深入浅出常用元器件系列——电容

作者：antonine

　　电容的类别、参数、技术细节非常多，不同材质的电容在技术参数上差别很大，所以，在一篇文章里面讲明白是非常困难的。下面我就斗胆抛砖引玉，给大家谈谈电容相关的一些知识。

　　首先当然还是要从电容的主要参数谈起，这是电容的根本。

　　1. 容量

　　这是电容最直观的一个参数，本没有什么好可讲的。但是，常见电容有很多不同的材质制作而成，由于不同的材质其介电常数有很大的差异，不同电容的容量会有很大的差别。如铝电解电容的容值可以高达几千微法甚至更高，而C0G的陶瓷电容却只能做到纳法以下的级别，同样的聚丙烯薄膜电容一般也只能做到0.1uF上下，这些限制都与电容的材质密切相关。

　　常见的电容材质主要有：铝电解电容、钽电解电容、陶瓷电容(又因材料与工艺分为很多种，这里不展开)、聚酯薄膜电容、聚丙烯薄膜电容、聚苯乙烯薄膜电容、聚四氟乙烯薄膜电容、去母电容等。

　　2. 精度

　　电容的精度定义与电阻类似，同样用来表示电容实际值与标称值的差异。一般来讲，电容的精度比电阻低很多。常见的电容精度一般在20%，10%等级别，而常用作标准电容的聚苯乙烯电容(CB)也只有0.5%的级别，这已经基本是我们能见到的最高精度等级的电容了。



　　3. 温度系数

　　与精度一样，电容的温度系数相对于电阻来说也是很差的，甚至很多电容都不标温度系数这个指标，而表示方法也从ppm降级到了%。如下图为松下一款薄膜电容的温度特性曲线，从图中可以看到，从20度到80度的温度变化范围内，电容的容值发生了2%的变化。

　　对于铝电容电容等对容量变化不十分敏感的电容，其温度系数一般手册中不进行标注。



4. 损耗角

　　一般也用损耗角正切值来表示，是用来表示电容损耗的一个参数。某些厂商为了方便，将这个参数包含了电容的ESR，ESL，电介质吸收等多个参数影响;又由于在这些参数中一般ESR所占比重最大，在某些场合也将这个参数与ESR相对应。这个参数还跟加在电容两端的电压有关，如下图为某电容datasheet上的数据。



　　与损耗角相关的这些参数决定于电容材质，所以不同材质的电容损耗角相差很大。如上图中铝电解电容的损耗角正切值可高达0.3，松下某款聚丙烯薄膜电容的损耗角正切值只有0.1~0.2%，



　　而聚苯乙烯电容的损耗角可达0.03%。



　　5. 漏电流

　　电容介质不可能绝对不导电，当电容加上直流电压时，电容器会有漏电流产生。若漏电流太大，电容器就会发热损坏。在所有的电容材质中，电解电容尤其是铝电解电容漏电流较大，故用漏电流表示其绝缘性能(与容量成正比);其他电容器的漏电流是极小的，故用绝缘电阻参数来表示其绝缘性能。

　　6. 电介质吸收

　　介质吸收是一种有滞后性质的内部电荷分布，它使快速放电然后开路的电容器恢复一部分电荷，如下图所示。因为恢复电荷的数量是原来电荷的函数 ，实际上这是一种电荷记忆效应。如果把这种电容器用作采样保持放大器中的保持电容器或积分电路中的积分电容，那么势必对测量结果产生误差，所以在此类电路中电容选择上需要格外注意。



　　7. 工作温度

　　电容通常都有一个额定工作温度范围，这个参数直接在datasheet中可以查到。对于电解电容需要注意两点，一是电介质介电常数随温度的变化比较明显，低温会对电容容量产生影响;二是高温缩小电解电容寿命。

　　8. 额定电压

　　电容器的额定电压是指电容器在规定的温度范围内，能够连续可靠工作的最高直流电压或交流电压的有效值。额定电压的大小与电容器所使用的绝缘介质和使用环境温度有关，其中与温度关系尤为密切。