技術科普 | 電容器基礎知識介紹

電容器在電路中的作用

        電容器是儲存電量和電能（電勢能）的元件。

        電容器（Capacitor，業內通常簡稱電容，本文按業內習慣進行簡稱）在電子電路中起著重要的作用，具有隔離直流、連接交流、防止低頻的特點。廣泛應用于耦合、隔離直流、旁路、濾波、調諧、能量轉換、自動控制等領域。電容（Capacitance）亦稱作“電容量"，是指在給定電位差下自由電荷的儲藏量，記為C，國際單位是法拉（F）。

電容的功能分類

        電容按功能分類主要有這四種：

        濾波電容

        濾波電容具有電極性，亦稱其為電解電容。濾波電容在電路中的符號一般用“C"表示，電容量越大，濾波性能越好。為了獲得更好的直流穩定系數，電容量一般選擇在數百微法或數千微法以上。濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。濾波電容在開關電源中起著非常重要的作用。

        去耦電容

        電路中裝設在元件的電源端的電容，連接在放大電路電源的正負極之間，防止電源內阻形成的正反饋引起的寄生振蕩。此電容可以提供較穩定的電源，同時也可以降低元件耦合到電源端的噪聲，間接可以減少其他元件受此元件噪聲的影響。

        旁路電容

        在AC-DC信號的電路中，電容通過電路的一點連接到電阻的兩端或公共電位，為交流信號或脈沖信號設置路徑，以避免交流信號元件通過電阻的壓降衰減。

        耦合電容

        又稱電場耦合或靜電耦合，是由于分布電容的存在而產生的一種耦合方式。耦合電容器是使得強電和弱電兩個系統通過電容器耦合并隔離，提供高頻信號通路，阻止工頻電流進入弱電系統，保證人身安全。帶有電壓抽取裝置的耦合電容器除以上作用外，還可抽取工頻電壓供保護及重合閘使用，起到電壓互感器的作用。

電容的分類

        電容種類較多:

        ?按封裝分有貼片電容、插件電容；

        ?按介質分有鋁電解電容、鉭電解電容、陶瓷電容、聚酯薄膜電容、聚丙烯薄膜電容、聚苯乙烯薄膜電容、聚四氟乙烯薄膜電容、云母電容等；

        ?按結構形勢分，有固定電容、半固定電容、可變電容。

電容的性能參數

        了解電容的內在關鍵參數，才能快速選型，可靠使用。

        電容的關鍵參數包括：

        ?標稱電容量和允許誤差

        ?額定工作電壓

        ?絕緣電阻（漏電流）

        ?介質損耗

        ?品質因數Q

        ?等效串聯電阻ESR

        ?允許的工作溫度范圍等

        標稱電容量和允許誤差：電容量的大小表示電容器貯存電荷的能力。不同的材質的電容，由于不同的材質其介電常數有很大的差異，不同電容的容量會有很大的差別。

        額定工作電壓：在規定的工作溫度范圍內，電容長期可靠地工作，它能承受的直流電壓。額定電壓的大小與電容器所使用的絕緣介質和使用環境溫度有關，其中與溫度關系尤為密切。

        絕緣電阻（漏電流）：電容器兩極板之間的介質并非絕對的絕緣體，當電容加上直流電壓時，電容器會有漏電流產生，兩者之比稱為絕緣電阻，若漏電流太大，電容器就會發熱損壞。在所有的電容材質中，電解電容尤其是鋁電解電容漏電流較大，故用漏電流表示其絕緣性能(與容量成正比)；其他電容器的漏電流是極小的，故用絕緣電阻參數來表示其絕緣性能。

        介質損耗DF：電容器在電場作用下消耗的能量，通常用損耗功率和電容器的無功功率之比，及損耗角正切值表示。損耗角越大，電容器損耗越大，損耗角大的電容不適用于高頻情況下工作。與損耗角相關的這些參數決定于電容材質，所以不同材質的電容損耗角相差很大，鋁電解電容的損耗角正切值可高達0.3，聚丙烯薄膜電容的損耗角正切值一般只有0.1~0.2%，而聚苯乙烯電容的損耗角可達0.03%。

        品質因數Q：在高頻電路中，由于頻率較高，電容器所測量出來的介質損耗已經很小，不便于參考，因此，為了更好地了解它的高頻特性，我們更關心它的品質因數Q，Q值就是介質損耗的倒數，即Q=1/DF。

        等效串聯電阻ESR：在電容器中所有損耗的總和叫做電容的等效串聯電阻ESR，一般用毫歐姆來表示。

        在設計時，高頻下我們應考慮ESR和Q值對電路設計的影響，在低頻下應考慮介質損耗DF對電路設計的影響。

廣電計量的相關服務能力

        電容器作為電路板中不可缺的一員，其穩定性直接影響整體的可靠性。從最小的器件出發，廣電計量為集成電路的可靠性保駕護航。

        廣電計量可以提供以下電容相關的服務能力，包括但不限于：

        電容量、損耗角正切、品質因數、絕緣電阻、漏電流、等效串聯電阻、耐電壓、溫度特性驗證等電參數測試，溫度沖擊、潮濕負荷、穩態壽命、老煉、耐紋波等一系列環境可靠性驗證試驗，以及X射線檢查、可焊性、耐焊接熱、瓷體強度、振動等物理試驗。

        并可以針對芯片半導體、分立器件、阻容感等元器件測試進行技術開發和電性能測試等服務。