以根据温度稳定性将不同介质材料的MLCC分为三类：超稳定级（I类），如COG或NPO；稳定级（II类），如X7R；能用级（III类），如Y5V。其中，NPO的稳定性最好，几乎不随温度、时间和电压的改变而改变，但是容量最大只有100 nF，适用于对稳定性和可靠性要求较高的高频、特高频电路中。X7R又被称为温度稳定型陶瓷电容器，当温度在-55℃~+125℃时其容量变化为±15%，但是容量并不是呈线性变化的，容量范围为300pF~3.3μF。Y5V的稳定性比X7R差，在-30℃ ~ +85℃范围内容量变化为-82%~+22%。薄膜电容：以金属箔为电极，电子级塑料薄膜作为介质。根据介质材料的不同又分为聚乙酯电容、聚丙烯电容、聚苯乙烯电容、聚碳酸酯电容和涤纶电容等。其中，聚苯乙烯电容的绝缘电阻高达100GΩ，漏电流极低，介质损耗小，精度高，可在部分高频电路中替代云母电容，但是体积较大，工作温度。聚丙烯电容（CBB电容）与聚苯乙烯电容的性能类似，但是体积较小，价格低，温度系数略大于聚苯乙烯。涤纶电容具有介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好等特点，适宜做旁路电容。铝电解电容：最常见的电容之一，由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。容量大（可以做到F级），成本极低，但是漏电流大，稳定性差，有正负极在电源滤波和低频电路中应用非常广泛。钽电解电容：是所有电容中体积小而又能达到较大容量的产品，但是由于钽原料稀缺，所以价格较昂贵。钽电容的绝缘电阻大，漏电流小，温度特性好，有正负极，多用于要求较高的场合。安规电容：指失效后，不会导致电击，不危及人身安全的电容器，主要用在开关电源中，分为X电容和Y电容。X电容是指跨接在零线和火线之间的电容，主要用于差模滤波。Y电容是指零线与地、火线与地之间的电容，主要用于共模滤波。欢迎关注我的公众号，和小杨同学一起每周进步一点点：​发布于 2021-05-07 09:50电路电容电子元件​赞同 7​​添加评论​分享​喜欢​收藏​申请

电容，电阻，电感是什么？ - 知乎

电容，电阻，电感是什么？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答​切换模式登录/注册电路电容电子电路电感电子技术电容，电阻，电感是什么？关注者18被浏览140,068关注问题​写回答​邀请回答​好问题​添加评论​分享​7 个回答默认排序牧神园地​浙江大学 工学硕士​ 关注电容，电阻，电感是硬件电路设计的基础，理解这三个基本元件对理解整个硬件设计非常重要。接下来，我们从电阻，电容和电感属性，以及电阻器，电容器和电感器（器件）两个方面来进行解读。一，电子电路物理参数电子电路学有4个基本物理量：电压V，磁通量φ，电流I，电量Q；而这4个物理量构成了电路的理论基础，我们平时所使用的阻、容、感器件特性均从这些基本量中推理得到。由电磁学理论可知V & φ和Q & I之间的如下关系：根据麦克斯韦方程组的第三方程-法拉第定律：曲面磁通量的变化率等于感应生成电场的环流（记住：磁场跟电流是强相关的）；简单表述即：感应电场等于单位时间磁通量的变化，即： V=d/dt或d=V*dt。电磁学上将：单位时间（t）内通过导体任一横截面的电量（q）叫做电流强度（I），即I=dq/dt；或dq=i*dt。如上图所示，4个基本物理量两两构成了一副4象限关系图，对应4种基本电路元件：电阻器，电容器，电感器以及忆阻器。好，那么这三种常见元器件是嘛玩意呢？1. 电阻器：R=dV/dI，是指电流在电路中所遇到的阻力，描述为对电流阻碍的能力，是一种耗能元件。电阻单位是Ω，1Ω表示：在该元件两端变化1V的电压降，将导致产生1A电流的变化。——从对电阻器的定义中，电阻R = dV/dI，而非V/I；诶，这啥意思啊？这是因为我们日常所用的电阻器线性度比较好，所以一般用V/I替代了dV/dI的计算，两者计算结果相差不大。2. 电容器：C=dQ/dV，是指将电能储存在电场中的被动电子元件，是一个储存电场能量（静电场能）的容器；电容单位是F，1F表示：在该元件两端变化1C的电量，将导致产生1V的电压变化。——同样对于电容器来说，电容量也是Q（电量变化量）相对于V（电压变化量）的曲线斜率（所以有些电容器对电压值很敏感，随着外加电压的增加而电容值有巨大的变化）。3. 电感器：L=d/dI，是指导线内通过变化电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，是导线的（磁通变化量）与产生此磁通的（电流变化量）之比；电感器是一个储存磁场能量的容器；单位是H，1H表示：通过该元件的电流变化1A时，所产生磁通量的变化为1Wb；——电感器涉及到了电场与磁场能量的转换，理解上更加复杂一点，后续“电感器原理”分析。“易经”说：形而下者谓之器。所以我们看到的这些：电阻器，电容器，电感器和忆阻器是形而下的产物，所有的这些都只是阻、容、感的表象；那我们如何能够抓住事物的本质呢？ “易经”还说了：形而上者谓之道。我们要加深对阻、容、感的理解，就必须从物理规律的层面去重新解构、解析：1. 电阻：从本质来说是载流子（自由电子是载流子的一种，当然在半导体中，空穴也是另外一种载流子）在受电场作用而位移过程中受到的阻力。——在理想情况下，电场力作用于自由电子，使电子朝电场的反向加速运动，根据牛顿第二定律，自由电子应当一直被加速（只要时间足够长，就可以将电子速度达到接近光速），电流随时间持续增大；但实际上电流到达一个定值后就不会再增大，说明存在一个“摩擦力”反抗着电子的加速；而“摩擦力”主要来自于晶体晶格的热振动，晶体中的杂质、位错、点缺陷会使电子受到散射，而散射事件使得电子失去动能并改变运动方向，从而失去前进方向上的速度分量，这就是金属有电阻的原因。——对于横截面恒定材料的电阻R = ρ*Len/A，R：电阻值； ρ：体电阻率；Len：材料长度；A：材料横截面积。后续在“电阻器原理专题”中详细讲解。2. 电容：由两个导体构成，任何两个导体之间都有一定的电容量，其本质是对两个导体在一定电压下存储电荷能力的度量；在一定电压下，能够存储的电荷越多，则这对导体的电容量就越大。——只要是两个不短路的导体，且加电压后会有电荷积累，那么它们之间就会有电容；一定要记住这个条件，后面不同电容的出现方式会超出想象，这是唯一遵循的准则。后续在“电容器原理” 以及“信号完整性基础专题”中详细讲解。——C=ε0*εr*A/d，C：电容量；ε0：真空介电常数；εr：相对介电常数；A：电极面积；d：电极距离。3. 电感必须需要一个有一个的圈圈么？其实并非如此，判断标准有点抽象？抽象就对了： 1, 电感周围会形成闭合磁力线圈。 2, 电感量是导体电流1A时周围的磁力线匝数（Wb）。4. 周围磁力线匝数改变时导体两端产生感应电压（感应电动势）。——任何有电流流过的导体都有电感（自感），与导体的几何结构及磁导率强相关。5. 电容要发挥其作用，就必须电极两端的电荷数量（电势差）发生变化，如果电容两个电极电荷数量不变（电极两端电压保持不变），那么电容就相当于一根导线。6. 同理，电感要产生作用，必须流过电感的电流发生变化，如果电流没有变化，那么电感也相当于是一根导线。如此，我们便知道了：世界上本来就存在电阻、电容、电感，在任何满足能够体现阻性、容性和感性的条件下，就能呈现出它们的存在来。这些特性不是人所创造，是在宇宙大爆炸的瞬间就赋予了世间万物这些物理特性；我们将电阻特性、电容特性、电感特性器化（形而下），制造出了电阻器、电容器、电感器。——例如传输线（例如：PCB走线）就完全包含了阻性、容性以及感性，并对信号的传输起到了决定性的作用。二，理想电阻器、电容器、电感器的特性1，理想电阻器我们已经知道了电阻器是阻碍电流通过的作用；而根据能量守恒定律，电阻器将电能转化为了热能；如果用一个字来描述电阻器的特性，那就是：阻（肉盾）。在电阻器的两端加电压会产生一定的电流，而这部分电能（ I^{2} *R）被电阻所消耗，所以大手一挥给它定个性吧：电阻器是一种耗能元件。我们通过两种电压模式来观察电阻器的特性：直流电压和交流电压；在直流电压条件下，通过电阻器的电流是恒定的。在交流电压条件下，通过电阻器的电流跟随着电压变化而变化，而电阻器阻值保持不变（理想电阻器不随电压/电流而变化），所以电压和电流保持线性关系：I=V/R。2，理想电容器电容器是一种储能元件，将能量以静电场能（电场能量）的形式进行储存。理想电容器两端电压不能突变，我们同样通过两种电压模式来看电容器的特性：直流电压和交流电压；在电容器两端加直流电压（中间串有电阻R）时：上电瞬间，电容器在电路中呈现低阻抗状态，对电容器进行快速（大电流）充电，电容器两端等效于短路；随后电容器两端电压非线性（指数曲线）增加，RC充电时间常数为 \tau = R*C；——RC充电时间常数时电容器两端电压达到0.63倍外加电压。电容器两端电压等于外加直流电压（理论上电容器两端电压永远小于外加直流电压，即永远充不满），此时流经电容器的电流为0，电容器等效于开路；此时电源释放的电能，以静电场能的形式（电容器两端增加电荷）储存在电容里。在电容器两端加交流电压，电流相位超前电压相位90°。电容器阻抗Xc=1/j \omega c；通过电容器阻抗的计算，我们知道电容器阻抗与电容器容值及信号频率成反比，从而直观的得到电容器实际应用：大电容器用于“隔直通交”，而小电容器用于“通高阻低”。3，理想电感器电感器也是一种储能元件，它并不消耗电场能量，而是将电场能量转换成磁场能量，以磁场能量形式储存起来；流经理想电感器电流不能突变，通过电感的电流会产生自感电动势，其变化趋势与外加电压变化的方向相反（负反馈）。通过两种电压模式来看电感器的特性：直流电压和交流电压；在电感器两端加直流电压（中间串有电阻R）时：上电瞬间，电感器产生强大自感电动势与外加电压相等（后续在“电感器原理”中再来具体扯一扯这一特性）、方向相反，在电路中呈高阻抗状态（断路）；随着电流增加速率慢慢减小，自感电动势也随之减小；直到电流趋于稳定时，自感电动势为0，电感器在电路中相当于短路；此时电源释放的能量完全转化为电感器的磁场能量。在电感器两端加交流电压，自感电动势落后于电流相位90°，外加电压超前于电流相位90°，自感电动势与外加交流电压相位完全相反；电感器阻抗XL=j \omega L；通过电感器阻抗的计算，我们知道了电感器阻抗与电感器感值及信号频率成正比，从而直观的得到电感器的应用：大电感器用于“通直阻交”，小电感器用于“通低阻高”，与电容器刚好相反。更多硬件相关技术知识，请关注个人主页“专栏”。~欢迎关注、点赞、收藏和转发，谢谢^_^~编辑于 2023-02-02 19:33​赞同 34​​8 条评论​分享​收藏​喜欢收起​牙牙​北京大学 微电子学与固体电子学硕士​ 关注电路26:电阻，电感，电容 电路元件的相量形式4343 播放 · 6 赞同发布于 2022-03-04 18:07· 267 次播放​赞同​​添加评论​分享​收藏​喜欢

电容 - 搜狗百科

搜狗百科电容(Capacitance)亦称作“电容量”[1]，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是法拉(F)。 电容是表现电容器容纳电荷本领的物理量，主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。网页微信知乎图片视频医疗汉语问问百科更多»登录帮助首页任务任务中心公益百科积分商城个人中心添加义项电容是一个多义词，您可以选择查看以下义项（共2个义项）：电学物理量之一一类电子元器件电容编辑词条添加义项同义词收藏分享分享到QQ空间新浪微博电学物理量之一电容（Capacitance）亦称作“电容量”[1]，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。电容是表现电容器容纳电荷本领的物理量，主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。中文名电容展开别称电容量展开释义在给定电位差下的电荷储藏量展开电容定义式C=Q/U展开外文名Capacitance展开国际单位法拉(F)展开应用电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波等电路中展开学科物理学展开参考资料：1. 电容词典网[引用日期2021-09-08]2. 电容 3. 电容的分类和作用 4. 万用表测电容方法 词条标签：科学百科信息科学分类中国电子学会学科免责声明搜狗百科词条内容由用户共同创建和维护，不代表搜狗百科立场。如果您需要医学、法律、投资理财等专业领域的建议，我们强烈建议您独自对内容的可信性进行评估，并咨询相关专业人士。词条信息词条浏览：781363次最近更新：22.06.06编辑次数：46次创建者：毓毓叶紫^ω^突出贡献者：新手指引了解百科编辑规范用户体系商城兑换问题解答关于审核关于编辑关于创建常见问题意见反馈及投诉举报与质疑举报非法用户未通过申诉反馈侵权信息对外合作邮件合作任务领取官方微博微信公众号搜索词条编辑词条 收藏 查看我的收藏分享分享到QQ空间新浪微博投诉登录企业推广免责声明用户协议隐私政策编辑帮助意见反馈及投诉© SOGOU.COM 京ICP备11001839号-1 京公网安备110000020000

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谈谈电容 - 知乎首发于硬件之路切换模式写文章登录/注册谈谈电容王一一乡下来的工程师本文未经允许，禁止转载。之前的文章中，介绍了电感的一些知识。本文将谈谈电容，介绍电容的知识和如何选型。谈谈电感 - 硬件之路 - 知乎专栏一、电容的基本原理电容，和电感、电阻一起，是电子学三大基本无源器件；电容的功能就是以电场能的形式储存电能量。以平行板电容器为例，简单介绍下电容的基本原理如上图所示，在两块距离较近、相互平行的金属平板上(平板之间为电介质)加载一个直流电压；稳定后，与电压正极相连的金属平板将呈现一定量的正电荷，而与电压负极相连的金属平板将呈现相等量的负电荷；这样，两个金属平板之间就会形成一个静电场，所以电容是以电场能的形式储存电能量，储存的电荷量为Q。电容储存的电荷量Q与电压U和自身属性(也就是电容值C)有关，也就是Q=U*C。根据理论推导，平行板电容器的电容公式如下：理想电容内部是介质(Dielectric)，没有自由电荷，不可能产生电荷移动也就是电流，那么理想电容是如何通交流的呢？通交流电压可以在电容内部形成一个电场，而交流电压就会产生交变电场。根据麦克斯韦方程组中的全电流定律：即电流或变化的电场都可以产生磁场，麦克斯韦将ε(∂E/∂t)定义为位移电流，是一个等效电流，代表着电场的变化。(这里电流代表电流密度，即J)设交流电压为正弦变化，即：实际位移电流等于电流密度乘以面积：所以电容的容抗为1/ωC，频率很高时，电容容抗会很小，也就是通高频。下图是利用ANSYS HFSS仿真的平行板电容器内部的电磁场的变化。横截面电场变化(GIF动图，貌似要点击查看)纵断面磁场变化(GIF动图，貌似要点击查看)也就是说电容在通交流的时候，内部的电场和磁场在相互转换。隔直流直流电压不随时间变化，位移电流ε(∂E/∂t)为0，直流分量无法通过。实际电容等效模型实际电容的特性都是非理想的，有一些寄生效应；因此，需要用一个较为复杂的模型来表示实际电容，常用的等效模型如下：由于介质都不是绝对绝缘的，都存在着一定的导电能力；因此，任何电容都存在着漏电流，以等效电阻Rleak表示；电容器的导线、电极具有一定的电阻率，电介质存在一定的介电损耗；这些损耗统一以等效串联电阻ESR表示；电容器的导线存在着一定的电感，在高频时影响较大，以等效串联电感ESL表示；另外，任何介质都存在着一定电滞现象，就是电容在快速放电后，突然断开电压，电容会恢复部分电荷量，以一个串联RC电路表示。大多数时候，主要关注电容的ESR和ESL。品质因数(Quality Factor)和电感一样，可以定义电容的品质因数，也就是Q值，也就是电容的储存功率与损耗功率的比：Qc=(1/ωC)/ESRQ值对高频电容是比较重要的参数。自谐振频率(Self-Resonance Frequency)由于ESL的存在，与C一起构成了一个谐振电路，其谐振频率便是电容的自谐振频率。在自谐振频率前，电容的阻抗随着频率增加而变小；在自谐振频率后，电容的阻抗随着频率增加而变小，就呈现感性；如下图所示：图出自Taiyo Yuden的EMK042BJ332MC-W规格书二、电容的工艺与结构根据电容公式，电容量的大小除了与电容的尺寸有关，与电介质的介电常数(Permittivity)有关。电介质的性能影响着电容的性能，不同的介质适用于不同的制造工艺。常用介质的性能对比，可以参考AVX的一篇技术文档。AVX Dielectric Comparison Chart电容的制造工艺主要可以分为三大类：薄膜电容(Film Capacitor)电解电容(Electrolytic Capacitor)陶瓷电容(Ceramic Capacitor)2.1 薄膜电容(Film Capacitor)Film Capacitor在国内通常翻译为薄膜电容，但和Thin Film工艺是不一样的。为了区分，个人认为直接翻译为膜电容好点。薄膜电容是通过将两片带有金属电极的塑料膜卷绕成一个圆柱形，最后封装成型；由于其介质通常是塑料材料，也称为塑料薄膜电容；其内部结构大致如下图所示：原图来自于维基百科薄膜电容根据其电极的制作工艺，可以分为两类：金属箔薄膜电容(Film/Foil)金属箔薄膜电容，直接在塑料膜上加一层薄金属箔，通常是铝箔，作为电极；这种工艺较为简单，电极方便引出，可以应用于大电流场合。金属化薄膜电容(Metallized Film)金属化薄膜电容，通过真空沉积(Vacuum Deposited)工艺直接在塑料膜的表面形成一个很薄的金属表面，作为电极；由于电极厚度很薄，可以绕制成更大容量的电容；但由于电极厚度薄，只适用于小电流场合。金属化薄膜电容就是具有自我修复的功能，即假如电容内部有击穿损坏点，会在损坏处产生雪崩效应，气化金属在损坏处将形成一个气化集合面，短路消失，损坏点被修复；因此，金属化薄膜电容可靠性非常高，不存在短路失效；薄膜电容有两种卷绕方法：有感绕法在卷绕前，引线就已经和内部电极连在一起；无感绕法在绕制后，会采用镀金等工艺，将两个端面的内部电极连成一个面，这样可以获得较小的ESL，应该高频性能较高；此外，还有一种叠层型的无感电容，结构与MLCC类似，性能较好，便于做成SMD封装。原图出自http://www.global.tdk.com/techmag/electronics_primer/vol4.htm最早的薄膜电容的介质材料是用纸浸注在油或石蜡中，英国人D'斐茨杰拉德于1876年发明的；工作电压很高。现在多用塑料材料，也就是高分子聚合物，根据其介质材料的不同，主要有以下几种：应用最多的薄膜电容是聚酯薄膜电容，比较便宜，由于其介电常数较高，尺寸可以做的较小；其次就是聚丙烯薄膜电容。其他材料还有聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等等。薄膜电容的特点就是可以做到大容量，高耐压；但由于工艺原因，其尺寸很难做小，通常应用于强电电路，例如电力电子行业；基本上是长这个样子：截图于High Power Capacitors For Power Electronics - AVX引申阅读：Film capacitorCapacitors, Part 4 "Film Capacitors [1]"AVX PRODUCT GUIDE FOR MEDIUM & HIGH POWER FILM CAPACITORS2.2 电解电容(Electrolytic Capacitor)电解电容是用金属作为阳极(Anode)，并在表面形成一层金属氧化膜作为介质；然后湿式或固态的电解质和金属作为阴极(Cathode)。电解电容大都是有极性的，如果阴极侧的金属，也有一层氧化膜，就是无极性的电解电容。根据使用的金属的不同，目前只要有三类电解电容：铝电解电容(Aluminum electrolytic capacitors)铝电解电容应该是使用最广泛的电解电容，最便宜，其基本结构如下图所示：原图出自http://www.global.tdk.com/techmag/electronics_primer/vol6.htm铝电解电容的制作工艺大致有如下几步：首先，铝箔会通过电蚀刻(Etching)的方式，形成一个非常粗糙的表面，这样增大了电极的表面积，可以增大电容量；再通过化学方法将阳极氧化，形成一个氧化层，作为介质；然后，在阳极铝箔和阴极铝箔之间加一层电解纸作为隔离，压合绕制；最后，加注电解液，电解纸会吸收电解液，封装成型。使用电解液的湿式铝电解电容应用最广；优点就是电容量大、额定电压高、便宜；缺点也很明显，就是寿命较短、温度特性不好、ESR和ESL较大。对于硬件开发来说，需要避免过设计，在满足性能要求的情况下，便宜就是最大的优势。下图是基美(Kemet)的铝电解电容产品，大致可以看出铝电解电容的特点。原图截图于KEMET网站铝电解电容也有使用二氧化锰、导电高分子聚合物等固态材料做电解质；聚合物铝电解电容的结构大致如下图所示：原图出自Polymer Aluminum Electrolytic Capacitors - Murata聚合物铝电解电容的ESR较小，容值更稳定，瞬态响应好；由于是固态，抗冲击振动能力比湿式的要好；可以做出较小的SMD封装。当然，湿式的铝电解电容也可以做SMD封装，不过大都是长这样：图片来源于百度图片而聚合物铝电解电容的封装长这样：图片来自Murata网站引申阅读：Polymer Capacitor Basics (Part 1):

What Is a Polymer Capacitor?Polymer Capacitor Basics (Part 2):

What Is a Polymer Capacitor?钽电解电容(Tantalum electrolytic capacitors)钽(拼音tǎn)电解电容应用最多的应该是利用二氧化锰做固态电解质，主要长这样：图片出自Solid Tantalum MnO2 Capacitors固态钽电解电容内部结构大致如下图所示：原图出自Vishay技术文档钽电容与铝电解电容比，在于钽氧化物(五氧化二钽)的介电常数比铝氧化物(三氧化二铝)的高不少，这样相同的体积，钽电容容量要比铝电解电容的要大。钽电容寿命较长，电性能更加稳定。钽电容也有利用导电高分子聚合物(Conductive Polymer)做电解质，结构与上图二氧化锰钽电容类似，就是将二氧化锰换成导电聚合物；导电聚合物的电导率比二氧化锰高，这样ESR就会更低。另外还有湿式的钽电容，特点就是超大容量、高耐压、低直流漏电流，主要用于军事和航天领域。湿式的钽电容主要长这样：截图于Vishay技术文档引申阅读：Guide for Tantalum Solid Electrolyte Chip Capacitors with Polymer CathodeWet Electrolyte Tantalum Capacitors铌电解电容(Niobium electrolytic capacitors)铌电解电容与钽电解电容类似，就是铌及其氧化物代替钽；铌氧化物(五氧化二铌)的介电常数比钽氧化物(五氧化二钽)更高；铌电容的性能更加稳定，可靠性更高。AVX有铌电容系列产品，二氧化锰钽电容外观是黄色，而铌电容外观是橙红色，大致长这样：图片出自AVX网站引申阅读：Tantalum Polymer and Niobium OxideCapacitorsOxiCap® - niobium oxide capacitor电解电容对比表，数据来源于维基百科，仅供参考。引申阅读：Electrolytic capacitor2.3 陶瓷电容(Ceramic Capacitor)陶瓷电容是以陶瓷材料作为介质材料，陶瓷材料有很多种，介电常数、稳定性都有不同，适用于不同的场合。陶瓷电容，主要有以下几种：瓷片电容(Ceramic Disc Capacitor)瓷片电容的主要优点就是可以耐高压，通常用作安规电容，可以耐250V交流电压。其外观和结构如下图所示：原图出自本小节两篇引申阅读引申阅读：Capacitors | DE1 series lineupCeramic Capacitor多层陶瓷电容(Multi-layer Ceramic Capacitor)多层陶瓷电容，也就是MLCC，片状(Chip)的多层陶瓷电容是目前世界上使用量最大的电容类型，其标准化封装，尺寸小，适用于自动化高密度贴片生产。作者，也就是我自己设计的主板，自己拍的照片，加了艺术效果；没有标引用和出处的图片和内容，绝大多数都是我自己画或弄出来的，剩下一点点可能疏忽忘加了；标引用的图片，很多都是我重新加工的，例如翻译或几张图拼在一起等等，工具很土EXCEL+截图。多层陶瓷电容的内部结构如下图所示：原图出自SMD MLCC for High Power Applications - KEMET多层陶瓷电容生产流程如下图所示：原图出自Capacitors, Part 2 "Ceramic Capacitors [1]"由于多层陶瓷需要烧结瓷化，形成一体化结构，所以引线(Lead)封装的多层陶瓷电容，也叫独石(Monolithic)电容。在谈谈电感 中也介绍过多层陶瓷工艺和Thin Film工艺。Thin Film技术在性能或工艺控制方面都比较先进，可以精确的控制器件的电性能和物理性能。因此，Thin Film电容性能比较好，最小容值可以做到0.05pF，而容差可以做到0.01pF；比通常MLCC要好很多，像Murata的GJM系列，最小容值是0.1pF，容差通常都是0.05pF；因此，Thin Film电容可以用于要求比较高的RF领域，AVX有Accu-P®系列。引申阅读Thin Film Capacitor - AVXCeramic capacitorBME and PME Ceramic’s Hidden Property - KEMET陶瓷介质的分类根据EIA-198-1F-2002，陶瓷介质主要分为四类：Class I：具有温度补偿特性的陶瓷介质，其介电常数大都较低，不超过200。通常都是顺电性介质(Paraelectric)，温度、频率以及偏置电压下，介电常数比较稳定，变化较小。损耗也很低，耗散因数小于0.01。截图自Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors，Page26性质最稳定，应用最多的是C0G电容，也就是NP0。NP0是IEC/EN 60384-1标准中规定的代号，即Negative Positive Zero，也就是用N和P来表示正负偏差。由于介电常数低，C0G电容的容值较小，最大可以做到0.1uF，0402封装通常最大只有1000pF。Class II，III：其中，温度特性A-S属于Class II，介电常数几千左右。温度特性T-V属于Class III，介电常数最高可以到20000，可以看出Class III的性能更加不稳定。根据IEC的分类，Class II和III都属于第二类，高介电常数介质。像X5R和X7R都是Class II电容，在电源去耦中应用较多，而Y5V属于Class III电容，性能不太稳定，个人觉得现在应用不多了。截图自Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors，Page103由于Class II和III电容的容值最高可以做到几百uF，但由于高介电常数介质，大都是铁电性介质(Ferroelectric)，温度稳定性差。此外，铁电性介质，在直流偏置电压下介电常数会下降。在谈谈电感一文中，介绍了铁磁性介质存在磁滞现象，当内部磁场超过一定值时，会发生磁饱和现象，导致磁导率下降；同样的，对于铁电性介质存在电滞现象，当内部电场超过一定值时，会发生电饱和现象，导致介电常数下降。因此，当Class II和III电容的直流偏置电压超过一定值时，电容会明显下降，如下图所示：图片来源GRM188R60J226MEA0 - MurataClass IV：制作工艺和通常的陶瓷材料不一样，内部陶瓷颗粒都是外面一层很薄的氧化层，而核心是导体。这种类型的电容容量很大，但击穿电压很小。由于此类电容的性能不稳定，损耗高，现在已经基本被淘汰了。引申阅读：ECA-EIA-198-1-F-2002Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic CapacitorsHysteresis in Piezoelectric and Ferroelectric Materials电容类型总结表原图出自维基百科还有一类超级电容，就是容量特别大，可以替代电池作为供电设备，也可以和电池配合使用。超级电容充电速度快，可以完全地充放电，而且可以充到任何想要的电压，只要不超过额定电压。现在应用也比较多，国内很多城市都有超级电容电动公交车；还有些电子产品上也有应用，例如一些行车记录仪上，可以持续供电几天。引申阅读：What Is a Supercapacitor (EDLC)?Murata Supercapacitor Technical NoteCapacitor typesComparison of Multilayer Ceramic and Tantalum Capacitors三、电容的应用与选型器件选型，其实就是从器件的规格书上提取相关的信息，判断是否满足产品的设计和应用的要求。3.1 概述电容作为一个储能元件，可以储存能量。外部电源断开后，电容也可能带电。因此，安全提示十分必要。有些电子设备内部会贴个高压危险，小时候拆过家里的黑白电视机，拆开后看到显像管上贴了个高压危险，那时就有个疑问，没插电源也会有高压吗？工作后，拆过几个电源适配器，被电的回味无穷……回归正题，电容储能可以做如下应用：储存能量就可以当电源，例如超级电容；存储数据，应用非常广。动态易失性存储器(DRAM)就是利用集成的电容阵列存储数据，电容充满电就是1，放完电就是0。各种手机、电脑、服务器中内存的使用量非常大，因此，内存行业都可以作为信息产业的风向标了。此外，电容还可以用作：定时：电容充放电需要时间，可以用做定时器；还可以做延时电路，最常见的就是上电延时复位；一些定时芯片如NE556，可以产生三角波。谐振源：与电感一起组成LC谐振电路，产生固定频率的信号。利用电容通高频、阻低频、隔直流的特性，电容还可以用作：电源去耦电源去耦应该是电容最广泛的应用，各种CPU、SOC、ASIC的周围、背面放置了大量的电容，目的就是保持供电电压的稳定。首先，在DCDC电路中，需要选择合适的输入电容和输出电容来降低电压纹波。需要计算出相关参数。此外，像IC工作时，不同时刻需要的工作电流是不一样的，因此，也需要大量的去耦电容，来保证工作电压得稳定。耦合隔直设计电路时，有些情况下，只希望传递交流信号，不希望传递直流信号，这时候可以使用串联电容来耦合信号。例如多级放大器，为了防止直流偏置相互影响，静态工作点计算复杂，通常级间使用电容耦合，这样每一级静态工作点可以独立分析。例如PCIE、SATA这样的高速串行信号，通常也使用电容进行交流耦合。旁路滤波旁路，顾名思义就是将不需要的交流信号导入大地。滤波其实也是一个意思。在微波射频电路中，各种滤波器的设计都需要使用电容。此外，像EMC设计，对于接口处的LED灯，都会在信号线上加一颗滤波电容，这样可以提高ESD测试时的可靠性。3.2 铝电解电容3.2.1 铝电解电容(湿式)铝电解电容(湿式)无论是插件还是贴片封装，高度都比较高，而且ESR都较高，不适合于放置于IC附近做电源去耦，通常都是用于电源电路的输入和输出电容。原图来自KEMET规格书容值从规格书中获取电容值容差，通常铝电解电容的容差都是±20%。计算最大容值和最小容值时，各项参数要满足设计要求。额定电压铝电解电容通常只适用于直流场合，设计工作电压至少要低于额定电压的80%。对于有浪涌防护的电路，其额定浪涌电压要高于防护器件(通常是TVS)的残压。例如，对于一些POE供电的设备，根据802.3at标准，工作电压最高可达57V，那么选择的TVS钳位电压有90多V，那么至少选择额定电压100V的铝电解电容。此时，也只有铝电解电容能同时满足大容量的要求。原图来自Littelfuse的TVS规格书耗散因数设计DCDC电路时，输出电容的ESR影响输出电压纹波，因此需要知道铝电解电容的ESR，但大多数铝电解电容的规格书只给出了耗散因数tanδ。可以根据以下公式来计算ESR：ESR = tanδ/(2πfC)例如，120Hz时，tanδ为16%，而C为220uF，则ESR约为965mΩ。可见铝电解电容的ESR非常大，这会导致输出电压纹波很大。因此，使用铝电解电容时，需要配合使用片状陶瓷电容，靠近DCDC芯片放置。随着开关频率和温度的升高，ESR会下降。额定纹波电流电容的纹波电流，要满足DCDC设计的输入和输出电容的RMS电流的需求。铝电解电容的额定纹波电流需要根据开关频率来修正。寿命铝电解电容的寿命比较短，选型需要注意。而寿命是和工作温度直接相关的，规格书通常给出产品最高温度时的寿命，例如105℃时，寿命为2000小时。根据经验规律，工作温度每下降10℃，寿命乘以2。如果产品的设计使用寿命为3年，也就是26280小时。则10*log2(26280/2000)=37.3℃，那么设计工作温度不能超过65℃。3.2.2 聚合物铝电解电容像Intel的CPU这样的大功耗器件，一颗芯片80多瓦的功耗，核电流几十到上百安，同时主频很高，高频成分多。这时对去耦电容的要求就很高：电容值要大，满足大电流要求；额定RMS电流要大，满足大电流要求；ESR要小，满足高频去耦要求；容值稳定性要好；表面帖装，高度不能太高，因为通常放置在CPU背面的BOTTOM层，以达到最好的去耦效果。这时，选择聚合物铝电解电容最为合适。此外，对于音频电路，通常需要用到耦合、去耦电容，由于音频的频率很低，所以需要用大电容，此时聚合物铝电解电容也很合适。3.3 钽电容根据前文相关资料的来源，可以发现，钽电容的主要厂商就是Kemet、AVX、Vishay。钽属于比较稀有的金属，因此，钽电容会比其他类型的电容要贵一点。但是性能要比铝电解电容要好，ESR更小，损耗更小，去耦效果更好，漏电流小。下图是Kemet一款固态钽电容的参数表：截图自Kemet规格书额定电压固态钽电容的工作电压需要降额设计。正常情况工作电压要低于额定电压的50%；高温环境或负载阻抗较低时，工作电压要低于额定电压的30%。具体降额要求应严格按照规格书要求。此外，还需要注意钽电容的承受反向电压的情况，交流成分过大，可能会导致钽电容承受反向电压，导致钽电容失效。固态钽电容的主要失效模式是短路失效，会直接导致电路无法工作，甚至起火等风险。因此，需要额外注意可靠性设计，降低失效率。对于一旦失效，就会造成重大事故的产品，建议不要使用固态钽电容。额定纹波电流纹波电流流过钽电容，由于ESR存在会导致钽电容温升，加上环境温度，不要超过钽电容的额定温度以及相关降额设计。3.4 片状多层陶瓷电容片状多层陶瓷电容应该是出货量最大的电容，制造商也比较多，像三大日系TDK、muRata、Taiyo Yuden，美系像KEMET、AVX(已经被日本京瓷收购了)。三大日系做的比较好的就是有相应的选型软件，有电感、电容等所有系列的产品及相关参数曲线，非常全，不得不再次推荐一下：SEAT 2013 - TDKSimsurfing - MurataTaiyo Yuden Components Selection Guide & Data Library3.4.1 Class I电容Class I电容应用最多的是C0G电容，性能稳定，适用于谐振、匹配、滤波等高频电路。C0G电容的容值十分稳定，基本不随外界条件(频率除外)变化，下图是Murata一款1000pF电容的直流、交流及温度特性。图片来自GRM1555C1H102JA01 - Murata因此，通常只需要关注C0G电容的频率特性。下图是Murata的3款相同封装(0402inch)相同容差(5%)的10pF电容的频率特性对比。图片来自SimSurfing - Web - Murata其中GRM是普通系列，GJM是高Q值系列、GQM是高频系列，可见GQM系列高频性能更好，自谐振频率和Q值更高，一些高频性能要求很高的场合，可以选用容差1%的产品。而GRM系列比较便宜，更加通用，例如EMC滤波。3.4.2 Class II和Class III电容Class II和Class III电容都是高介电常数介质，性能不稳定，容值变化范围大，通常用作电源去耦或者信号旁路。以Murata一款22uF、6.3V、X5R电容为例，相关特性曲线：图片来自GRM188R60J226MEA0 - Murata容值Class II和Class III电容，容值随温度、DC偏置以及AC偏置变化范围较大。特别是用作电源去耦时，电容都有一定的直流偏置，电容量比标称值小很多，所以要注意实际容值是否满足设计要求。纹波电流作为DCDC的输入和输出电容，都会有一定的纹波电流，由于ESR的存在会导致一定的温升。加上环境温度，不能超过电容的额定温度，例如X5R电容最高额度温度是85℃。通常由于多层陶瓷电容ESR较小，能承受的纹波电流较大。自谐振频率电容由于ESL的存在，都有一个自谐振频率。大容量的电容，自谐振频率较低，只有1-2MHz。所以，为了提高电源的高频效应，大量小容值的去耦电容是必须的。此外，对于开关频率很高的DCDC芯片，要注意输入输出电容的自谐振频率。ESR设计DCDC电路，需要知道输出电容的ESR，来计算输出电压纹波。多层陶瓷电容的ESR通常较低，大约几到几十毫欧。3.5 安规电容对于我们家用的电子设备，最终都是220V交流市电供电。电源适配器为了减少对电网的干扰，通过相关EMC测试，都会加各种滤波电容。下图为一个简易的电路示意图：对于L和N之间的电容叫X电容，L、N与PE或GND之间的电容叫Y电容。由于220V交流电具有危险性，会威胁人的人身安全，电子产品都需要满足相关安规标准，例如GB4943和UL60950的相关测试要求。因此，X 电容和Y电容与这些测试直接相关，所以也叫安规电容。以抗电强度测试为例，根据标准，L、N侧为一次电路，需要与PE或GND之间为基本绝缘。因此，需要在L或N对GND之间加交流1.5kV或者直流2.12kV的耐压测试，持续近1分钟，期间相关漏电流不能超过标准规定值。因此，安规电容，有相当高的耐压要求，同时直流漏电流不能太大。此外，常用的RJ45网口，为了减小EMI，常用到Bob-Smith电路，如下图所示：可以看到电容的耐压都是2kV以上，因为网口通常有变压器，220V交流电的L和N到网线有两个变压器隔离，是双重绝缘，L和N到网线之间也要进行抗电强度测试。双重绝缘，通常要求通过交流3kV或直流4.24kV测试。因为，安规电容有高耐压要求，通常使用瓷片电容或者小型薄膜电容。此外，器件选型还要主要两点要求：和结构确认器件的长宽高；对插件封装器件不多时，是不是可以全部使用表贴器件，这样可以省掉波峰焊的工序。结语本文大致介绍了几类主要的电容的工艺结构，以及应用选型。水平有限，难免疏漏，欢迎指出。同时仅熟悉信息技术设备，对电力电子、军工等其他行业不了解，所以还有一些其他的电容相关应用无法介绍。——本文完——2016年8月29日 V1.0编辑于 2016-11-24 21:06硬件电子工程（EE）硬件工程师​赞同 817​​73 条评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​文章被以下专栏收录硬件之路硬件工程师的总

如何理解电容的概念和作用？ - 知乎

如何理解电容的概念和作用？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答​切换模式登录/注册电路电子电力电子技术电容电子电路如何理解电容的概念和作用？关注者9被浏览6,355关注问题​写回答​邀请回答​好问题 1​添加评论​分享​4 个回答默认排序硬件工程师jack​电容知识介绍​ 关注电容器：是一种重要的电学元件，在俩个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质--电介质（空气也是一种电介质），就组成了一个最简单的电容器，叫平行板电容器。这俩个金属板叫做电容器的极板。实际上，任何俩个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。电容定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容.C=Q/U (公式1）单位：电容是电容器的电气特性，是衡量电容器将电荷存储到其两个极板上的能力的量度，电容的单位是法拉（Farad） （缩写为F），以英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）的名字命名。平行板电容器：结构：由俩个相互平行且彼此绝缘的金属板构成。电容的决定因素：电容C与俩极板间的相对介电常数 \varepsilon r 成正比，跟极板正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。电容的决定式： C=\frac{\varepsilon r\times S}{4\pi k d} （公式2）εr-----电介质的相对介电常数k------静电力常量S-----正对面积d-----两板间距离关于高中物理，掌握以上内容足够，下面看一道例题：A:考察电容的决定式：C=\frac{\varepsilon r\times S}{4\pi k d} εr为纸张，纸张变厚εr变大，C变大；B： E=\frac{U}{d} 恒压，且d固定，所以电场强度E不变。C： 考察电容和电荷量的关系C=Q/U， C变大，U不变，Q变大。D：正确，Q变大的充电过程，电流b-a下一篇：jack1captain：电容简介--介电常数发布于 2023-02-18 05:00​赞同 2​​添加评论​分享​收藏​喜欢收起​lx760506上海迪士尼C区餐厅大厨（有厨师证）​ 关注（一些回答都是过于具体或不沾边）一个点电荷，带电量 Q_{0} 越大，它的相对电位 U_{0} 就越高。不是点电荷或一般情况下，导电物体可能是任意形状。带电量 Q_{c} 越大，它的相对电位 U_{c} 也越高。我们定义一个比例系数 C=\frac{U_{c}}{Q_{c}} ，这个比例系数是个常数。这个比例系数就是这个导体的电容。用“电容”一词的寓意是，导体上的电荷越多，电位越高，像盛水容器类似，装水越多，水压越高。容器形状一定，水压和盛水量成正比，比例数和容器形状相关电位大小是相对的，当是两个导体的情况，我们可以用其中一个导体为参考电位。当它们的形状和位置是固定的，也有上述比例关系。这时电容是指两个导体组合后的电位差和其中任意一个导体上所带电量的比例数。由于这种组合有存储电荷的功能，也有隔断直流电通路又可为交流电转移电能的功能。根据这个原理人们制成了各种独立的，可以广泛应用的器件-电容器。编辑于 2023-02-24 16:58​赞同​​添加评论​分享​收藏​喜欢收起​​写回答3 个回答被折叠（为什