薄膜电容器损耗的频率特性
电容器阻抗ESR频率特性是指什么？
电容器阻抗/ESR频率特性是指什么？【导读】本文为解说电容器基础的技术专栏。
通过电容器的阻抗大小|Z|和等价串联电阻(ESR)的频率特性进行阐述。
了解电容器的频率特性，可对诸如电源线消除噪音能力和抑制电压波动能力进行判断，可以说是设计回路时不可或缺的重要参数。
对频率特性中的阻抗大小|Z|和ESR进行说明1.电容器的频率特性如假设角频率为ω，电容器的静电容量为C，则理想状态下电容器(图1)的阻抗Z可用公式(1)表示。
图1.理想电容器由公式(1)可看出，阻抗大小|Z|如图2所示，与频率呈反比趋势減少。
由于理想电容器中无损耗，故等价串联电阻(ESR)为零。
图2.理想电容器的频率特性但实际电容器(图3)中除有容量成分Ｃ外，还有因电介质或电极损耗产生的电阻（ESR）及电极或导线产生的寄生电感(ESL)。
因此，|Z|的频率特性如图4所示呈V字型（部分电容器可能会变为U字型）曲线，ESR也显示出与损耗值相应的频率特性。
图3.实际电容器图4.实际电容器的|Z|/ESR频率特性(例)|Z|和ESR变为图4曲线的原因如下：低频率范围：低频率范围的|Z|与理想电容器相同，都与频率呈反比趋势减少。
ESR值也显示出与电介质分极延迟产生的介质损耗相应的特性。
共振点附近：频率升高，则|Z|将受寄生电感或电极的比电阻等产生的ESR影响，偏离理想电容器（红色虚线），显示最小值。
|Z|为最小值时的频率称为自振频率，此时|Z|=ESR。
若大于自振频率，则元件特性由电容器转变为电感，|Z|转而增加。
低于自振频率的范围称作容性领域，反之则称作感性领域。
ESR除了受介电损耗的影响，还受电极自身抵抗行程的损耗影响。
高频范围：共振点以上的高频率范围中的|Z|的特性由寄生电感(L)决定。
高频范围的|Z|可由公式(2)近似得出，与频率成正比趋势增加。
ESR逐渐表现出电极趋肤效应及接近效应的影响。
以上为实际电容器的频率特性。
重要的是，频率越高，就越不能忽视寄生成分ESR或ESL 的影响。
薄膜吸收电容
薄膜吸收电容
薄膜吸收电容（Thin film absorption capacitor）是一种电容器的类型，其结构由薄膜层组成。
薄膜吸收电容器常用于高频信号的处理和射频电路中。
以下是关于薄膜吸收电容的一些特点和应用：
1.结构：薄膜吸收电容由金属薄膜（如铝、钨等）和绝缘薄
膜（如氮化硅、氧化硅等）交替沉积而成。
薄膜的厚度通
常在几个纳米到几微米之间，使得它具有较小的尺寸和优
异的电气性能。
2.高频特性：薄膜吸收电容具有低损耗和高工作频率的特点。
它们能够在高频范围内提供较低的电阻和电感，并且可以
在射频电路中有效处理信号噪声和干扰。
3.大电容值：相对于传统的电容器结构（如片式电容器或电
解电容器），薄膜吸收电容器具有更高的电容值。
这是因
为其设计结构允许在相同的面积下放置更多的电容层，从
而提供更大的电容值。
4.封装和组装：薄膜吸收电容器通常采用芯片封装形式，使
其具有较小的尺寸和高度集成性。
它们可以通过表面贴装
技术（SMT）或焊接等方式与电路板连接。
5.应用领域：薄膜吸收电容器主要应用于射频电路、无线通
信设备、天线系统、高速数据传输和嵌入式电子系统等领
域。
它们在带宽扩展、信号滤波和抑制信号噪声等方面起
着重要的作用。
需要注意的是，在使用薄膜吸收电容时，应根据具体应用需求选择合适的电容值、工作频率和温度范围。
此外，质量稳定性和可靠性也是考虑的因素，因为薄膜吸收电容器可能会受到温度、湿度和其他环境因素的影响。
高压薄膜电容的损耗计算公式
高压薄膜电容的损耗计算公式
高压薄膜电容的损耗是指在工作过程中电容器内部发生的能量损失。
这种损耗是由于电容器内部的电介质材料和电极之间存在的电阻和电容的等效串联电阻而引起的。
损耗的大小直接影响电容器的性能和稳定性。
高压薄膜电容的损耗可以通过以下公式来计算：
损耗= 0.5 * C * V^2 * tan(δ) * f
其中，C是电容值，V是电压，δ是电介质材料的损耗角，f是工作频率。
这个公式告诉我们，损耗与电容值、电压、损耗角和工作频率之间有密切的关系。
当电容值较大、电压较高、损耗角较大或工作频率较高时，损耗也会相应增加。
在实际应用中，我们希望尽量减小电容器的损耗，以提高电容器的效率和性能。
为了达到这个目标，我们可以采取一些措施，如选择低损耗的电介质材料、优化电容器的结构设计、降低工作电压和频率等。
高压薄膜电容的损耗是电容器内部能量损失的结果，可以通过计算公式来估算。
减小损耗可以提高电容器的性能和稳定性，从而更好地满足实际应用需求。
薄膜电容的特点
薄膜电容的特点
薄膜电容是一种常见的电容器类型，具有以下特点：
1. 构造简单：薄膜电容器由两层薄膜（通常是聚丙烯薄膜或聚酯薄膜）之间夹有介质层组成。
电极通常是金属箔或薄膜。
这种简单的构造使得薄膜电容器易于制造和组装。
2. 小体积：薄膜电容器的构造使其具有较小的尺寸和体积，适用于紧凑的电子设备和电路。
3. 耐高温：薄膜电容器通常能够在较高的温度下正常工作，具有较好的热稳定性。
4. 高精度：薄膜电容器具有较高的精度和稳定性，可以提供准确的电容值。
5. 较低的漏电流：薄膜电容器的漏电流较低，可以减少能量损耗并提高系统效率。
6. 低损耗：薄膜电容器具有较低的损耗因子，能够减少能量的转换和传输损失。
7. 高频特性：薄膜电容器具有较好的频率响应特性，适用于高频和快速切换的应用。
需要注意的是，薄膜电容器的电容值通常较小，不适用于需要
较大电容值的应用场景。
此外，薄膜电容器的价格相对较高，对一些成本敏感的应用可能不是最佳选择。
常用电容器主要参数与特点
常用电容器主要参数与特点1、标称电容量和允许偏差标称电容量是标志在电容器上的电容量。
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。
因此容值，也就是交流电容值，随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。
在标准JISC 5102 规定：铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz，最大交流电压为（Voltage Root Mean Square，通常指交流电压的有效值），DC bias （直流偏压直流偏置直流偏移直流偏磁）电压为～的条件下进行。
可以断言，铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
电容器中存储的能量E = CV^2/2电容器的线性充电量I = C （dV/dt）电容的总阻抗（欧姆）Z = √ ［ RS^2 + （XC – XL）^2 ］容性电抗（欧姆）XC = 1/（2πfC）电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。
精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%）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。
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有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。
3、绝缘电阻直流电压加在电容上，并产生漏电电流，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〉时，主要取决于介质的性能，绝缘电阻越大越好。
电容的时间常数：为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。
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。
各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。
薄膜电容器的特点及优点
薄膜电容器的特点及优点薄膜电容器的特点及优点薄膜电容器是以金属箔当电极，将其和聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器。
下面是店铺给大家整理的薄膜电容器的特点简介，希望能帮到大家!薄膜电容器的特点而薄膜电容器由于具有很多优良的特性，因此被认为是一种性能优秀的电容器。
它的主要特点如下：无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小。
基于以上的优点，所以薄膜电容器被大量使用在模拟电路上。
尤其是在信号交连的部份，必须使用频率特性良好，介质损失极低的电容器，方能确保信号在传送时，不致有太大的失真情形发生。
在所有的塑料薄膜电容当中，聚丙烯(PP)电容和聚苯乙烯(PS)电容的特性最为显著，当然这两种电容器的价格也比较高。
然而近年来音响器材为了提升声音的品质，所采用的零件材料已愈来愈高级，价格并非最重要的考量因素，所以近年来PP电容和PS电容被使用在音响器材的频率与数量也愈来愈高。
读者们可以经常见到某某牌的器材，号称用了多少某某名牌的PP质电容或PS质电容，以做为在声音品质上的背书，其道理就在此。
其结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯等。
涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性比较好，适宜做旁路电容。
聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。
薄膜电容器的优点薄膜电容器由于具有很多优良的特性，因此是一种性能优秀的电容器。
它的主要特性如下：无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小。
基于以上的优点，所以薄膜电容器被大量使用在模拟电路上。
尤其是在信号交连的部分，必须使用频率特性良好，介质损失极低的电容器，方能确保信号在传送时，不致有太大的失真情形发生。
在所有的塑料薄膜电容当中，又以聚丙烯(PP)电容和聚苯乙烯(PS)电容的特性最为显著，当然这两种电容器的价格也比较高。
然而音响器材为了提升声音的品质，所采用的零件材料已愈来愈高级，价格并非最重要的考量因素，所以PP电容和PS电容被使用在音响器材的频率与数量也愈来愈高。
薄膜电容讲解PPT课件
耗角正切也较大；当使用温度高于100 ℃时，其体积电阻 率直线下降，损耗角正切值也迅速增大，所以使用温度要 求较高时，可以选用PEN材料。
聚酯和聚丙烯薄膜的特点
2、聚丙烯（OPP）
1）具有很高的耐水性，且不受强酸强碱腐蚀， 对有机溶剂也有较强的抵抗力。
制造工艺－有感箔式CL11/CBB11
卷绕/焊接 热压定型 包封
外检、电测 试、打标志
制造工艺 金属化卷绕式CBB21等
卷绕 定型 喷金 焊接
包封
外检、电测 试、打标志
金属化聚酯膜电容器
主要用于直流耦合、滤波、旁路、隔直等场 合。是薄膜电容器里最通用的一类电容器。 一般用于中、低频场合。在照明或者低端 电源市场，有被用于高频场合，但要确保 电容器的本体温升在10 ℃以内。
物料描述：
R_电容_CL21_224K/400V_10mm_K脚_短脚
RoHS_名称(电容)_类型(CL21)_容量(224)_误差(K)_额定 电压(400V)_脚距(10mm)_引脚形状(K脚)_短脚_尺寸 (14*13*7.5)_脚径(0.6)
R_电容_CBB21/22_333K/630V_10mm直脚_短脚
聚丙烯电容的应用
CBB21II和MKP21将是未来通用类聚丙烯 电容器的主力。照明/彩电/电源
典型应用：高频脉冲场合。 选用依据：
电压电流波形； 频率； 爬升速率：dv/dt。
确保电容器的本体温升在5或者8℃以下
最大电压与频率特性
i=V/Xc Xc=1/(2πfc)
i= 2πfcV
公司内部薄膜电容命名规则
RoHS_名称(电容)_型号(CBB21/22)_容量(15*10^3PF)_误 差(K)_额定电压(630V)_脚距(7.5mm)_引脚形状(K脚)_编带_ 尺寸(12.5*10*6)_脚径(0.6)
薄膜电容esr计算公式
薄膜电容esr计算公式
薄膜电容器的ESR（等效串联电阻）计算公式因类型和具体应用而异。
对于金属薄膜电容，其ESR与电容的工作频率、尺寸、材料等有关。
一个
常用的计算公式为：ESR(f) = (Rb - As) + K(f)As，其中f表示电容工作频率，Rb表示基础阻值，A为可以表征尺寸、材料的参数，K(f)表示频率特性，即与频率相关的函数。
而一个更通用的公式，适用于所有电容器，包括电解电容器和固态电容器，考虑了tanδ（损耗角正切值）和频率f以及电容C的影响，即：ESR =
tanδ/2πfC。
其中，tanδ是电容器内部由于电解液和电极结构引起的损耗，通常在数据手册中给出。
这些公式仅供参考，实际应用中ESR的计算需要考虑更多因素，如温度、
湿度、电压等。
建议咨询专业人士获取准确信息。
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薄膜电容器损耗的频率特性摘要：高频损耗是薄膜电容器的一个重要的指标，它直接影响整机的可靠性。
文章介绍了电容器损耗的概念、损耗的组成、外界因素对损耗的影响；本文运用试验数据说明薄膜电容器的高频损耗随测试频率的增加而增加，两者之间不是线性关系；通过对薄膜电容器生产过程的分析，指出了高频损耗产生的原因以及应采取的措施，并运用0.618法和正交试验法确定了重要工序的主要参数。
关键词：电容器；电容器的损耗；介质损耗；金属损耗；主要技术指标1 引言薄膜电容器逐批检验的主要技术指标有：电容量、损耗（损耗角正切值）、绝缘电阻、耐电压、可焊性、外观等，在这些指标中电容器的损耗是一个重要的指标，它直接影响薄膜电容器的产品质量、合格率，影响企业的经济效益。
薄膜电容器的损耗不是一个固定的数值，它随测试频率不同而不同，本文就薄膜电容器的损耗与测试频率的关系做一探讨。
2 电容容器损耗的概念任何实际的电容器，在电场作用下都是要消耗能量的。
电容器把贮存或传递的一部分电能转变成热能，其中一部分使电容器发热，温度升高；另一部分消耗在周围环境中。
通常我们把电容器在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的能量叫电容器的损耗。
电容器的损耗是衡量电容器品质优劣的一个重要指标，损耗越大电容器发热越严重，则表明电容器传递能量的效率越差。
在极限情况下，有导致电容器破坏的危险，使用频率越高，这种危险性就越大。
3 损耗的组成电容容器的损耗主要由电容器的介质损耗、漏导损耗和金属部分损耗三部分组成。
电容器不是在高温和极低频率情况下工作时，可忽略漏导损耗的影响。
这就是说，一般情况下电容器的损耗主要由介质损耗和金属部分损耗组成。
电容容器介质部分的能量损耗主要由电导损耗、极化损耗和电离损耗组成。
电容器金属部分的能量损耗主要由电容器引出线的损耗、电容器极板有效电阻引起的损耗、接触电阻引起的损耗组成。
4 电容器损耗与外界因素的关系4.1 电容器的损耗与频率的关系在忽略表面漏导的情况下，电容器的损耗主要由介质损耗和金属部分损耗组成。
电容器的损耗tgδ随频率f的变化曲线如图1。
图1 电容器的损耗tgδ随频率f的变化曲线在频率不太高的范围内（f＜f1），电容器损耗tgδ的频率特性与介质损耗tgδd的频率特性相似，即在这个频率范围内，电容器的损耗tgδ主要决定于介质部分的损耗（在f3以下主要是电导损耗，在f3 与f1之间是极化损耗）。
tgδ与tgδd出现最大值的f2大致相同。
一般情况下，f3位于音频范围，f2位于高频范围，但是当电容器的工作温度升高后，f3 、f2向高频方向移动。
在频率比较高的范围内（f＞f1），电容器损耗t gδ的频率特性与金属损耗tgδm的频率特性相似，这是因为当频率相当高时，金属部分的损耗成为电容器的主要损耗。
这时的tgδm=ωCrm,ω较低时，rm是个常数，tgδm随频率线性增加；但当ω相当高时，由于集肤效应的影响，rm不是个常数（随频率增加而增加），这就导致tgδm随频率上升而更急剧地上升。
对于一个实际的电容器在f1以下主要介质和辅助介质的tgδd随频率变化规律不可能完全一致，一般情况下，tgδd的频率特性主要由主要介质决定。
但当主要介质很好，辅助介质很差时，则辅助介质对损耗的频率特性有显著影响。
若主要介质和辅助介质对损耗的影响程度差不多，并且都具有缓慢极化时，则由于极化的机理不同，会在tgδ的频率特性曲线上出现两个峰值。
总之，实际电容器的损耗特性要比上述曲线复杂，要具体问题具体分析。
4.2 电容器损耗的温度特性如果电容器介质具有缓慢极化，则电容器的损耗的温度特性如下图2。
图2 电容器的损耗的温度特性曲线其中tgδd是介质损耗，显然，这是由电导损耗和极化损耗两部分组成，当温度较低时，极化损耗是主要成分，损耗tgδ的温度特性曲线上有峰值出现；当频率升高时，损耗tgδ的峰值向高温方向移动，所以，高频下损耗tgδ的峰值会出现在正温度范围内。
当温度比较高时（t＞t1），介质损耗急剧增大，这是因为在高温区电导损耗已经成为主要损耗了。
4.3 其它因素对电容器损耗tgδ的影响电容器的tgδ除与温度、频率有关外，还受其它许多因素的影响，如电压、湿度等。
在一般结构的电容器中，如不考虑电压增大引起的电容器发热，从而使损耗有所增大时，损耗tgδ与电压的关系很小，但当电容器具有夹层式极化损耗、自发极化损耗以及电离损耗时，其tgδ将随电压发生显著的变化。
电容器介质本身或介质与介质及介质与极板之间存在空隙时，当电压足够高时，气隙的电离，将引起损耗tgδ迅速增大。
在电离损耗中，除了由于气隙电离引起的损耗外，还有一种所谓“闪烁效应”引起的损耗。
由于工艺不佳，在极板边缘可能会含有不连续金属膜层和孤立的导电微粒，在较高电压作用下，它们之间会发生微放电现象，这就是所谓的“闪烁效应”。
潮湿对电容器损耗tgδ的影响也十分明显，在潮湿环境中，电容器表面上逐渐凝结水分，形成水膜，使表面漏导电流增大，导致损耗tgδ增大。
此外，当水分子进入介质时，会改变材料的性能，同时会增大金属层的氧化和腐蚀，促使电容器早期失效。
5 薄膜电容器损耗频率特性按照国家标准，测试薄膜电容器损耗tgδ时仪表的测试电压档设为0.1V或0.3V,测试频率为1KHZ，聚酯薄膜电容器的损耗要求≤0.0080(最大为0.0100),聚丙烯薄膜电容器的损耗tgδ要求≤0.0010。
这些电容器往往用于直流、使用电压较低、使用频率较小的场合。
但是，有些电子仪器设备使用场合如彩电行逆程电路、开关电源电路等，它们的使用频率较高在几十KHZ左右，而且有的电路有交流成分，因此要求电容器高频性能要好，即电容器在高频条件下的损耗要小。
如果高频损耗大，电容器在使用过程中，电容器自身就要消耗能量，引起电容器芯子发热，最终导致电容器芯子薄膜收缩，电容器失效。
下面通过实验数据我们了解电容器的高频损耗与测试频率的关系。
综上所述，薄膜电容器的高频损耗随测试频率的增加而增加，两者之间不是线性关系；聚丙烯薄膜电容器的高频损耗要比聚酯电容器的高频损耗小。
由于聚丙烯薄膜电容器的高频损耗小，因此聚丙烯薄膜电容器适用于高频电路场合。
6 生产过程如何降低薄膜电容器的高频损耗薄膜电容器在高频状态下的损耗主要是金属损耗，主要有：电容器引出线损耗、电容器极板损耗以及接触损耗。
现在薄膜电容器使用的引出线为镀锡铜包钢线或镀锡铜线，它们自身的损耗极小，可忽略不计。
所以高频条件下薄膜电容器的损耗主要是极板损耗以及接触损耗。
在薄膜电容器生产过程中，注重从以下几方面解决：1）箔式薄膜电容器使用的电极材料是铝箔，要求其厚度均匀、导电性良好、没有腐蚀现象，铝箔端面没有磕碰；2）金属化薄膜电容器使用的材料是金属化薄膜，它是把金属铝（或其它金属）用真空蒸发方式沉积在介质表面，这样可缩小电容器的体积，提高电容器的自愈性，降低电容器的成本。
但是由于薄膜在真空蒸镀过程中或是金属化薄膜在分切过程中以及卷绕电容器芯子过程中容易出现薄膜的金属化层划伤，这对金属化薄膜电容器是致命的伤害，它将导致电容器极板损耗的增加，用户上机使用这样的电容器后果非常严重，要坚决禁止这样的电容器出厂。
首先我们要加强入厂金属化薄膜的抽样检验，除对金属化薄膜的电性能、厚度、宽度、外观、金属层的方阻检验外，还要检验薄膜上金属层的附着力、金属层上是否有疵点以及金属层上是否有划伤。
杜绝不合格原材料进厂。
其次要加强卷绕工序生产过程中检验和巡检，电容器芯子经过首件检查，合格后才能批量生产；在批量生产过程中，加强对电容器芯子的巡检，发现问题及时解决，保证卷绕工序的产品质量。
对于要求高频损耗的薄膜电容器，赋能工序要抽检其损耗，在抽检过程中，如果发现异常，要及时对该批产品进行试验，试验合格下转，如果试验不合格，该批产品要进行降级或报废处理。
3）金属化薄膜电容器芯子的端面要喷涂上金属（一般为锌、锌锡合金），电容器的外引出线（一般为镀锡铜包钢线）就焊接到电容器芯子端面的金属上（喷金层），这样电容器的接触损耗主要就是两个方面。
一是电容器芯子端面和金属层之间的接触质量；二是电容器的引出线与金属层之间的接触质量。
为了降低薄膜电容器的接触损耗，应从以下方面着手：⑴．电容器芯子端面和金属层之间的接触质量，即金属层与电容器芯子的附着质量。
图3为薄膜电容器解剖图，上面所说的就是1电容器芯子与2金属层之间的附着质量。
图3 金属化薄膜电容器解剖图a.卷绕错边：根据电容器的品种、电容量、额定电压选取适当的材料，金属化薄膜电容器选取适当的金属化薄膜，电容器在卷绕时要选取适当的材料错边，如果错边较小，电容器芯子端面在喷涂金属时，金属颗粒就会喷到芯子内部，造成电容器短路；如果错边过大，电容器芯子端面的金属层附近不牢，影响电容器的高频损耗。
据此，我们用0.618法选取最佳的卷绕错边，如表3。
b.喷金工艺设定电容器的喷金工序是最重要的工序，喷金工艺参数设定不好，直接影响产品质量，它会造成电容器芯子的短路、芯子端面的金属层与芯子附着力不好，从而造成电容器高频损耗增大。
我们用正交试验法进行了试验，确定了电容器喷金工序的最佳工艺参数，如表4。
⑵．焊接工序就是外引出线焊接到电容器芯子端面的金属层上，它也是产生高频损耗的主要部位。
焊接后应符合以下要求：a.根据要求选取电容器外引出线，引出线外露长度要符合要求；b.引出线焊接部位要适当，要焊接到电容器芯子端面高度的2/3处，引出线偏离中心要小于0.5mm；c.引出线应平直、端正、牢固，不能有虚焊和焊糊现象;d. 引出线要能承受1kg以上的拉力。
参考资料：[1] 谢道华.电容器性能与设计计算[M].北京:中国标准出版社出版，1991：158-163.。