電子技術(shù)基礎(chǔ)第二章電容課件

電容器電容的作用：1）旁路：旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連接處在通過大電流毛刺時(shí)的電壓降。電容器2）去耦：去耦，又稱解耦。從電路來說，總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作，這就是所謂的“耦合”。電容器去耦電容就是起到一個(gè)“電池”的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾，在電路中進(jìn)一步減小電源與參考地之間的高頻干擾阻抗。

將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。

電容器3）濾波：從理論上（即假設(shè)電容為純電容）說，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實(shí)際上超過1μF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高頻阻低頻。電容器4）儲(chǔ)能：儲(chǔ)能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150000μF之間的鋁電解電容器（如EPCOS公司的B43504或B43505）是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式，對(duì)于功率級(jí)超過10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。2.1.1固定電容器1.有機(jī)介質(zhì)電容器按組成電容器的介質(zhì)材料或類別分為三種類型：第一類：以天然纖維材料為介質(zhì)的電容器紙介質(zhì)和金屬化介質(zhì)第二類：以人工合成的高分子化合物材料為介質(zhì)的電容器聚酯膜、聚乙烯等各種有機(jī)薄膜電容器優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單，電容量范圍寬，工作電壓高成本低，應(yīng)用廣泛。電容器第三類：是以復(fù)合材料為介質(zhì)的電容器紙-膜、膜-膜復(fù)合介質(zhì)電容器等。（1）紙介質(zhì)電容器-金屬化紙介質(zhì)電容器（2）聚酯薄膜電容器金屬箔和聚酯薄膜卷繞而成金屬化聚酯薄膜優(yōu)點(diǎn)：電容量大工作電壓范圍寬耐熱性能好電容器2.無機(jī)介質(zhì)電容器主要有瓷介質(zhì)電容器、云母電容器、玻璃及玻璃釉電容器、氣體介質(zhì)電容器、半導(dǎo)體瓷介質(zhì)電容器和其他無機(jī)電容器。（1）瓷介電容器：以陶瓷材料為介質(zhì)，并在其表面上燒滲上銀層作為電極的電容器。瓷介電容器具有優(yōu)異的電氣定能，同時(shí)材料來源豐富、價(jià)格低廉，應(yīng)用最廣泛。電容器瓷介質(zhì)電容器按使用性能特點(diǎn)分為以下七類：①Ⅰ類低壓小功率高頻瓷介電容器。②Ⅱ低壓低頻瓷介電容器。③Ⅲ類半導(dǎo)體瓷介電容器④Ⅰ類高壓高功率瓷介電容器⑤中高壓瓷介電容器⑥交流瓷介電容器⑦片式瓷介電容器電容器瓷介電容器具有以下特點(diǎn)：①介電常數(shù)大。②介質(zhì)損耗角正切值小。③電容溫度系數(shù)寬。④可靠性能高、壽命長，在溫度和時(shí)間影響下老化速度較慢，電容量的剩余變化也不顯著。缺點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度低、易碎、易裂電容器(2)云母電容器。以云母作為介質(zhì)，由金屬箔或在云母表面上噴銀構(gòu)成電極，按所需的容量疊片后經(jīng)浸漬壓塑在膠木殼內(nèi)構(gòu)成的電容器。主要特點(diǎn)：①介電強(qiáng)度高，介電常數(shù)大，損耗角正切值小，化學(xué)性能穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)小，耐熱性好，并且容易裝備，也易于做成厚薄均勻的薄片，同時(shí)具有優(yōu)良的機(jī)械性能，易裝成疊片式的電容器。②具有很小的電容溫度系數(shù)，固有電感小，適合在較高的頻率小工作③容量穩(wěn)定，精度高。④可分為高功率和低功率兩類。電容器（3）玻璃釉電容器優(yōu)點(diǎn)：抗潮性較好，在濕度較高的情況下也能正常使用，適合在半導(dǎo)體電路和小型電子儀器中的交直流電路和脈沖電路中使用。電容器3電解電容器電解電容器的介質(zhì)材料是經(jīng)過特殊工藝處理后生成的一層極薄的金屬氧化物膜（膜具有單向?qū)щ娦阅埽?，將此膜附在鋁、鈕、鈮金屬極板上，附著有氧化膜的金屬極片作為陽極，陰極是液體、半液體或膠狀的電解液。特點(diǎn)：一般的電解電容器具有極性，即正負(fù)極之分。還具有自愈性能電容器（3）鈮電解電容器（4）鈦電解電容器（5）鉭-鈮合金電解電容器（6）雙極性電解電容器4特種電容器（1）真空電容器（2）半導(dǎo)體電容器電容器2.1.2可調(diào)電容器1.微調(diào)電容器也稱半可調(diào)電容器，其容量在5··45PF之間，調(diào)整后就固定在某個(gè)電容值，多用在收音機(jī)和錄音機(jī)中的輸入調(diào)諧電路和振蕩回路中起補(bǔ)償作用。（1）管型微調(diào)電容器（2）筒型微調(diào)電容器（3）瓷介微調(diào)電容器電容器（4）云母微調(diào)電容器（5）薄膜介質(zhì)微調(diào)電容器（6）短波專用微調(diào)電容器2可調(diào)電容器（1）小型密封式聚苯乙烯薄膜可調(diào)電容器（2）空氣可調(diào)電容器電容器2.2電容器的標(biāo)志2.2.1電容器的型號(hào)其型號(hào)命名由四部分組成（不適合真空、可調(diào)、壓敏電容器）第一部分用C表示電容器第二部分用字母表示介質(zhì)材料第三部分用數(shù)字表示結(jié)構(gòu)類型和特征第四部分用數(shù)字表示序號(hào)電容器電容器電容器的主要性能指標(biāo)電容器第三部分用數(shù)字表示的意義電容器的主要性能指標(biāo)2.2.2電容器的標(biāo)志方法對(duì)于較大的電容器用字母和數(shù)字把電容器的型號(hào)、規(guī)格直接在電容器的外殼上標(biāo)出。某電容器的標(biāo)志CJ3-400-0.01-Ⅱ密封金屬化紙介質(zhì)電容器額定工作電壓是400V容量是0.01微法偏差是±10%電容器的容量標(biāo)識(shí)直標(biāo)法：在電容器表面直接標(biāo)注容量值。用2～4位數(shù)字表示電容量的有效數(shù)字，再用字母表示數(shù)值的等級(jí)。還有不標(biāo)單位的情況，當(dāng)用1～4位數(shù)字標(biāo)志時(shí)，容量單位為皮法（pF）；當(dāng)用零點(diǎn)零幾數(shù)字表示時(shí)，單位為微法（uF）。數(shù)標(biāo)法。不標(biāo)單位，直接用數(shù)碼表示。一般用三位表示，前兩位為有效值，第三位表示10的倍乘，但當(dāng)?shù)谌挥?表示時(shí)，是表示有效數(shù)字乘上10－1。數(shù)標(biāo)法中的電容量的單位一律是pF。數(shù)標(biāo)法常在數(shù)字后標(biāo)上表示誤差的字母。電容器的容量標(biāo)識(shí)色標(biāo)法：與電阻器色標(biāo)法相同。通常用三種顏色，沿引線方向，前兩種顏色表示有效值，第三種顏色表示10的倍乘，單位為pF。有時(shí)一二色標(biāo)為同色，就涂成一道寬的色標(biāo)。2.3電容器的主要特性參數(shù)電容器的主要參數(shù)有電容器的標(biāo)稱容量、偏差、額定工作電壓、電容溫度系數(shù)、絕緣電阻、能量損耗、頻率特性和固有電感等。電容器的主要性能指標(biāo)1.標(biāo)稱容量：容量是電容器的最基本參數(shù)，電容器的容量是指電容器兩端加上電壓后它能儲(chǔ)存電荷的能力。標(biāo)在電容器外殼上的電容量數(shù)值稱為電容器的標(biāo)稱容量。常見的電容器標(biāo)稱系列和電阻器基本相同。電容器的主要性能指標(biāo)電容器的主要性能指標(biāo)2.額定耐壓值：指電容接入電路后，能連續(xù)可靠地工作，不被擊穿時(shí)所能承受的最大電壓的有效值。電容器的額定耐壓通常是指直流工作電壓。使用時(shí)決不允許超過這個(gè)電壓值。一般選擇額定電壓超過工作電壓值的2～3倍電容器的主要性能指標(biāo)3.允許誤差：電容器的實(shí)際容量和標(biāo)稱值之間的相對(duì)誤差電容器的允許誤差等級(jí)符號(hào)表示法DFGJKMNPS級(jí)別表示法0102ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ百分?jǐn)?shù)表示法％0.5±1±2±5±10±20+20～-30＋50～－20＋100～－10電容器的主要性能指標(biāo)4.絕緣電阻（漏電流）電容介質(zhì)不可能絕對(duì)不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流工作電壓時(shí)，總有漏電流產(chǎn)生。若漏電流太大電容器就會(huì)發(fā)熱損壞，嚴(yán)重的會(huì)使外殼爆裂，除了電解電容外，一般電容只要質(zhì)量良好，其漏電流是極小的，故用絕緣電阻表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，故用漏電流表示其絕緣性能（與容量成正比）。使用時(shí)我們盡可能選擇絕緣電阻大的為好。電容器的主要性能指標(biāo)5.電容溫度系數(shù)電容器的容量會(huì)隨溫度的變化而變化，這種變化的大小用電容溫度系數(shù)來表示。電容溫度系數(shù)主要取決于介質(zhì)材料的溫度特性及電容器的結(jié)構(gòu)。6.能量損耗能量損耗是指電容器兩端加交流時(shí)單位時(shí)間內(nèi)電容器因發(fā)熱而消耗的能量

7.固有電感包括極片電感和引線電感電容器的主要性能指標(biāo)8.頻率特性電容器的頻率特性是指電容器的電參數(shù)（如電容量、損耗角正切值等）隨電場頻率特性變化而變化的特性。最高頻率小型云母電容器在250Mhz以內(nèi)園片形瓷介電容器為300Mhz以內(nèi)圓管形瓷介電容器為200Mhz以內(nèi)小型紙介電容器為80Mhz以內(nèi)以內(nèi)電容器的主要性能指標(biāo)電容器的主要性能指標(biāo)2.4電容器在電路中的正確選用用量大、品種多2.4.1電容器失效的原因及對(duì)電路工作的影響（1）電流過負(fù)荷。（2）電壓過負(fù)荷（3）頻率的影響（4）高溫（5）壓力（6）濕度電容器的簡單測試2.電容器失效對(duì)工作電路的影響（1）介質(zhì)漏電對(duì)電路的影響。（2）介質(zhì)吸收引起的電路失效。（3）電容量漂移對(duì)電路工作的影響。（4）電容器低電平失效對(duì)電路的影響。電容器的簡單測試2.4.2正確選用電容器(1)選擇適當(dāng)?shù)碾娙萜餍吞?hào)用于低頻耦合、旁路去耦等電路中的電容器在電氣性能要求不高的時(shí)候，可選擇紙介電容器、電解電容器等。（2）選擇合適的電容器精度（3）綜合確定電容器的額定工作電壓（4）選擇電容器的絕緣電阻要盡可能的大。電容器的簡單測試（5）適當(dāng)考慮電容器的頻率特性（6）適當(dāng)考慮電容器的溫度系數(shù)（7）適當(dāng)注意電容器的使用環(huán)境（8）正確選用可調(diào)電容器2.4.3使用各類電容器的其他注意事項(xiàng)1.有機(jī)介質(zhì)電容器的注意事項(xiàng)

2.無機(jī)介質(zhì)電容器的注意事項(xiàng)

3.使用電解電容器的注意事項(xiàng)電容器的簡單測試2.5電容器的檢修與代用用模擬萬用表判別電容器的好壞。使用萬用表的R×1k或R×10k檔，將表筆接觸電容器的兩極。剛接觸時(shí)由于電容充電電流大，表頭指針應(yīng)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)至角度最大（對(duì)于容量在0.01uF以下的小電容，即使用萬用表的最高電阻檔，充電現(xiàn)象也不明顯，應(yīng)采用專門的測試儀器進(jìn)行測量），隨著充電電流減小，指針逐漸向∞方向返回，最后穩(wěn)定在∞附近，指針穩(wěn)定時(shí)的讀數(shù)為被測電容的漏電電阻值。測量時(shí)不能用手指同時(shí)觸碰電容器兩極，以免影響判別結(jié)果電容器的簡單測試電解電容極性判斷：電解電容有極性在使用時(shí)一定不能接反，否則漏電急劇增加，電解液反向極化，會(huì)引起電容器損壞甚至爆炸。新電容可根據(jù)引腳長度判別，長引腳為正，此外一般有一條銀色色帶在負(fù)極一側(cè)。當(dāng)極性標(biāo)志無法識(shí)別時(shí)，可根據(jù)電解電容正接時(shí)漏電流小漏電阻大；反接時(shí)漏電流大漏電阻小來進(jìn)行判別。用萬用表R×1k或R×10k檔測電解電容的漏電電阻值然后對(duì)調(diào)表筆，比較兩次測量結(jié)果漏電阻大的一次黑表筆所接為正極。上述方法適用容量較大電解電容器的極性判別電容器的簡單測試電解電容優(yōu)劣的判別：用萬用表R×1k或R×100檔將黑表筆接電容器的正極，紅表筆接負(fù)極，若指針擺動(dòng)大，且返回慢，返回位置接近∞說明電容器正常，而對(duì)于容量較小的電容只要指針有擺動(dòng)則說明電容器是好的。若指針擺動(dòng)大但返回時(shí)表針顯示的阻值較小，說明該電容漏電流較大不能使用。有時(shí)指針到達(dá)∞又向0Ω方向擺動(dòng)說明漏電嚴(yán)重不能使用。若表針擺動(dòng)很大接近于0Ω處，不在返回說明該電容器已被擊穿