想写这个内容已经很久了,电容是电路中最基本的元件之一,使用它的工程师很多,但真正“掌握”电容知识的并不多。这里对电容的一些知识进行梳理,希望大家能觉得有用。电容基本构成是两个导电基板和中间的绝缘介质:
电容量由下式确定:
电容会产生容抗,容抗大小为:
电容的Q值:
理想电容器的相位角是超前电压90°的。电容主要作用包括旁路、去耦、滤波、储能等。
1、电容分类
电容的分类类别有铝电解电容、钽电容、陶瓷电容、薄膜电容等,简要对常用的电容做介绍:
1)铝电解电容(Aluminium electrolytic capacitor)
该类电容使用两片铝带和两层绝缘膜相互层叠,浸泡在含酸性的合成电解液中实现:
铝电解电容有极性,容易获得大容量、高耐压,且价格低廉,但高频特性不好,常用做电源输入输出滤波电路;由于内部充有电解液,铝电解电容怕高温,长期高温会使电解液挥发而失效,造成耐压下降。
2)钽电容(Tantalum capacitor)
钽电容也称钽电解电容,也属于电解电容的一种,常用的钽电容(见下图)采用固体钽为主要材料,没有电解液,使用烧结后的钽粉作为阳极,钽氧化膜做介质,锰氧化物做阴极实现:
(注:液体钽电容由于需要较高的密封工艺,避免电解液泄漏,所以虽然液体钽有更高的耐压和容值,高可靠应用时使用较少。)
钽电容有极性,特点是等效串联电阻(ESR)小,漏电流小,容量大,相同的容量下体积比铝电解小(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,体积就可以做的越小),钽性质稳定,温度特性更好,高频特性好;但价格较高,工作电压较低。
固体钽电容有“热致失效”、“场致失效”等问题,使用时需注意电压降额,且在一些高可靠的领域减少使用。
3)陶瓷电容(Ceramic capacitor)
又称为瓷介电容或独石电容。是以陶瓷为介质材料的电容器,这类电容器分支种类繁多,包括各种封装和耐压,其中内部的介质材料也分为铁电陶瓷、钛酸钡、滑石等材料,再使用烧渗等方法做出外包裹的电极制成。
陶瓷电容没有极性,带导线的陶瓷电容普遍有较高的耐压,用在有安规要求的高压场合;使用最为广泛的是片式多层陶瓷电容(Multilayer Ceramic Capacitor,MLC