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技術科普 | 電容器基礎知識介紹

更新時間:2023-04-03  |  點擊率:759

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。


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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*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。

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