电容的主要参数与选用

电容器

一、概述

电容器是由两个金属电极中间夹一层电解质构成的电子元件。在两个电极上加电压时，电极尚就储存电荷，所以说电容器是充放电荷的电子元件。电容器储存电荷量的多少，取决于电容器的电容量，电容量在数值上是等于一个导电极上的电荷量与两块极板之间的电位差之比。即

C=Q/U

其中Q为一个极板上的电荷量，单位为C（库伦）；U为两块极板之间的电位差，单位为V（伏特）；C为电容量，单位为F（法拉）。

电容器能够被充电和放电，也就是存储电能和释放电能，其两端的电压不能突变。正因如此，如果把电容器接在直流电路中，则只有在电源开启和接通时，电容器充放电两个短暂过程中，电路上存在电流。就稳态而言，直流电流不能通过电容器，相当于开路。如果把电容器接在交流或脉冲直流电路中，由于不停的充电放电，便使电流能够通过电容器，并且具有类似电阻那样阻碍电流（由电荷的变率、容量和工作频率决定）的作用。所以，电容器被广泛应用于各种耦合、旁路、滤波、调谐以及脉冲电路中。

二、电容器的种类

电容器通常叫做电容。因电容的用途、结构及材料不同，电容的种类很多。根据电容的结构和容量是否可调，可将电容分为3大类：固定电容、半可变（微调）电容、可变电容。

电容器的性能、结构用途等在很大程度上取决于电容器的介质，因此，电解质常以电解质来分类。可大致分为：有机介质（包括复合介质）电容器，如纸介电容器、塑料薄膜电容器、纸膜复合介质电容器、薄膜复合介质电容器等；无机介质电容器，如云母电容器、玻璃釉电容器、陶瓷电容器等；气体介质电容器，如空气电容器、真空电容器、充气式电容器等；电解电容器，如铝电解电容器、铌电解电容器等。

2.1纸介电容器

2.2涤纶电容器

2.3聚苯乙烯电容器

2.4聚丙烯电容器

2.5云母电容器

2.6瓷介电容器

2.7独石电容器

2.8玻璃釉电容器

2.9电解电容器

2.10微型记忆电容器

二、电容的型号的命名：

1．各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成：

第一部分：用字母表示名称，电容器为C。

第二部分：用字母表示材料。

第三部分：用数字表示分类。

第四部分：用数字表示序号。

2．电容的标志方法：

（1）直标法：用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。

（2）文字符号法：用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位：P、N、u、m、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10pF的电容，其允许偏差用字母代替：B——±0.1pF，C——±0.2pF，D——±0.5pF，F——±1pF。

（3）色标法：和电阻的表示方法相同，单位一般为pF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义如下表所示：

颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰

耐压4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V

三、电容器的主要参数

3.1容量与误差

电容量即电容加上电荷后储存电荷的能力大小。电容量误差是指其实际容量与标称容量间的偏差。

3.2额定工作电压

额定工作电压是该电容器在电路中能够长期可靠地工作而不被击穿所能承受的最大直流电压（又称耐压）。它与电容器的结构、介质材料和介质的厚度有关。一般来说，对于结构、介质相同，容量相等的电容器，其耐压值越高，体积也越大。

3.3温度系数

电容器电容量随温度变化的大小用温度系数（在一定温度范围内，温度每变化1℃，电容量的相对变化值）来表示。

3.4绝缘电阻

电容器漏电的大小用绝缘电阻来衡量。电容器漏电越小越好，也就是绝缘电阻越大越好。一般小电容器的绝缘电阻很大，可达几百兆欧或几千兆欧。电解电容器的绝缘电阻一般较小。

3.5损耗

在电场作用下，电容器单位时间内发热而消耗的能量叫电容器的损耗。

理想电容器在电路中不应消耗能量。但在实际上，电容器或多或少都要消耗能量。其能量消耗主要由介质损耗和金属部分的损耗组成，通常用损耗角正切值来表示。

3.6频率特性

电容器的频率特性通常是指电容器的电参数（如电容量、损耗角正切值等）随电场频率而变化的性质。在高频下工作的电容器，由于介电常数在高频时比低频时小，因此电容量将相应地减小。与此同时，它的损耗将随频率的升高而增加。此外在高频工作时，电容器的分布参数，如极片电阻、引线和极片接触电阻，极片的自身电感，引线电感等，都将影响电容器的性能，由于这些因素的影响，使得电容器的使用频率受到限制。

不同品种的电容器，最高使用频率范围不同。小型云母电容器在250MHz以内，圆片型瓷介电容器最高工作频率为300MHz, 圆管型瓷介电容器最高工作频率为200MHz, 圆盘型瓷介电容器最高工作频率为3000MHz。。。。。。

四、电容器的正确选用

4.1选择合适的型号

一般在电路中用于低频耦合、旁路去耦等，电气性能要求不严格时可以采用纸介电容器、电解电容器等。

低频放大器的耦合电容器，选用1-22μF的电解电容器。旁路电容器根据电路工作频率来选，如在低频电路中，发射极旁路电容选用电解电容器，容量在10~220μF之间，在中频电路中可选用0.01~0.1μF的纸介、金属化纸介、有机薄膜电容器等；在高频电路中，则应选用云母电容器和瓷介电容器。

在电源滤波和退耦电路中，可选用电解电容器。因为在这些场合中对电容器的要求不高，只要体积允许、容量足够就可以。

4.2合理选择电容器的精度

在旁路、退耦、低频耦合电路中，一般对电容器的精度没有很严格要求，选用时可根据设计值，选用相近容量或容量略大些的电容器。

但在另一些电路中，如振荡回路、延时回路、音调控制电路中，电容器的容量就应尽可能和计算值一致。在各种滤波器和各种网络中，对电容量的精度有更高要求，应选用高精度的电容器来满足电路的要求。

4.3确定电容器的额定工作电压

电容器的额定工作电压应高于实际工作电压，并留有足够余量，以防因电压波动而导致损坏。一般而言，应使工作电压低于电容器的额定工作电压的10%~20%。在某些电路中，电压波动幅度较大，可留有更大的余量。

电容器的额定工作电压通常是指直流值。如果直流中含有脉动成分，该脉动直流的最大值应不超过额定值；如果工作于交流，此交流电压的最大值应不超过额定值。并且随着工作频率的升高，工作电压应降低。

有极性的电容器不能用于交流电路。电解电容器的耐温性能很差，如果工作电压超过允许值，介质损耗将增大，很容易导致温升过高，最终导致损坏。一般说来，电容器工作时只允许出现较低温升，否则属于不正常现象。因此，在设备安装时，应尽量远离发热元件（如大功率管、变压器等）。如果工作环境温度较高，则应降低工作电压使用。

一般小容量的电容器介质损耗很小，耐温性能和稳定性都比较好，但电路对它们的要求往往也比较高，因此选择额定工作电压时仍应留有一定的余量，也要注意环境工作温度的影响。

4.4尽量选用绝缘电阻大的电容器

绝缘电阻越小的电容器，其漏电流就越大，漏电流不仅损耗了电路中的电能，重要的是它会导致电路工作失常或降低电路的性能。漏电流产生的功率损耗，会使电容器发热，而其温度升高，又会产生更大的漏电流，如此循环，极易损坏电容器。因此在选用电容器时，应选择绝缘电阻足够高的电容器，特别是高温和高压条件下使用的电容器，更是如此。另外，作为电桥电路中的桥臂、运算元件等场合，绝缘电阻的高低将影响测量、运算等的精度，必须采用高绝缘电阻值的电容器。电容器的损耗在许多场合也直接影响到电路的性能，在滤波器，中频回路、振荡回路等电路中，要求损耗尽可能小，这样可以提高回路的品质因数，改善电路的性能。

4.5考虑温度系数和频率特性

电容器的温度系数越大，其容量随温度的变化越大，这在很多电路是不允许的。例如振荡电路中的振荡回路元件、移相网络元件、滤波器等，温度系数大，会使电路产生漂移，造成电路工作的不稳定。这些场合应选用温度系数小的电容器，以确保其能稳定工作。

另外在高频应用时，由于电容器自身电感、引线电感和高频损耗的影响，电容器的性能会变差。频率特性差的电容器不仅不能发挥其应有的作用，而且还会带来许多麻烦。例如，纸介电容器的分布电感会使高频放大器产生超高频寄生反馈，使电路不能工作。所以选用高频电路的电容器时，一要注意电容器的频率参数，二是使用中注意电容器的引线不能留得过长，以减小引线电感对电路的不良因影响。

4.6注意使用环境

使用环境的好坏，直接影响电容器的性能和寿命。在工作温度较高的环境中，电容器容易产生漏电并加速老化。因此在设计和安装时，因尽可能使用温度系数小的电容器，并远离热源和改善机内通风散热，必要时，应强迫风冷。在寒冷条件下，由于气温很低，普通电解电容器会因电解液结冰而失效，使设备工作失常，因此必须使用耐寒的电解电容器。

在多风沙条件下或在湿度较大的环境下工作时，则应选用密封型电容器，以提高设备的防尘抗潮性能。