【前语】电容器是由两个电极及其间的介电资料构成的。介电资料是一种电介质,当被置于两块带有等量异性电荷的平行极板间的电场中时,因为极化而在介质外表产生极化电荷,遂使捆绑在极板上的电荷相应添加,保持极板间的电位差不变。
一、电容的意义
电容(Capacitance)亦称作“电容量”,是指在给定电位差下的电荷的储藏量,记为C,国际单位是法拉(F)。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻止了电荷移动而使得电荷累积在导体上,构成电荷的累积贮存,贮存的电荷量则称为电容。
电容的公式为:C=εS/4πkd 。其间,ε是一个常数,S为电容极板的正对面积,d为电容极板的间隔,k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d(ε为极板间介质的介电常数,S为极板面积,d为极板间的间隔)。
在电容元件两头电压u的参阅方向给守时,若以q标明参阅正电位极板上的电荷量,则电容元件的电荷量与电压之间满意 q=Cu。电流等于单位时刻内经过某一横截面的电荷量,所以得到I=dq/dt,因而电流与电容的联系是 I=dq/dt =C(du/dt) 。该式标明,电流的巨细与方向取决于电压对时刻的改变率,电压增高时,du/dt》0,则dq/dt》0,i》0,极板上电荷添加,电容器充电;电压下降时,du/dt《0,则dq/dt《0,i《0,极板上电荷削减,电容器反向放电。当电压不随时刻改变时,du/dt=0,则电流I=0,这时电容元件的电流等于零,相当于开路。故电容元件有间隔直流的效果。
二、电容的容值
电容的符号是C,在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,因为法拉这个单位太大,所以常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)等,换算联系如下
1法拉(F) = 1000毫法(mF) = 1000000微法(μF);
1微法(μF) = 1000纳法(nF) = 1000000皮法(pF)。
三、电容的参数
1.标称容值与差错
电容量即电容加上电荷后贮存电荷的才能巨细。电容量差错是指其实践容量与标称容量间的差错,一般有±10%、±20%,用在射频电路中PI匹配中的电容±0.5%、±0.75%的小差错电容。
2.额外电压
额外作业电压是该电容器在电路中能够长时间可靠地作业而不被击穿所能接受的最大直流电压(又称耐压)。它与电容器的结构、介质资料和介质的厚度有关,一般来说,关于结构、介质相同,容量持平的电容器,其耐压值越高,体积也越大。
当在电容器的两极板间施加电压之后,极板间的电解质便处于电场中,本来是中性的电介质,因为外电场力的效果,介质分子内的正负电荷将在空间方位上产生少量偏移(如负电荷逆电场方向移动),构成所谓的电偶极子,也便是介质内部呈现了电场,损坏了本来的电中性状况。这种现象叫做电解质的极化。可见,极化状况下的介质是带负电荷的,但这些电荷仍然受介质本身的捆绑而不能自在移动,介质的绝缘功能没有遭到损坏,只要少量电荷脱离捆绑而构成很小的漏电流。假如外加电压不断加强,最终将使极化电荷很多脱离捆绑,引起漏电流大大添加,所以介质的绝缘功能遭到损坏,使两个极板短接,彻底损失电容的效果。这种现象称为介质击穿。介质击穿之后,电容器被破坏。因而电容器的作业电压要有必定约束,不能随意添加。
3.温度系数
电容器电容量随温度改变的巨细用温度系数(在必定温度规模内,温度每改变1℃,电容量的相对改变值)来标明,这一点和电阻是相同相同的。
4.绝缘电阻
电容器漏电的巨细用绝缘电阻来衡量。电容器漏电越小越好,也便是绝缘电阻越大越好。一般小电容器的绝缘电阻很大,可达几百兆欧或几千兆欧。电解电容器的绝缘电阻一般较小。
5.损耗
在电场效果下,电容器单位时刻内发热而耗费的能量叫电容器的损耗。 抱负电容器在电路中不该耗费能量,但在实践上,电容器或多或少都要耗费能量,其能量耗费首要由介质损耗和金属部分的损耗组成,一般用损耗角正切值来标明。
6.频率特性
电容器的频率特性一般是指电容器的电参数(如电容量、损耗角正切值等)随电场频率而改变的性质。在高频下作业的电容器,因为介电常数在高频时比低频时小,因而电容量将相应地减小。与此同时,它的损耗将随频率的升高而添加。此外在高频作业时,电容器的散布参数,如极片电阻、引线和极片触摸电阻,极片的本身电感,引线电感等,都将影响电容器的功能,因为这些要素的影响,使得电容器的运用频率受到约束。
7.介质
参数描绘了电容选用的电介质资料类别,温度特性以及差错等参数,不同的值也对应着必定的电容容量的规模。比方X7R常用于容量为3300pF~0.33uF的电容,这类电容适用于滤波,耦合等场合,电介质常数比较大,当温度从0°C改变为70°C时,电容容量的改变为±15%;
Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容,温度规模比较宽,跟着温度改变,电容容量改变规模为±10%或许+22%/-82%。
关于其他的编码与温度特性的联系,我们能够参阅表4-1。例如,X5R的意思便是该电容的正常作业温度为-55°C~+85°C,对应的电容容量改变为±15%
8.封装尺度
首要针对贴片式电容,封装和电阻的封装巨细相同。
四、电容的分类
依照不同的方法电容的分类也有很多种,以下总结几类常见的
1.按资料分,有云母电容、电解电容、陶瓷电容、钽电容等不同类型;
2.按用处分,有滤波电容、旁路电容、耦合电容、负载电容等;
3.依照极性分,有无极性电容、有极性电容。