电容器的特性及选用Features and Selection of Capacitors

1前言

电容器是最基础和重要的电子元件，由两块导体夹着一块绝缘体构成的电子元件。电容器作为三大基本元器件之一，主要作用就是储能和滤波，另外还有隔直、旁路、耦合、整流、调谐、能量转换等功能；根据统计整机故障原因中，由电容器选择和应用方面的原因造成的故障约占电容器总失效率的55～85%；电容器自身质量造成的失效约占15～45%。因此，在电子产品中做好电容器的选择和应用，是保证产品质量和可靠性的基础。

2电容器的结构和特性

⑴　电容器的分类

电容器的种类按介质分有：无机介质电容器、有机介质电容器、电解电容器等；按结构分有：固定电容器、可变电容器和微调电容器三大类。不同介质的电容，在结构、成本、特性、用途等都大不相同。

⑵　常用电容器的结构和特性

①铝电解电容器

内装液体电解质，外裹铝皮；外表做负极，内插铝带做正极。特点是体积小、容量大、可耐受大的脉动电流，但容量误差大、泄漏电流大、损耗大，稳定性差。

②钽电解电容器

钽电容是由稀有金属钽加工而成，钽电容最大的优势是没有寿命限制，因为所有的材质都是固体材料，另外有高CV值、体积小、性能稳定、绝缘电阻高、温度性能好，适于用在要求较高的电子设备中。

③陶瓷电容器

用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。特点是体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻大，但容量小。

④云母电容器

用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。特点是介质损耗小、绝缘电阻大、但温度系数小。

⑤纸介电容器

用金属箔做电极，中间夹极薄的电容纸，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大，但是固有电感和损耗比较大。

⑥　薄膜电容器

结构同纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容介质常数较高、体积小、容量大、稳定性较好、频率特性好、介电损耗小，不能做成大的容量，耐热能力差。而聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大。

⑦金属化纸介电容器

结构与纸介电容器同，由金属膜代替金属箔，体积小、容量大。

⑧　油浸纸介电容器

它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，增强耐压。特点是电容量大、耐压高、但体积大。

⑨　超电容

实质上由两个极板和一块悬挂在电解液中的隔板组成。特点是容量特大，可以达到650F～3000F的电容值。主要应用于稳定直流总线电压。可作为充电电池应用。

3电容器的主要特性参数

⑴　电容主要特性参数

①标称电容量

标志在电容器上的电容量。但电容器实际电容量与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，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，容值将有变化。

②　额定电压

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的有效值，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，耐压值将变低。

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，主要取决于电容的表面状态；容量＞0.1μF时，主要取决于介质。绝缘电阻越大越好。

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叫做损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容金属部分的电阻等有关。

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，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。

⑵　电容器选择常用的几个参数

①　温度系数，也就是电容值随温度变化的范围。

②　损耗因数，因为电容器的泄漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感，这三项指标几乎总是很难分开，所以许多电容器制造厂家将它们合并成一项指标，称作损耗因数，主要用来描述电容器的无效程度。损耗因数定义为电容器每周期损耗能量与储存能量之比。又称为损耗角正切。

③　Q值，又称为品质因数，是损耗因数的倒数。一般电容的手册中会标注Q或损耗因数。

④　介电常数K，电容的不同主要是填充介质的不同，介电常数的大小关系电容的体积和介质吸收不同，介电常数大，在较小的体积上就可以集成很大的容量，但介质吸收就很严重。

4电容器选用方法

⑴　电容选择考虑原则

要留足余量,不能勉强利用,否则将造成不必要的损坏