電容器的工作原理及選型指南

分類：技術(shù)中心 1542人瀏覽 2019-06-12

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電容器是一種容納電荷的器件。通常簡(jiǎn)稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容，用字母C表示。電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路，能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體（包括導(dǎo)線）間都構(gòu)成一個(gè)電容器。

工作原理
電容器與電池類似，也具有兩個(gè)電極。在電容器內(nèi)部，這兩個(gè)電極分別連接到被電介質(zhì)隔開的兩塊金屬板上。電介質(zhì)可以是空氣、紙張、塑料或其他任何不導(dǎo)電并能防止這兩個(gè)金屬極相互接觸的物質(zhì)。

電容器上與電池負(fù)極相連的金屬板將吸收電池產(chǎn)生的電子。電容器上與電池正極相連的金屬板將向電池釋放電子。充電完成后，電容器與電池具有相同的電壓（如果電池電壓是1.5伏特，則電容器電壓也是1.5伏特）。

選型指南
電容器的選擇主要考慮以下因素：

（1）型號(hào)

一般在電路中用于低頻耦合、旁路去耦等，性能要求不嚴(yán)格時(shí)可以采用紙介電容器、電解電容器。低頻放大器的耦合電容器，選用1-22μF的電解電容器；

旁路電容根據(jù)電路工作頻率來(lái)選，如在低頻電路中，發(fā)射極旁路電容選用電解電容器，容量在10-220μF之間；

在中頻電路中可選用0.01-0.1μF的紙介、金屬化紙介、有機(jī)薄膜電容器等；

在高頻電路中，則應(yīng)選用云母電容器和瓷介電容器。在電源濾波和退耦電路中，可選用電解電容器。

（2）精度

在旁路、退耦、低頻耦合電路中，一般對(duì)電容器的精度沒有很嚴(yán)格要求，選用時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)值，選用相近容量或容量略大些的電容器。

但在另一些電路中，如振蕩回路、延時(shí)回路、音調(diào)控制電路中，電容器的容量就應(yīng)盡可能和計(jì)算值一致。

在各種濾波器和各種網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)電容量的精度有更高要求，應(yīng)選用高精度的電容器來(lái)滿足電路的要求。

（3）額定工作電壓

電容器的額定工作電壓應(yīng)高于實(shí)際工作電壓，并留有足夠余量，以防因電壓波動(dòng)而導(dǎo)致?lián)p壞。一般而言，應(yīng)使工作電壓低于電容器的額定工作電壓的10%-20%。

在某些電路中，電壓波動(dòng)幅度較大，可留有更大的余量。

有極性的電容器不能用于交流電路。

電解電容器的耐溫性能很差，如果工作電壓超過(guò)允許值，介質(zhì)損耗將增大，很容易導(dǎo)致溫升過(guò)高，最終導(dǎo)致?lián)p壞。

一般說(shuō)來(lái)，電容器工作時(shí)只允許出現(xiàn)較低溫升，否則屬于不正?，F(xiàn)象。因此，在設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離發(fā)熱元件（如大功率管、變壓器等）。如果工作環(huán)境溫度較高，則應(yīng)降低工作電壓使用。

一般小容量的電容器介質(zhì)損耗很小，耐溫性能和穩(wěn)定性都比較好，但電路對(duì)它們的要求往往也比較高，因此選擇額定工作電壓時(shí)仍應(yīng)留有一定的余量，也要注意環(huán)境工作溫度的影響。

（4）絕緣電阻

絕緣電阻越小的電容器，其漏電流就越大，漏電流不僅損耗了電路中的電能，重要的是它會(huì)導(dǎo)致電路工作失常或降低電路的性能。漏電流產(chǎn)生的功率損耗，會(huì)使電容器發(fā)熱，而其溫度升高，又會(huì)產(chǎn)生更大的漏電流，如此循環(huán)，極易損壞電容器。因此在選用電容器時(shí)，應(yīng)選擇絕緣電阻足夠高的電容器，特別是高溫和高壓條件下使用的電容器。

作為電橋電路中的橋臂、運(yùn)算元件等場(chǎng)合，絕緣電阻的高低將影響測(cè)量、運(yùn)算等的精度，必須采用高絕緣電阻值的電容器。

電容器的損耗在許多場(chǎng)合也直接影響到電路的性能，在濾波器，中頻回路、振蕩回路等電路中，要求損耗盡可能小，這樣可以提高回路的品質(zhì)因數(shù)，改善電路的性能。

（5）溫度系數(shù)

電容器的溫度系數(shù)越大，其容量隨溫度的變化越大，使得電路產(chǎn)生漂移，造成電路工作的不穩(wěn)定。這在很多電路中是不允許的，例如振蕩電路中的振蕩回路元件、濾波器等，這些場(chǎng)合應(yīng)選用溫度系數(shù)小的電容器，以確保其能穩(wěn)定工作。

（6）頻率特性

在高頻應(yīng)用時(shí)，由于電容器自身電感、引線電感和高頻損耗的影響，電容器的性能會(huì)變差。頻率特性差的電容器不僅不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用，而且還會(huì)帶來(lái)許多麻煩。例如，紙介電容器的分布電感會(huì)使高頻放大器產(chǎn)生超高頻寄生反饋，使電路不能工作。所以選用高頻電路的電容器時(shí)，一要注意電容器的頻率參數(shù)，二要注意電容器的引線不能留得過(guò)長(zhǎng)，以減小引線電感對(duì)電路的不良因影響。

（7）降額

降額使用可以提高可靠性，處于最差工況工作的元件，是實(shí)際壽命達(dá)不到額定壽命的重要因素。

（8）使用環(huán)境

使用環(huán)境的好壞，直接影響電容器的性能和壽命。在工作溫度較高的環(huán)境中，電容器容易產(chǎn)生漏電并加速老化。因此在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，應(yīng)盡可能使用溫度系數(shù)小的電容器，并遠(yuǎn)離熱源和改善機(jī)內(nèi)通風(fēng)散熱，必要時(shí)，應(yīng)強(qiáng)迫風(fēng)冷。在寒冷條件下，由于氣溫很低，普通電解電容器會(huì)因電解液結(jié)冰而失效，使設(shè)備工作失常，因此必須使用耐寒的電解電容器。

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