電容器
電容器,顧名思義,是『裝電的容器』,是一種容納電荷的器件。英文名稱:capacitor。電容器是電子設備中大量使用的電子元件之一,廣泛應用於電路中的隔直通交,耦合,旁路,濾波,調諧迴路, 能量轉換,控制等方面。
電子製作中需要用到各種各樣的電容器,它們在電路中分別起著不同的作用。顧名思義,電容器就是「儲存電荷的容器」,儘管電容器品種繁多,但它們的基本結構和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某物質(固體、氣體或液體)所隔開,就構成了電容器。兩片金屬稱為極板。中間的物質叫做介質。電容器也分為容量固定的與容量可變的。但常見的是固定容量的電容器,最多見的是電解電容和瓷片電容。
不同的電容器儲存電荷的能力也不相同。規定把電容器外加1V直流電壓時所儲存的電荷量稱為該電容器的電容量。
在電子線路中,電容用來通過交流而阻隔直流,也用來存儲和釋放電荷以充當濾波器。小容量的電容,通常在高頻電路中使用,如收音機、發射機和振蕩器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。而且還有一個特點,一般1uF以上的電容均為電解電容,而1uF 以下的電容多為瓷片電容,當然也有其他的,如獨石電容、滌綸電容、小容量的雲母電容等。電解電容有個鋁殼,裡面充滿了電解質,並引出兩個電板,作為正(+)、負(-)極,與其他電容器不同,電解電容在電路中的極性不能接錯,而其他電容則沒有極性。
把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上,過一會兒即使把電源斷開,兩個引腳間仍然會有殘留電壓,電容器儲存了電荷。電容器極板間建立起電壓,積蓄起電能,這個過程稱為電容器的充電,充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲存的電荷向電路釋放的過程,稱為電容器的放電。
電子電路中,只有在電容器充電過程中,才有電流過,充電過程結束後,電容器是不能通過直流電的,在電路中起著「隔直流」的作用。電路中,電容器常被用做耦合、旁路、濾波等,都是利用它「通交流,隔直流」的特性。交流電不僅方向往復交變,它的大小也在按規律變化。電容器接在交流電源上,電容器連續地充電、放電,電路中就會流過與交流電變化規律一致(相位不同)的充電電流和放電電流。
1、按照結構分三大類:固定電容器、可變電容器和微調電容器。
2、按電容器的介質分類:有機介質電容器、無機介質電容器、電解電容器、電解電容器和空氣介質電容器等。
3、按用途分有:高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。
4、按製造材料的不同可以分為:瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容,還有聚丙烯電容等等。
電容器的符號如下圖所示。
電容器的主要參數為電容器的主要參數有標稱容量、允許誤差、額定電壓、絕緣電阻等。
1、電容器標稱容量和允許偏差及其標誌方法
電容器單位為法拉,用F表示。常用單位有毫法(mF),微法(μF),納法(nF),皮法(pF)。電容量單位換算關係為:1F=103mF=106μF=109 nF=1012 pF,電容器誤差一般分為三級,即Ⅰ級,±5%; Ⅱ級,±10%; Ⅲ級,±20%。另有部分電容器,用F表示誤差為±1%; G表示誤差為±2%;J表示誤差為±5%; K表示誤差為±10%; M表示誤差為±20%,N表示誤差為±30%。
電容器標稱容量和允許誤差都標註在電容體上。其標誌方法有以下幾種:
(1)直標法。將標稱容量及允許誤差值直接標註在電容器上。如下圖所示為22μF、額定工作電壓400V電容器。
用直標法標註的容量,有時電容器上不標註單位,其識讀方法為:凡標註數值大於1的無極性電容器,其容量單位為pF,如4700表示容量為4700pF。凡標註數值小於1的電容器,其容量單位為uF,如0.01 表示容量為0.01μF。凡有極性電容器,容量單位是μF,如10表示容量為10μF。
(2)文字符號法。文字符號法是將容量整數部分標註在容量單位標誌符號前面,容量小數部分標註在單位標誌符號後面,容量單位符號所佔位置就是小數點的位置。如4n7就表示容量為4.7 nF (4700pF), 如下圖所示。
這類標註所用的單位標誌符號(量級),一般為p、n、μ、m等,如4p7表示4.7pF,3m3表示3.3mF等。
(3)數碼表示法。數碼表示法是用三位數字表示電容器容量大小。其中前兩位數字為電容器標稱容量的有效數字,第三位數字表示有效數字後面零的個數,單位是pF。如103K就表示容量為10x103pF,容量允許誤差為±10%。若第三位數字是「9」時,有效數字應為乘上10-1來表示。如229就表示容量為22x10-1pF,即2.2pF。在電容器中,採用數碼表示法是最常見的。
數碼表示法與直標法對於初學者來講,比較容易混淆,其區別方法為:一般來說直標法的第三位可能為0,而數碼表示法第三位則不為0。
2、額定工作電壓
電容器額定工作電壓也叫耐壓值,是表示電容器接入電路後,能夠長期可靠地工作,不被擊穿所能承受的最大直流電壓。電容器在使用時一定不能超過其耐壓值,否則就會造成電容器損壞嚴重時還會造成電容器爆炸。電容器的額定工作直流電壓一般都直接標註在電容器表面。
3、絕緣電阻
電容器絕緣電阻是表示電容器絕緣性能好壞的一個重要參數,其絕緣電阻的大小取決於介質絕緣質量的優劣以及電容器的結構、製造工藝。電容器的絕緣電阻越大越好,絕緣電阻越大,當電容器加上直流電壓時,兩極之間產生的漏導電流越小。反之,絕緣電阻小,漏導電流越大。