小電科普|小探電容

2021-02-23 吳少琴的模電課

小夥伴們，假期餘額不足啦~ ~ ~

小電也開始收拾心情迎接新的一學期了。翻開公眾號，發現還有一篇年前編輯過的推文，趁沒開學趕緊推送(*^▽^*)。

作為一個在模電教材中常常被短路或斷路處理的電容，它在理論計算時的被忽視，卻也正說明了它的厲害和莫名的高高在上。

小夥伴們 可能覺得不就是兩塊導體中間夾著一塊絕緣體的電子器件嗎，長得跟三明治似的，有啥好探究的呀。這可能是教材給大家留下的刻板印象。

小電找來一本《電路》書，書中是這樣定義電容的，"電容是一種表徵電路元件儲存電荷特性的理想元件，其原始模型為由兩塊金屬極板中間用絕緣介質隔開的平板電容器。當在兩極板上加上電壓後，極板上分別集聚著等量的正、負電荷，在兩極板之間產生電場。 積聚的電荷愈多，所形成的電場就愈強，電容元件所存儲的電場能也就愈大。"還配有如下的示意圖和庫伏特性。

幾乎所有的電子設備，小到U盤、數位相機，大到太空梭、火箭中都可以見到它的身影。作為一種最基本的電子元器件，電容對於電子設備來說就像食品對於人類一樣不可缺少。電容的產量佔全球電子元器件產品中的40%以上。

 並且小小一顆電容還是一個國家工業技術能力的完全體現，尤其是高檔電容，代表的是一個國家精密加工、化工、材料、基礎研究的水平。

隔直通交：作用是阻止直流通過而讓交流通過。模電教材第二章共射放大器中的電容就屬於這個功能

旁路電容：為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路

耦合：作為兩個電路之間的連接，允許交流信號通過並傳輸到下一級電路

濾波：模電教材最後一章直流穩壓電源中的電容濾波電路，就是一個電容扛起了一個電路。

相位補償：在負反饋放大器的最後一節（負反饋放大器的穩定性），擔心反饋深度過大引起放大器自激，解決的辦法就是人為的增加電容補償網絡，降低第一個轉角角頻率。

計時：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時間常數。

比如微分電路，不同的電容值，使得時間常數RC的乘積也不同，從而得到的尖脈衝寬度也不一樣。

儲能：存儲電能，用於必要時釋放。電容的儲能能力已經超出你的想像，科技發展的今天一個電容儲存的電能竟能供一個手機使用一天。

看一個小的DIY的閃爍燈的實物，LED的交替發光就是來源於旁邊那兩個100uF的電容充電和放電的結果。實物原理會在不久後的「電子DIY」版塊中詳細介紹,小夥伴們可以期待一下下~~~

調諧：對於頻率相關電路進行系統調諧，比如手機、收音機等。實例電路就留給小夥伴們下學期的「高頻電子線路」課吧。(*^▽^*)

看完以上，是不是對電容產生極大興趣了呢？那從電容的分類開始吧

可分為有機介質電容器、無機介質電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質電容器等。

可分為瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進的聚丙烯電容等等。

其實小夥伴們在大學的電子實驗室裡並沒有見到這麼多種電容，我們最常見到的是下面這兩種——電解電容和獨石電容

下面就重點說說這兩種嘍。

電解電容是電容的一種，物理定義就是由兩個導電板，中間放置著具有介電特徵的物質所組成的分立元件。電解電容分正、負極性，切記不可接反！！！當然過年時還是可以試試(^_−)☆哈哈哈哈哈

大體積電解電容在鋁殼頂端會有個防爆槽，主要作用是如果電容爆漿（有時正負級接反，或電壓電流過大）就從那裡爆出而不會傷到其他元件，估計很多女生的心理陰影就來源於這「啪啪」聲。(￣▽￣)~*

把外層的塑料外膜去掉後，再剪開鋁殼，看到關鍵的電容芯子

把電容芯子展開，可以看到它由陽極鋁箔、電解紙、陰極鋁箔、電解紙等4層重疊卷繞而成。正負極的鋁箔看似沒有太多區別，其實正極是表面生成Al2O3介質層的鋁箔，而負極真正是通過鋁箔和電解液直接接觸，所以真正的負極是電解液。當然電解液需要吸附在電解紙內。

上面的剖析主要是為了讓大家直觀了解電解電容內部，從而不覺得陌生，實際中就敢於親近。那麼在實驗室中使用除了注意正負極一定看清楚之外，還要注意外膜上的耐壓值，使用過程中電壓值不應超過這個數值哦。

獨石電容器是多層陶瓷電容器的別稱，簡單的平行板電容器的基本結構是由一個絕緣的中間介質層加外兩個導電的金屬電極。多層片式陶瓷電容器的結構主要包括三大部分:陶瓷介質，金屬內電極，金屬外電極。而多層片式陶瓷電容器它是一個多層疊合的結構，或者說是由多個簡單平行板電容器的並聯體。（下圖有兩個是瓷片電容，用法是一樣的）

獨石電容或是瓷片電容最棒的一點是它們沒有正負極，所以完全不用在意是否區分。但它們麻煩的點是外殼上顯示的容值寫法有些奇怪，不像電解電容直接寫1uF，而是常見到104,102,224，這樣的數字。小電寫幾組，大家就可以猜的出來規律啦

101表示100pF

102表示1nF

103表示10nF

104表示0.1uF（100nF）

224表示220nF

是不是看明白了，最後一個數字表示在前面兩位數後面加了幾個零， 默認單位是pF，也就是說104，就是指10後面帶4個零，也就是100000pF，即0.1uF。

小夥伴們是不是也想把獨石電容解剖了？不過這個傢伙太小且表面是一層厚厚陶瓷，有些硬，不好搞定呀，感覺到大家期待的目光，那麼勉為其難~~，直接上斜口鉗吧。

實在太小了，只能搬出顯微鏡，最終也只看到一層一層的介質，具體的就不做探究了。大家學會看容值，正確使用就可以啦！哇咔咔~~~

今天的小電科普到這就要跟大家說再見啦

我們校園裡見嘍

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  • CBB電容和CL電容的區別
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    本文將談談電容，介紹電容的知識和如何選型。談談電感 - 硬體之路 - 知乎專欄一、電容的基本原理電容，和電感、電阻一起，是電子學三大基本無源器件；電容的功能就是以電場能的形式儲存電能量。在自諧振頻率前，電容的阻抗隨著頻率增加而變小；在自諧振頻率後，電容的阻抗隨著頻率增加而變小，就呈現感性；如下圖所示：圖出自Taiyo Yuden的EMK042BJ332MC-W