电子设计基础(二)：电容

通过电阻（R）、电容（C）的特性通过下面的公式描述：

　　i = （V / R）e - （t / CR）

　　九、电容的选择

　　通常，应该如何为我们的电路选择一颗合适的电容呢？笔者认为，应基于以下几点考虑：

　　1、静电容量；

　　2、额定耐压；

　　3、容值误差；

　　4、直流偏压下的电容变化量；

　　5、噪声等级；

　　6、电容的类型；

　　7、电容的规格。

　　那么，是否有捷径可寻呢？其实，电容作为器件的外围元件，几乎每个器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比较明确地指明了外围元件的选择参数，也就是说，据此可以获得基本的器件选择要求，然后再进一步完善细化之。

　　其实选用电容时不仅仅是只看容量和封装，具体要看产品所使用环境，特殊的电路必须用特殊的电容。

　　下面是 chip capacitor 根据电介质的介电常数分类， 介电常数直接影响电路的稳定性。

　　NP0 or CH （K 150）： 电气性能最稳定，基本上不随温度﹑电压与时间的改变而改变，适用于对稳定性要求高的高频电路。鉴于K 值较小，所以在0402、0603、0805 封装下很难有大容量的电容。如 0603 一般最大的 10nF以下。

　　X7R or YB （2000 K 4000）： 电气性能较稳定，在温度﹑电压与时间改变时性能的变化并不显著（ΔC ±10%）。适用于隔直、偶合、旁路与对容量稳定性要求不太高的全频鉴电路。

　　Y5V or YF（K > 15000）： 容量稳定性较 X7R 差（ΔC +20% ～ -80%），容量﹑损耗对温度、电压等测试条件较敏感，但由于其K 值较大，所以适用于一些容值要求较高的场合。

　　十、多层陶瓷电容（MLCC）

　　对于电容而言，小型化和高容量是永恒不变的发展趋势。其中，要数多层陶瓷电容（MLCC）的发展最快。

　　多层陶瓷电容在便携产品中广泛应用极为广泛，但近年来数字产品的技术进步对其提出了新要求。例如，手机要求更高的传输速率和更高的性能；基带处理器要求高速度、低电压；LCD 模块要求低厚度（0.5mm）、大容量电容。 而汽车环境的苛刻性对多层陶瓷电容更有特殊的要求：首先是耐高温，放置于其中的多层陶瓷电容必须能满足150℃ 的工作温度；其次是在电池电路上需要短路失效保护设计。

　　也就是说，小型化、高速度和高性能、耐高温条件、高可靠性已成为陶瓷电容的关键特性。

　　陶瓷电容的容量随直流偏置电压的变化而变化。直流偏置电压降低了介电常数， 因此需要从材料方面，降低介电常数对电压的依赖，优化直流偏置电压特性。

　　应用中较为常见的是 X7R（X5R）类多层陶瓷电容， 它的容量主要集中在1000pF 以上，该类电容器主要性能指标是等效串联电阻（ESR），在高波纹电流的电源去耦、滤波及低频信号耦合电路的低功耗表现比较突出。

　　另一类多层陶瓷电容是 C0G 类，它的容量多在 1000pF 以下， 该类电容器主要性能指标是损耗角正切值 tgδ（DF）。传统的贵金属电极（NME）的 C0G产品 DF 值范围是 （2.0 ～ 8.0） × 10-4，而技术创新型贱金属电极（BME）的C0G 产品 DF 值范围 围为 （1.0 ～ 2.5） × 10-4， 约是前者的 31 ～ 50%。 该类产品在载有 T/R 模块电路的 GSM、CDMA、无绳电话、蓝牙、GPS 系统中低功耗特性较为显著。较多用于各种高频电路，如振荡/同步器、定时器电路等。

　　十一、钽电容替代电解电容的误区

　　通常的看法是钽电容性能比铝电容好，因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽，它的介电能力（通常用ε 表示）比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下，钽电容的体积能比铝电容做得更小。（电解电容的电容量取决于介质的介电能力和体积，在容量一定的情况下，介电能力越高，体积就可以做得越小，反之，体积就需要做得越大）再加上钽的性质比较稳定，所以通常认为钽电容性能比铝电容好。

　　但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了，目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极，而在于电解质，也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容，其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于电解质的不同，性能可以差距很大，总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。

　　还有一种看法是认为钽电容比铝电容性能好，主要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰， 那么它的性能其实也能提升不少。

　　可以肯定，ESR 是衡量一个电容特性的主要参数之一。 但是，选择电容，应避免 ESR 越低越好，品质越高越好等误区。衡量一个产品，一定要全方位、多角度的去考虑，切不可把电容的作用有意无意的夸大。

　　---以上引用了部分网友的经验总结。

普通电解电容的结构是阳极和阴极和电解质，阳极是钝化