类型的电容器

市场上有不同类型的电容器可供选择。区分不同类型的电容器的关键因素是其结构中使用的介电。一些常见的电容器类型是陶瓷，电解(包括铝电容，钽电容和铌电容)，塑料薄膜，纸和云母。

每种电容器类型都有其各自的优缺点。不同电容器的特性和应用领域可能不同。因此，在选择电容器时，必须考虑以下几个因素。

大小物理尺寸和电容值都很重要。

工作电压:这是电容器的一个重要特性。它指定了可以通过电容器施加的最大电压。

泄漏电流:由于电介质不是完美的绝缘体，所以只有少量的电流流过。这就是所谓的漏电流。

等效串联电阻:电容的端子有少量的电阻(通常小于0.1Ω)。当电容器在高频率下使用时，这种电阻就成为一个问题。

这些因素决定了一种特定类型的电容器可以如何使用以及在什么应用中使用。例如，在相似的电容范围内，电解电容的额定电压要比陶瓷电容大。

因此它们一般用于电源电路中。同样，有些电容器有非常低的泄漏电流，而另一些则有非常高的泄漏电流。根据应用情况，应选择适当的电容器。

在电容器电介质

固定电容器是比较常见的电容器类型。很难找到没有电容器的电子电路。大多数电容器都是以建筑中使用的介电介质命名的。电容器制造中常用的一些介电材料有:

• 陶瓷
• 纸
• 塑料薄膜
• 云母
• 玻璃
• 氧化铝
• 五氧化二钽
• 五氧化二铌

后三种用于电解电容器。尽管在电容器的构造中使用了不同种类的介质，但电容器的功能并没有改变:在平行板之间以电荷的形式存储能量。

可变电容器

和电阻器一样，电容器也有固定和可变类型。可变电容是指电容可以通过机械或电子方式改变的电容器。这种电容器通常用于谐振电路(LC电路)，用于调谐无线电和天线中的阻抗匹配。这些电容器通常称为调谐电容器。

还有另一种类型的可变电容称为微调电容。这些固定在PCB上，用于设备的校准。它们是无极化电容器，体积非常小。它们通常不供老客户使用。可变电容器的电容很小，通常在几皮法拉量级(一般小于500pF)。

图1。变量和微调电容器的符号。

机械可变电容器由一组固定在转子轴上的半圆形金属板组成。这个装置被放置在一组定子金属板之间。这类电容器的总电容值(C)是根据移动金属板相对于固定金属板的位置来确定的。当轴转动时，定子板和转子板之间的重叠面积会发生变化，电容也会发生变化。

在本设计中，当两组金属板完全啮合在一起时，电容值一般处于最大值。高压型调谐电容器具有较大的气隙或板间空间，击穿电压相对较大，以千伏特为单位。由于这个原因，这些介电电容器在调谐电路中非常有用。

机械式可变电容器一般使用空气或塑料箔作为电介质。但真空可变电容器的使用正在增加，因为它们提供更好的工作电压范围和更高的电流处理能力。在机械调谐电容器的情况下，电容可以使用电容器顶部的螺丝来改变。

在电控可变电容器的情况下，使用反向偏置二极管，其中损耗层的厚度将根据施加的直流电压而变化。这样的二极管被称为变电容二极管或简单的静脉曲张或变容二极管。

陶瓷电容器

陶瓷电容器是电子工业中使用最多的电容器。它们也是生产最多的电容器，每年生产超过1万亿单位。这个名字来自于陶瓷材料，它是建筑中使用的介质。

陶瓷电容器是固定电容类型的电容器，它们通常非常小(在物理尺寸和电容方面)。陶瓷电容器的电容通常在皮法拉到几微法拉(小于10 μ F)之间。它们是非极化型电容器，因此可以在直流和交流电路中使用。

这类电容器的构造非常简单。一个小的陶瓷圆盘两边涂有银。因此，它们也被称为圆盘电容器。陶瓷作为介电(绝缘体)和银涂层将形成电极。

陶瓷层的厚度和组成将决定电容器的电学性能。为了获得较大的电容值，将多层这样的圆盘叠加形成多层陶瓷片电容(MLCC)。现代电子产品一般由MLCC电容器组成。

陶瓷电容器的电容与它们的尺寸相比是很大的。为了达到这么大的电容，陶瓷电容器的介电常数非常高。陶瓷电容器根据应用领域分为两类。

1类陶瓷电容器

由于稳定性高，损耗小，常用于谐振电路中。用于第1类电容器的陶瓷最常见的类型是由二氧化钛(TiO₂)和少量的锌、镁作为额外的化合物。添加这些是为了实现最大可能的线性特性。

第1类电容器的介电常数低，因此就体积而言，其效率相对较低。因此，第1类电容器的电容范围较低。一类电容器的电损耗很低，耗散系数为0.15%。电容的值与施加的电压无关。

它们有一个线性温度系数。第一类陶瓷电容器的所有这些特性使它们在高Q因子滤波器和锁相环振荡器电路等应用中非常有用。1类陶瓷电容器不怕老化。

2类陶瓷电容器

常用于缓冲器，耦合电路和旁路系统，因为他们在体积方面的高效率。这种高体积效率是由于它们的高介电常数。第2类电容器的电容将取决于施加的电压，并随着温度的变化具有非线性变化。

与第1类陶瓷电容器相比，其精度和稳定性较差。用于第2类电容器的陶瓷是由铁电材料制成的，如钛酸钡_3.)与铝的硅酸盐或镁和铝的氧化物等添加剂。

由于第2类电容器的高介电常数，在相同额定电压的情况下，可以用比第1类电容器更小的尺寸获得高电容值。因此，它们被用在缓冲器，滤波器和耦合电路中，电容器需要保持一个最小的电容。第2类电容器会随时间老化。

另一类陶瓷电容器也可称为3类，具有更高的介电常数和更好的容量效率。但这类电气特性较差，精度和稳定性较差。

一般来说，与电解电容器相比，陶瓷电容器具有更小的ESR(等效串联电阻)和泄漏电流。第一类陶瓷电容器工作电压可达1000V，第二类陶瓷电容器工作电压可达2000V。

陶瓷电容器的主要优点是它的结构内部没有线圈，因此在电路运行过程中没有引入电感因子。因此，陶瓷电容器适用于高频应用。

陶瓷电容器有普通的双铅通孔结构，表面贴装(SMT)多层模式和专门为PCB设计的特殊无铅圆盘电容器。通孔陶瓷电容器和表面贴装陶瓷电容器都是常用的电容器。陶瓷电容器通常有一个3位数字编码在他们的身体，以识别电容值一般在皮远(pF)。

其中，前两位为电容值，第三位为要加零的个数。例如，带有153标记的陶瓷电容器将在皮法拉表示15和3个零，这相当于15000 pF或15nF。

薄膜电容器

薄膜电容器是在各种电容器中使用最广泛的一种电容器，它们的介电性能各不相同。薄膜电容器是用绝缘塑料薄膜作为介电的电容器，它们是无极化的电容器。

这些电容器的介电材料以一层薄层的形式存在，薄层上装有金属电极，并被击穿到圆柱绕组中。薄膜电容器的两个电极可以是锌或金属化铝。

薄膜电容器的主要优点是其内部结构与绕组两端电极直接连接。这种与电极的直接接触使所有电流路径都变短。这种设计表现为大量的独立电容并联连接。这种电容器结构具有低的欧姆损耗和低的寄生电感。这些薄膜电容器用于交流电源应用，也用于高频应用。

用作薄膜电容器介电的一些塑料薄膜的例子有聚丙烯、聚萘二酸酯、聚酯、聚苯硫醚和聚四氟乙烯。薄膜型电容器在市场上的电容值范围从5pF到100uF。薄膜型电容器也有不同的形状和不同的风格，包括:

• 包装和填充(椭圆形和圆形)型在这种类型的电容器两端密封环氧树脂和电容器包裹在一个紧密的塑料胶带。
• 环氧树脂外壳(矩形和圆形):在这种类型的电容器被包裹在一个成型的塑料外壳，它是充满环氧树脂。
• 金属密封(矩形和圆形):这些类型的电容器被封装在金属管或罐中，并用环氧树脂密封。

目前，上述所有外壳电容器有两种类型的径向和轴向引线。塑料薄膜电容器的主要优点是，与其他类型的纸张相比，它们在高温下运行良好。

这些电容器公差小，可靠性高，使用寿命长。薄膜型电容器的例子有圆柱形薄膜、矩形金属化薄膜和箔膜型。它们如下所示。

轴向领导类型:

图2。圆柱形轴向引线型薄膜电容器。

径向引线类型:

图3。矩形重拨引线型薄膜电容器。

图4。箔型薄膜电容器。

这些薄膜类型的电容器需要更厚的介电材料，以避免介电膜的刺穿和撕裂。因此，这些适用于低电容值和大尺寸。

电影电力电容器

薄膜功率电容器又称功率薄膜电容器。大功率薄膜电容器的施工技术和材料通常与普通薄膜电容器相似。然而，这些具有高额定功率的电容器被用于电力系统和电气安装的应用中。

功率膜电容器用于各种应用。当与电阻器串联时，这些电容充当缓冲电容或阻尼电容。它们也用于近调谐或低失谐滤波电路，用于滤波谐波，也用作脉冲放电电容器。

图5。薄膜电容器。

陶瓷电容器

陶瓷电容器又称“圆盘电容器”。和电解电容器一样，这也是使用最多的电容器类型。陶瓷电容器由两层或多层陶瓷和金属交替构成。在这里，陶瓷充当它的电介质，金属充当它的电极。这些陶瓷电容器是无极化固定型电容器。一般来说，陶瓷材料的电学行为可以根据其稳定性分为两类。下面给出并解释它们。

• 一类:高稳定性、低损耗的陶瓷电容器，用于补偿谐振电路中温度的影响。
• 2类:这些类型的电容器提供了高容量效率的缓冲通道和耦合应用。

陶瓷类型的电容器通常有一个3位数字编码在其本体上，以识别电容值，一般为pico-farads (pF)。其中，前两位数字表示电容值，第三位数字表示要加零的个数。

例如，带有153标记的陶瓷电容器在皮法拉表示15和3个零，相当于15000 pF或15nF。

图6。陶瓷电容器．

聚丙烯电容器

聚丙烯电容器是薄膜型电容器的众多品种之一。聚丙烯电容器是用聚丙烯薄膜作为其介电的电容器。聚丙烯电容器的电容范围从100 pf到10 μ F。

聚丙烯电容器的主要特点工作电压高，可达3000v。这一特性使聚丙烯(pp)电容器在工作电压通常非常高的电路中非常有用，如功率放大器，特别是阀门放大器，电源电路和电视电路。当需要比聚酯电容器提供更好的公差时，使用聚丙烯电容器。

聚丙烯电容器由于其高的隔离电阻值，也用于耦合和存储应用。而且对于100KHZ以下的频率，它们具有稳定的电容值。这些聚丙烯电容器用于需要执行噪声抑制、耦合、滤波定时、阻塞、旁路和处理脉冲等任务的应用。

图7。聚丙烯电容器

聚碳酸酯电容器

聚碳酸酯电容器是用聚碳酸酯材料作为其介电的电容器。这些类型的电容器的电容范围为100pF至10 μ F，工作电压可达400V DC。这些聚碳酸酯电容器可以在-55°C到+125°C的温度范围内工作而不降级。

这些电容器有非常好的温度系数，由于这些原因聚碳酸酯电容器是首选的。这些电容器不用于高精度应用，因为它们的高公差水平为5%到10%。聚碳酸酯电容器也用于交流应用。有时在开关电源中也能找到。

图8。聚碳酸酯电容器

银云母电容器

银云母电容器是在云母材料上沉积一层薄薄的银作为其介电而制成的电容器。使用银云母电容器的原因是，与任何其他类型的电容器相比，他们的高性能。

银云母电容器的公差为+/- 1%。这是比任何其他类型的电容器，在今天的市场上可用。银云母电容器的温度系数明显优于其他类型的电容器。

这个值是正的，通常在35到75 ppm / C的范围内，平均值为+50 ppm / C。银云母电容器的电容值通常在几皮法拉到3300皮法拉之间。银云母电容器有非常高的Q水平，也有小的功率因数。银云母电容器的电压范围在100V到1000v之间。

银云母电容器用于射频振荡器。银云母电容器由于成本高，不用于耦合和去耦应用。由于它们的尺寸、成本以及其他类型电容器的改进，这些电容器现在已经不使用了。

图9。银云母电容器

电解电容器

电解电容器通常用于需要非常大的电容值的应用。电解电容器有一个金属阳极，上面覆盖着通常用作其介电的氧化层。电容器的另一个电极是非固体或固体电解质。

大多数电解电容器是极化的。这些电容器按其介电材料分类。这些主要分为三类，它们分别是

• 铝电解电容器:在这里，铝充当电介质。
• 钽电解电容器:这里有氧化钽作为它的介电介质。
• 铌电解电容器:这里的氧化铌作为它的介电介质

通常情况下，氧化钽的介电常数几乎是二氧化铝介电常数的三倍，但这个介电常数只决定了尺寸。通常使用三种电解质。它们如下:

• 非固体(湿的或液体的):这些电容器的电导率接近10ms/cm，这些是廉价的。
• 固态氧化锰:这种电容器的电导率接近100ms/cm，质量稳定。
• 固体导电聚合物:这类电容器的电导率约为10000 ms/cm, ESR值<10mΩ。

电解电容器通常用于直接(直流)电源电路中。由于它们的大电容值和小尺寸，它们也被用于耦合和去耦的应用，以降低纹波电压。电解电容器的主要缺点之一是额定电压低。

电解电容器图

图10。电解电容器图。

铝电解电容器

铝电容器是由铝箔上的氧化膜制成的电容器，在它们之间有一条吸收纸，它浸泡在电解液中，所有这些设计都可以密封在一个罐子里。基本上有两种类型的铝电解电容器，它们是普通箔型和蚀刻箔型。

普通箔型电解电容器主要用于供电电路的平滑电容器，而蚀刻箔型电解电容器主要用于耦合直流阻塞电路和旁路电路。

电解铝电容器的电容范围为1uf至47000uF，公差可达20%。额定工作电压范围可达500V。这些在市场上比较便宜，也很容易买到。

电容值和电压额定值要么用uF打印，要么用后跟三位数字的字母编码。这三位数字代表pF中的电容值，前两位数字代表数字，第三位是乘数数字。

图11。铝电解电容器。

钽电解电容器

钽电容器是用氧化钽作为介电材料制成的电容器。钽电解电容器也是像铝电容器一样的极化电容器。钽电解电容器有湿式(箔型)和干式(固体型)两种类型。

钽电解电容器的第二端子比等效铝电容器的端子小，该端子由二氧化锰制成。

与铝电容器相比，钽电解电容器的主要优点是更稳定、更轻、更小。它们的电容值范围从47nF到470uF，最大工作电压可达50V。这些比铝电解质更贵。

氧化钽介质具有漏电流小、电容稳定性好等特点。氧化钽介电介质的这些特性导致它们被用于阻塞、旁路、去耦、滤波和定时应用。而且这些性能比氧化铝的电介质要好得多。

图12。钽电容器。

超电容器

超级电容器又称超级电容器或电双层电容器。这些电容器由一层薄薄的电解液隔板制成，隔板两侧是活性炭离子。它不同于一般的电容，超级电容的电容值非常高，在2.3V到2.75V的电压范围内，电容值为毫法拉量级。

超级电容器根据其电极设计分为三种类型

• 双层电容器:这些电容器有碳电极或其衍生物。
• 伪电容器:这些电容器有金属氧化物或导电聚合物电极。
• 混合电容器:这些电容器具有非对称电极。

超级电容器主要用于需要非常高的充放电循环次数，需要长寿命和在短时间内需要大量功率的应用领域。超级电容器的典型应用范围从几分钟内的毫安电流和毫瓦功率到在更短的时间内的几安培电流和几千瓦功率。这些超级电容器通常用作临时电源，作为电池的替代品。

图13。超级电容器。