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电子元器件之

电子元器件之. 电容器. 电容器 是一种能储存电荷的容器．属于被动式储能电子器件 . 它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。. 电容器的构造是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的．它的表示符号为 : 一 l l 一 ，用字母 “ C ” 来表示。. 铝电解电容. 就现在的产量来说，铝电解电容器在电容器中占第二位．这类电容器本来是一般的直流电容器，但现在已经从直流发展到交流、从低温发展到高温、从低压发展到高压 . ( 温度已可做到 150℃, 额定电压做到 700V).

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  1. 电子元器件之 电容器

  2. 电容器 是一种能储存电荷的容器．属于被动式储能电子器件. 它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。 电容器的构造是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的．它的表示符号为: 一l l一 ，用字母“C”来表示。

  3. 铝电解电容 就现在的产量来说，铝电解电容器在电容器中占第二位．这类电容器本来是一般的直流电容器，但现在已经从直流发展到交流、从低温发展到高温、从低压发展到高压. (温度已可做到150℃,额定电压做到700V)

  4. 对于铝电解电容,您首先想到的是什么?

  5. ─容量？耐压？ • 根据国际IEC 384-4规定，低于315V时，Vs=1.15×WV，高于315V时，Vs=1.1×WV。Vs是涌浪电压，WV是额定电压(working voltage)。

  6. 价钱。 • 品牌 • 系列型号 • 适用工作温度 • 容量误差

  7. 真正有关电容器品质的几个重要参数: 漏电流（Lc） 耐纹波电流（Irac） 等效串联电阻（ESR） 散逸因数-损失角（DF）

  8. 散逸因数-损失角（DF） • 散逸因数dissipation factor (DF) 存在于所有电容器中，DF值越小表明电容损耗越小，性能也就越好。但铝电解电容的损失角相当高。DF值与温度、容量、电压、频率......都有关系；当容量相同时，耐压愈高的DF值就愈低。此外温度愈高DF值愈高，频率愈高DF值也会愈高。

  9. 漏电流（Lc） • 漏电流(leakage current) 它的计算公式是:I＝K×CV。I的单位是μA，K是常数.电容器容量愈高，漏电流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法，这个「漏电流」也请考虑在内。

  10. 等效串联电阻（ESR） • 容量愈大 ESR愈低; • 额定电压愈大ESR愈低; • 低频时ESR高，高频时ESR低； • 温度愈低，ESR愈高。 • 良好的电路设计，应该考虑到低温时的ESR值. 注意:在开关电路中过低的ESR值容易引起振荡

  11. 等效串联电阻相当于耗能元件，它的损耗功率变成热量，从而影响了电容的寿命。等效串联电阻相当于耗能元件，它的损耗功率变成热量，从而影响了电容的寿命。 • ESR值大的电容温升高. • 阿雷尼厄斯10度法则

  12. 耐纹波电流（Irac） • 前面谈到的DF值、漏电流、ESR值...等，其值都是愈低愈好，但现在要提的耐纹波电流ripple current却是愈高愈好。特别是在大电流输出场合，电源平滑滤波电容器的耐纹波电流Irac就显得格外重要。

  13. 低频纹波以120Hz做标准 高频纹波以 10KHz做标准 • 电容器耐纹波电流的能力与频率刚好成正比。 • 锁螺丝式电容的耐纹波电流能力通常比插PC板式来得高。 RIFA的电容在耐纹波电流方面要优于其它品牌,1000μF相当于其它厂牌1200μF。德国Siemens、英国BHC电容，在Irac这项特性上也常优于一般日制品。。

  14. 电容器的主要特点： • 能在短時間內做靜電能與動電能的互變，短路電流約比電池大1000倍。 • 儲蓄電能少，但接受電能的功率大，亦即充放電的時間很短，效率極高。 • 在AC電路中，其電流相位比電壓基準提前90°，有進相作用。 • 容抗與頻率、电容量有直接的關係。Xc = 1/2π fc，即頻率/容量愈高則容抗愈小，反之則愈大。

  15. 钽质电解电容 固体钽电容器是1956年由美国贝乐试验室首先研制成功的，它的性能优异，是所有电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品，价格较为昂贵。

  16. 钽电解电容和铝电解电容一样，有极性区分，厂家会在电容的正极做相应的标示。目前SMT技术发展迅速，小型化、贴片式已成为钽质电解电容的主流。钽电解电容和铝电解电容一样，有极性区分，厂家会在电容的正极做相应的标示。目前SMT技术发展迅速，小型化、贴片式已成为钽质电解电容的主流。 • 目前生产的钽电解电容器主要有烧结型固体、箔形卷绕固体、烧结型液体等三种，其中烧结型固体约占目前生产总量的95%以上，而又以非金属密封型的树脂封装式为主体。它的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。

  17. 贴片钽电容的封装： • 封装代码YAXBCD规格尺寸L（mm）3.23.83.54.76.07.3W (mm) 1.61.92.82.63.24.3T （mm）1.61.61.92.12.52.8 注意：规格相同但封装不同的钽质电容不可代用。 如：10UF/16V”B”型与10UF/16V”C”型不可相互代用。

  18. 钽质电容的优点: 易于加工、有最高的比容效率、适宜于小型化。 工作过程中具有自我复原能力，故障率随时间下降。 在一定温度范围内性能稳定。 工作温度范围大，-55℃~+125℃ 比铝电容有更好的频率特性。 性能和可靠性不会随时间而退化。 钽电容对库存期无限制，电介质稳定，不必矫正。

  19. 贴片电容 单片陶瓷电容器(通称贴片电容)是目前产量最大的电容器。因其体积小、价格低、使用寿命长、利于自动化作业，而被广泛应用于各类电子产品中。

  20. 贴片电容常用的有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同规格，它们的主要区别是填充的介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。贴片电容常用的有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同规格，它们的主要区别是填充的介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 针对不同的介质种类我们来逐一了解：

  21. NPO电容器 • NPO是一种具有温度补偿特性的贴片电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。 • NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃。 • NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同。

  22. NPO电容器相应封装可选取的容量范围： NPO电容器适用于各种高频电路，如：高频振荡、计时、谐振、耦合等。

  23. X7R电容器 • X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变 化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 • X7R电容器的容量在不同的电压和频率条 件下是不同的，它也随时间的变化而变化，表现为10年变化了约5%。 • 在相同的体积下电容量可以比NPO做的大。

  24. X7R电容器相应封装可选取的容量范围： X7R电容器主要应用于隔直、耦合、旁路、鉴频等电路中

  25. Z5U电容器 • Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。工作温度范围 +10℃ --- +85℃.温度特性 +22% --- - 56% 。对于Z5U 电容器主要的是它的小尺寸和低成本。但它的电容量受环境和工作条件影响较大。　　尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）低、良好的频率响应，使其具有广泛的应用范围。尤其是在退耦电路的应用中。

  26. Z5U电容器相应封装可选取的容量范围： Z5U电容器主要应用于退耦、隔直、旁路等电路中

  27. Y5V电容器 • Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%。Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出很高的电容量。

  28. Y5V电容器相应封装可选取的容量范围： Y5V电容器主要应用于隔直、旁路等电路中

  29. 独石电容 独石电容又叫积层电容是由贴片电容用两根引线将电极引出，再用环氧树脂包封而成，它具备贴片电容的各种电性能，同时又增强了机械强度和耐湿性，被广泛应用于电子精密仪器。

  30. 陶瓷电容 陶瓷电容又叫圆板型瓷片电容，介质主要为钛酸钡，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。有干式涂装和湿式涂装两种，按其介质可分为CLASS-Ⅰ温度补偿型；CLASS-Ⅱ高诱电率型；CLASS-Ⅲ半导体型。

  31. 溫度補償型(CLASS-I）陶瓷電容器 应用在低損耗﹑穩定性高或要求溫度係數有明顯規定的諧振電路中的。 具有高品質因素﹑高穩定性(溫度變化率低）。 靜電容量﹕

  32. 品質因數﹕ 絕緣電阻﹕

  33. 高誘電率型(CLASS-II）陶瓷電容器 • 应在旁路或藕合之電路中。 • 非線性的溫度特性--靜電容量變化率。 靜電容量﹕ 損失角(散逸因數)﹕

  34. 絕緣電阻﹕ 耐壓測試﹕

  35. 半導體型(CLASS-III）陶瓷電容器 一種半導體特性之電容器﹐应用在低壓旁路或藕合之電路中。 非線性的溫度特性--靜電容量變化率。 靜電容量﹕ 損失角(散逸因數)﹕

  36. 絕緣電阻﹕ 耐壓測試﹕

  37. 美国电子工业协会对电容温度特性的规定: EIA RS-198D标准:

  38. 安规（Y）电容 Y电容属于AC类陶瓷电容，主要应用於EMI滤波抑制高频干扰或连接输入端与地端,防止产品对人体产生电击。

  39. 靜電容量﹕ 損失角(散逸因數)﹕

  40. 絕緣電阻﹕ 耐壓測試﹕

  41. 薄膜电容 薄膜电容器是以金属箔当电极，以低损耗薄膜材料作介质卷绕而成, (或在薄膜上以真空蒸镀上一层很薄的金属，再卷绕成电容) 它具有无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损耗很小 ，有一定的自恢复能力等优点而被得到广泛应用。 薄膜电容器种类繁多,制造工艺多样化.属技术密集型产品,近几年市场需求量以每年20%的速度递增.

  42. 安规（X）电容 X电容常用于输入端EMI的滤波,抑制低频端的电磁干扰.由镀金属聚丙烯薄膜卷绕,装入高绝缘塑胶壳后用环氧树脂封装而成.安规等级分为X1和X2.

  43. X1电容特性: • 额定温度:-40~+100℃ • 额定电压:300VAC • 容量范围:0.0047~4.7uF • 介电强度:1290VDC/1分钟或4000VDC/1秒 • 容量误差:±5%(J) ±10%(K) ±20%(M) • DF值: 0.1%MAX at 1KHz • 绝缘电阻:0.33uF以下≥30000MΩ 0.33uF(含)以上≥10000MΩ

  44. X2电容特性: • 额定温度:-40~+100℃ • 额定电压:275VAC • 容量范围:0.001~2.2uF • 介电强度:1183VDC/1分钟或2000VDC/1秒 • 容量误差:±5%(J) ±10%(K) ±20%(M) • DF值: 0.1%MAX at 1KHz • 绝缘电阻:0.33uF以下≥30000MΩ 0.33uF(含)以上≥10000MΩ

  45. 涤纶电容 涤纶电容采用聚脂薄膜作介质、以铝箔为电极卷绕而成,外部浸封环氧树脂,单向引出,为有感式。适用于电子设备的直流或脉动电路中.

  46. 涤纶电容特性: • 额定温度:-40~+85℃ • 额定电压:50VDC/100VDC • 容量范围:0.001~0.1uF • 介电强度:2.5倍的额定电压5秒 • 容量误差:±5%(J) ±10%(K) ±20%(M) • DF值: 1.0%MAX at 1KHz • 绝缘电阻:50000MΩ MIN at 25℃

  47. 金属化聚丙烯电容(CBB) 　该电容器采用聚丙烯作介质，并用真空蒸镀法将铝沉积在薄膜上作电极卷绕而成，环氧树脂包封，为无感式绕制，适应频率高,稳定性好.

  48. 金属化聚丙烯电容特性: • 额定温度:-40~+85℃ • 额定电压:100/250/400/630VDC • 容量范围:0.001~10uF • 介电强度:1.75倍的额定电压5秒 • 容量误差:±5%(J) ±10%(K) • DF值: 0.1%MAX at 1KHz • 绝缘电阻:0.33uF以下≥30000MΩ 0.33uF(含)以上≥10000MΩ

  49. 金属化聚脂薄膜电容(CL) 　该电容器采用镀金属聚脂薄膜卷绕而成，也是无感式绕制，与CBB电容相比,其介质稳定性要差,DF值较大(有1%)适应频率稍低,价格要便宜些.

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