电容器的分类和实际应用

电容(器)的基本结构：两块金属板（两极板）加上中间的绝缘体（介电质）。物理模型图：-II-，符号C（Capacitor）。当两金属板之间加上电压U，金属板上就会有电荷累积，一板+Q，另一板-Q，称电容器容纳了电荷量为Q的电荷。此时电容器的正负两极间存在电场，电容既不产生也不消耗能量，是储能元件，能量就储存于此电场中，能量计算公式：E=CU^2/2。

电容量（C）是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差(电压)增加1伏所需的电量叫做电容器的电容量，即C=Q/U。显然C的大小并不是由U或Q 决定的，它的决定式是 C=εS/4πkd 。其中，ε为极板间介质的介电常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离， k则是静电力常量。在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法（F）。常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)等，换算关系是：

1F=10^3mF=10^6μF=10^9nF=10^12pF 1F=1C/V（1库仑/伏特)
两个电容量为C1，C2的电容器并联C=C1+C2；串联C=C1C2/（C1+C2）
电容两端的电压与电流的关系：电流I(t)=dQ/dt,即Q关于时间t的函数求导，I(t)=Q(t)’。所以电容两边的电压与电流的关系为I(t)=Q(t)’=CU(t)’ (Q(t)=CU(t))。

电容器的主要特性参数：

标称电容量和允许偏差
标称电容量是标志在电容器上的电容量。电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差。
额定电压
在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上。
绝缘电阻
直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。
电容的时间常数
为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，它等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。
损耗
电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。
频率特性
随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。
类别温度范围
电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。

电容器主要用于电力系统中功率因数的提高，电子电路中获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等。各种电路的适用的电容器如下：

高频旁路：陶瓷电容器、云母电容、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。
低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。
滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。
调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。
低耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。

电容器的分类

一、电容器一般可以分为没有极性的普通电容器和有极性的电解电容。

普通电容器分为固定电容器、半可变电容器（微调电容器）、可变电容器。

固定电容器指一经制成后，其电容量不能再改变的电容器。

半可变电容器（微调电容器）在各种调谐及振荡电路中作为补偿电容器或校正电容器使用,分为云母微调电容器、瓷介微调电容器、薄膜微调电容器、拉线微调电容器等。

可变电容器是一种电容量可以在一定范围内调节的电容器，通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。
有极性的电解电容是一种介质有电解液涂层、有极性、分正负不可接错的电容器。其特点是电容量大、制造简单、价格便宜。电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。

二.按用途分电容器有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、中和、垫整、"S"校正、

补偿、逆程、自举升压、稳频、定时、降压限流、小型电容器等。
旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路
滤波：它并接在电路正负极之间，把电路中无用的交流去掉，一般采用大容量电解容器，也有采用其他固定电容器的。
调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机。
整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

三,按电介质材料来分类一般有：纸介电容器、涤纶电容器、聚苯乙烯电容器、聚丙烯电容器、聚四氟乙烯电容器、聚酰亚胺薄膜电容器、酸酯薄膜电容器、、复合薄膜电容器漆膜电容器、叠片形金属化聚碳酸酯电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容器等。

常见电容

铝电解电容器

用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，薄的氧化膜作介质的电容器。因为氧化膜有单向导电性质，所以电解电容器具有极性。

优点：容量大约0.47μF--10000μF，额定电压6.3--450V，能耐受大的脉动电流。
缺点：容量误差大，泄漏电流大；普通的不适于在高频和低温下应用，不宜使用在25kHz以上频率。
应用：低频旁路、信号耦合、电源滤波。

钽电解电容器

用烧结的钽块作正极，电解质使用固体二氧化锰。

优点：温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器特别是漏电流极小、贮存性良好、寿命长、容量误差小、而且体积小、单位体积下能得到最大的电容电压乘积。
缺点：对脉动电流的耐受能力差，若损坏易呈短路状态。
应用：超小型高可靠机件中。

薄膜电容器

结构与纸质电容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质。

优点：频率特性好，介电损耗小。
缺点：不能做成大的容量，耐热能力差。
应用：滤波器、积分、振荡、定时电路。

瓷介电容器

穿心式或支柱式结构瓷介电容器，它的一个电极就是安装螺丝引线电感极小。

优点：频率特性好，介电损耗小，有温度补偿作用。
缺点：不能做成大的容量，受振动会引起容量变化。
应用：特别适于高频旁路。

独石电容器(多层陶瓷电容器)

在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极桨材料，叠合后一次绕结成一块不可分割的整体，外面再用树脂包封而成。

优点：小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型电容器，高介电常数的低频独石电容器也具有稳定的性能，体积极小，Q值高。
缺点：容量误差较大。
应用：噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路。

纸介电容器

一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008～0.012mm的电容器纸隔开重叠卷绕而成。

优点：制造工艺简单，价格便宜，能得到较大的电容量。
缺点：一般在低频电路内，通常不能在高于3～4MHz的频率上运用。
应用：油浸电容器的耐压比普通纸质电容器高，稳定性也好，适用于高压电路。

云母电容器

就结构而言，可分为箔片式及被银式。被银式电极为直接在云母片上用真空蒸发法或烧渗法镀上银层而成。

优点：由于消除了空气间隙，温度系数大为下降，电容稳定性也比箔片式高。频率特性好，Q值高，温度系数小。
缺点：不能做成大的容量。
应用：广泛应用在高频电器中，并可用作标准电容器。

玻璃釉电容器

由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成，介质再以银层电极经烧结而成"独石"结构性能可与云母电容器媲美，能耐受各种气候环境，一般可在200℃或更高温度下工作，额定工作电压可达500V，损耗tgδ0.0005～0.008。

陶瓷电容器

用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。高频瓷介电容器适用于高频电路。