中心議題：

• 電容的特性參數(shù)
• 電容的原理、分類、命名
• 電容在電路中的作用分析
• 選擇電容需要考慮的要素

電容是電子設(shè)備中最基礎(chǔ)也是最重要的元件之一。體積雖小，卻作用巨大，小到閃盤、數(shù)碼相機(jī)，大到航天飛機(jī)、火箭中都可以見到它的身影。電子工程師在電路設(shè)計(jì)中的濾波、耦合、隔直以及處理小信號中的振蕩、延時(shí)和應(yīng)對EMC/EMI時(shí)，都會面臨著電容的選型、靜電容量、容值誤差、噪聲、型號匹配等諸多問題的挑戰(zhàn)。

電容廣泛應(yīng)用于隔直，耦合， 旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制電路等方面。用C 表示電容，電容單位有法拉（F）、微法拉（uF）、皮法拉（pF）,1F=10^6uF=10^12pF。

一、電容的型號命名方法

國產(chǎn)電容器的型號一般由四部分組成（不適用于壓敏、可變、真空電容器）。依次分別代表名稱、材料、分類和序號。
第一部分：名稱，用字母表示，電容器用C。
第二部分：材料，用字母表示。
第三部分：分類，一般用數(shù)字表示，個(gè)別用字母表示。
第四部分：序號，用數(shù)字表示。
用字母表示產(chǎn)品的材料：A-鉭電解、B-聚苯乙烯等非極性薄膜、C-高頻陶瓷、D-鋁電解、E-其它材料電解、G-合金電解、H-復(fù)合介質(zhì)、I-玻璃釉、J-金屬化紙、L-滌綸等極性有機(jī)薄膜、N-鈮電解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低頻陶瓷、V-云母紙、Y-云母、Z-紙介。

二、電容器容量標(biāo)示

1、直標(biāo)法
用數(shù)字和單位符號直接標(biāo)出。如01uF 表示0.01 微法，有些電容用“R”表
示小數(shù)點(diǎn)，如R56 表示0.56 微法。
2、文字符號法
用數(shù)字和文字符號有規(guī)律的組合來表示容量。如p10 表示0.1pF,1p0 表示
1pF,6P8 表示6.8pF, 2u2 表示2.2uF。
3、色標(biāo)法
用色環(huán)或色點(diǎn)表示電容器的主要參數(shù)。電容器的色標(biāo)法與電阻相同。電容器偏差標(biāo)志符號：+100%-0--H、+100%-10%--R、+50%-10%--T、+30%-10%--Q、+50%-20%--S、+80%-20%--Z。

延伸閱讀：元器件資料之電容篇

三、電容器主要特性參數(shù)

1、標(biāo)稱電容量和允許偏差
標(biāo)稱電容量是標(biāo)志在電容器上的電容量。電容器實(shí)際電容量與標(biāo)稱電容量的偏差稱誤差，在允許的偏差范圍稱精度。精度等級與允許誤差對應(yīng)關(guān)系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%）一般電容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，電解電容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級，根據(jù)用途選取。

2、額定電壓
在最低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的最高直流電壓有效值，一般直接標(biāo)注在電容器外殼上，如果工作電壓超過電容器的耐壓，電容器擊穿，造成不可修復(fù)的永久損壞。

3、絕緣電阻
直流電壓加在電容上，并產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻。當(dāng)電容較小時(shí)，主要取決于電容的表面狀態(tài)，容量〉0.1uf 時(shí)，主要取決于介質(zhì)的性能，絕緣電阻越大越好。電容的時(shí)間常數(shù)：為恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)大容量電容的絕緣情況而引入了時(shí)間常數(shù)，他等于電容的絕緣電阻與容量的乘積。

4、損耗
電容在電場作用下，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值，電容的損耗主要由介質(zhì)損耗，電導(dǎo)損耗和電容所有金屬部分的電阻所引起的。在直流電場的作用下，電容器的損耗以漏導(dǎo)損耗的形式存在，一般較小，在交變電場的作用下，電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān)，而且與周期性的極化建立過程有關(guān)。

5、頻率特性
隨著頻率的上升，一般電容器的電容量呈現(xiàn)下降的規(guī)律。

我們著重來講一下——ESR（等效電阻）和ESL（等效電感），ESR和ESL是電容的兩個(gè)參數(shù)。一只電容器會因其構(gòu)造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗，比較重要的就是ESR等效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感——這就是容抗的基礎(chǔ)。電容器提供電容量，要電阻干嘛？故ESR及ESL也要求低；但low ESR/low ESL通常都是高級系列。

圖1 電容器的等效電路與RLC串聯(lián)電路相同

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ESR的高低，與電容器的容量、電壓、頻率及溫度…都有關(guān)連，當(dāng)額定電壓固定時(shí)，容量愈大 ESR愈低。有人習(xí)慣用將多顆小電容并接成一顆大電容以降低阻抗，其理論是電阻并聯(lián)阻值降低。但若考慮電容接腳焊點(diǎn)的阻抗，以小并大，不見得一定會有收獲。

反過來說，當(dāng)容量固定時(shí)，選用高WV額定電壓的品種也能降低 ESR；故耐壓高確實(shí)好處多多。頻率的影響：低頻時(shí)ESR高，高頻時(shí)ESR低；當(dāng)然，高溫也會造成ESR的提升。

 
                                 圖2 串聯(lián)時(shí)的阻抗                                                                 圖3 不同元件時(shí)的阻抗

由圖2可看出，在諧振點(diǎn)，電容器與ESL不存在阻抗（僅ESR存在阻抗），諧振點(diǎn)的頻率由電容器和ESL決定。由圖3分析可知各元件成分決定阻抗的特性。串聯(lián)等效電阻ESR的單位是mΩ。若比較低內(nèi)阻及低漏電流兩種特性，則低內(nèi)阻容易達(dá)成，故標(biāo)示low ESR的電容倒很常見。ESR與損失角有關(guān)聯(lián)，ESR＝tanδ/(ω×Cs)，Cs是電容量。 有時(shí)電容器規(guī)格上會有Z，它與ESR的意義不同，但Z的計(jì)算示與ESR有關(guān)，同時(shí)也考慮到容抗及感抗，是真正的內(nèi)阻。剛才提到電容的ESR單位是mΩ，那是指大電容，若是220μF小容量電容，其ESR單位就不是mΩ而是Ω。

由頻率引起的ESR變化

RLC串聯(lián)模式→ESR不隨頻率變動(dòng)（ESR實(shí)際上變動(dòng)）

早期的卷制電容經(jīng)常有很高的ESL，而且容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經(jīng)常會成為 ESR的一部分，并且ESL也會引發(fā)一些電路故障，比如串聯(lián)諧振等。但是相對容量來說，ESL的比例太小，出現(xiàn)問題的幾率很小，再加上電容制作工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸忽略ESL，而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。

順便，電容也存在一個(gè)和電感類似的品質(zhì)系數(shù)Q，這個(gè)系數(shù)反比于ESR，并且和頻率相關(guān)，也比較少使用。

由ESR引發(fā)的電路故障通常很難檢測，而且ESR的影響也很容易在設(shè)計(jì)過程中被忽視。簡單的做法是，在仿真的時(shí)候，如果無法選擇電容的具體參數(shù)，可以嘗試在電容上人為串聯(lián)一個(gè)小電阻來模擬ESR的影響，通常的，鉭電容的ESR通常都在100毫歐以下，而鋁電解電容則高于這個(gè)數(shù)值，有些種類電容的ESR甚至?xí)哌_(dá)數(shù)歐姆。
　　
ESR值與紋波電壓的關(guān)系可以用公式V=R（ESR）×I表示。這個(gè)公式中的V就表示紋波電壓，而R表示電容的ESR，I表示電流?？梢钥吹?，當(dāng)電流增大的時(shí)候，即使在ESR保持不變的情況下，紋波電壓也會成倍提高。

延伸閱讀：電容基礎(chǔ)知識

四、電容的分類

1、按照結(jié)構(gòu)分三大類：固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。
2、按電解質(zhì) 分類有：有機(jī)介質(zhì)電容器、無機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器和空氣介
質(zhì)電容器等。
3、按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。
4、頻旁路：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。
5、低頻旁路：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。
6、濾波：鋁電解電容器、紙介電容器、復(fù)合紙介電容器、液體鉭電容器。
7、調(diào)諧：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。
8、高頻耦合：陶瓷電容器、云母電容器、聚苯乙烯電容器。
9、低耦合：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。
10、小型電容：金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電 容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器。

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五、電容器的封裝

1．直插電容封裝 
對鋁電解電容器來講，主要尺寸有4個(gè)：
L——電解電容器高度
D——電解電容器直徑
F——電解電容器2引腳間距
d——電解電容器引腳直徑
一般來說，額定電壓高、容值大的電解電容器尺寸大。

2.對NPO瓷介電容器
對NPO瓷介電容器來講，主要尺寸有4個(gè)：
W——NPO外殼最大寬度
H——NPO外殼高度
F——NPO引腳間距
d——NPO引腳直徑
尺寸數(shù)據(jù)由生產(chǎn)廠家提供，常用的腳間距尺寸為100mil、200mil。

3.貼片多層陶瓷電容封裝
主要封裝有0402、0603、0805、1206、1210等。

4.高壓片狀電容器
主要封裝有1206、1210、1808、1812、1825、2225、3640等。

5.貼片鉭電容封裝
主要封裝有3216、3528、6032、7343、7343H等。

延伸閱讀：電容封裝詳解

六、電容的作用

電容是無處不在的，電容的用途非常多，主要有如下幾種：
1．隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。
2．旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。
3．耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號通過并傳輸?shù)较乱患夒娐?br /> 4．濾波：這個(gè)對DIY而言很重要，顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。
5．溫度補(bǔ)償：針對其它元件對溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。
6．計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。
7．調(diào)諧：對與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。
8．整流：在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。
9．儲能：儲存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等。

七、電容的選擇考慮要素

通常，應(yīng)該如何為我們的電路選擇一顆合適的電容呢？應(yīng)基于以下幾點(diǎn)考慮：
靜電容量、額定耐壓、容值誤差、直流偏壓下的電容變化量、噪聲等級、電容的類型、電容的規(guī)格。

那么，又無捷徑可尋呢？其實(shí)，電容作為器件的外圍元件，幾乎每個(gè)器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比較明確地指明了外圍元件的選擇參數(shù)，也就是說，據(jù)此可以獲得基本的器件選擇要求，然后再進(jìn)一步完善細(xì)化之。

低頻中使用的范圍較寬，如可以使用高頻特性比較差的；但是在高頻電路中就有了很大的限制了，一旦選擇不當(dāng)會影響電路的整體工作狀態(tài)； 一般的電源里用的有電解電容、和瓷片電容、但是在高頻中就要使用云母等價(jià)格較貴的電容，就不可以使用絳綸的電容，和電解的電容，因?yàn)樗鼈冊诟哳l情況下會形成電感，以致影響電路的工作精度。

延伸閱讀：電容器的正確選擇
         電容十說

第二講預(yù)告

工程師在使用電解電容過程中，常會有其容量減少、容量消失、擊穿短呼及漏電等問題存在，本講重點(diǎn)介紹鋁電解電容和鉭電解電容的原理，壽命，特點(diǎn)，缺點(diǎn)，電解電容常見地故障的判斷方法，使用注意事項(xiàng)以及整流后濾波用電解電容的選擇…

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