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一、电容器种类7 k# U8 G- i. G3 N; {: o
依照主要材质特性分为电解质电容, 电解质芯片电容, 塑料薄膜电容, 陶瓷电容, 及陶瓷芯片电容等大类别.
9 c5 A$ @+ U. B1. 电解质电容器种类: V! ]- ^0 t! L7 n, U
依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为标准型 (>11mm 高度), 迷你型 (7mm 高度), 超迷你型(5mm 高度), 耐高温型 (105℃), 低漏电型, 迷你低漏电型 (7mm 高度), 双极性型, 无极性型, 及低内阻型(Low ESR)等.& Y3 t7 P& j% ]0 J5 C) F
2. 电解质芯片电容器种类:% x) u2 l3 P2 v: ?- h% {
依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为标准型芯片, 耐高温型芯片 (105℃), 无极性型芯片, 及钽质芯片等.
, I1 t( x7 i D8 G" U5 O' _; { Y3. 塑料薄膜电容器种类:& i; x0 I, h# o: ~ w+ ?
依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为聚乙烯薄膜, 金属化聚乙烯薄膜, 聚乙脂薄膜, 聚丙烯薄膜,直流用金属化聚丙烯薄膜, 及交流用金属化聚丙烯薄膜等.6 H5 b8 g% \% M3 s+ Y4 E1 q/ e
4. 陶瓷电容器种类:
: D. J- x$ j- o- a- R4 y5 q3 f依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为Class-1 (T.C. Type)温度补偿型, Class-2 (Hi-K Type)高诱电型, Class-3 (S.C. Type)半导体型等.
5 c4 A- _. F" O- x8 E* b8 \按照行业的名称分为 NPO 材质系列;X7R 材质系列;Y5V 材质系列;X5R 材质系列;Z5U 材质系列
9 M$ s$ U: P1 R, ~$ d>> NPO 材质系列# C8 ? ?) @9 T; J) _3 L
NPO (COG):一类电介质(Class-1),电气性能最稳定,基本上不随温度,电压与时间的改变而改变,, t. d" V% D' T5 J) `2 `
适用于对稳定性要求高的高频电路。事实上我们经常说到的精密电容,就是这一种,因为其他材质电容的$ i# i5 S# j6 Y! D K' H l
容值随温度变化误差较大。
- k+ K* Q0 S! n. M2 G! Q2 }3 @NPO 材质电容温度特性 -55°~+125° |容值变化|< 30PPM/°C (PPM 为百万分之一)。
2 _8 O- I6 m a>> X7R 材质系列! s; y4 {9 Y; z0 q% W2 W; |
X7R (2X1):二类电介质,电气性能较稳定,在温度电压与时间改变时性能的变化并不显著,适用于
- X8 O& G& B; P: C隔直,偶合旁路与对容量稳定性要求不太高的全频鉴电路。由于X7R 是一种强电介质,因而能造出容量比
2 V4 M1 ^! i3 {4 XNPO 介质更大的电容。& K6 `/ N8 {* l$ N1 H
X7R 材质电容温度特性 -55°~+125° |容值变化|< 15% 老化特性 10 年小于1%4 o7 ~' ^ O2 g
>> Y5V&Z5U 材质系列% D d. W$ Y! e7 q `9 t# e* s
Y5V (2F4)(Z5U):三类电介质,具有较高的介电常数,常用于生产比容较大的、标称容量较高的大容
" m1 _( K7 Z7 P: r3 f! e量电容器产品,但其容量稳定性较X7R 差,容量,损耗对温度、电压等测试条件较敏感。# r0 r" ]: Y% e+ s: S) S
温度特性: -30°~85° -82% < 容值变化 < +22% 老化特性 10 年 5%
! |0 L; G8 }+ G: x: B" _/ r# u>> X5R 材质系列
1 w( J2 L5 ^/ O( d8 dX5R :二类电介质,类似X7R。
8 s0 ^; X- W5 W7 l( ]* ?6 J二、电容器主要电气规格
. G) F# P. m9 Q4 A5 E1 Z* \1. 电容量Capacitance:
! F) r( U4 D: D3 y' }一般电解电容器的电容量范围为0.47uF-10000uF, 测试频率为120Hz.
7 H- Z7 K" Q5 @! F1 |1 a5 t4 \4 Y塑料薄膜电容器的电容量范围为0.001uF-0.47uF, 测试频率为1KHz.' y; a4 y4 p8 K8 H8 [$ p
陶瓷电容器
* n$ P7 w8 _& H' va、T/C type 的电容量范围为1 pF-680pF, 测试频率为1MHz.
" c- D5 O5 {5 M. `4 B( k+ K3 jb、Hi-K type 的电容量范围为100pF-0.047uF, 测试频率为1KHz.
' j1 g6 ]/ O; tc、S/C type 的电容量范围为0.01uF-0.33uF.
- x- W& I% }8 ^" {7 q. u1 m2. 电容值误差Tolerance:0 W2 ^6 ]+ [ t
一般电解电容器的电容值误差范围为M 即 +/-20%,/ y* g/ n6 v- s# j
塑料薄膜电容器为J 即 +/-5%或K 即 +/-10%, 或M 即 +/-20%三种,
! N3 [2 V7 w! q, R陶瓷电容器
" m& F2 ^7 \5 A8 t5 t$ Z* T. ba、T/C type 为C 即 +/-0.25pF (10pF 以下时), 或D 即 +/-0.5pF (10pF 以下时), 或J 或K 四种.
' x c+ I# k1 s3 R" m" \5 m% bb、Hi-K type 及S/C type 为K 或M 或Z 即 +80/-20%三种.1 Z6 [. v9 E8 J) `) T( k
3. 损失角即D 值:9 e5 d' p7 i8 B! t2 i# @. B
一般电解电容器因为内阻较大故D 值较高, 其规格视电容值高低决定, 为0.1-0.24 以下.
; {% X3 x+ S: W8 G2 [塑料薄膜电容器则D 值较低, 视其材质决定为0.001-0.01 以下.* C: z) H) N5 l6 X5 D# _
陶瓷电容器视其材质决定, Hi-K type 及S/C type 为0.025 以下.
4 W6 c! _ i4 e2 [0 NT/C type 其规格以Q 值表示需高于400-1000. (Q 值相当于D 值的倒数)
: l' k! {& C( u1 W. ~3 }, v4 j4. 温度系数Temperature Coefficient:( Y. n% v3 g% y; i
即为电容量受温度变化改变之比例值, 一般仅适用于陶瓷电容器.
0 \& u( r! V8 Y9 cT/C type 其常用代号为CH 或NPO 即为 +/-60ppm, UJ 即为 -750+/-120ppm, SL 即为 +350+/-1000ppm.
$ r. W, j9 K' t# FHi-K type (Z)及S/C type (Y), 其常用代号为B (5P)即为 +/-10%, E (5U)即为 +20/-55%, F (5V)即为# k( v* D L. B9 h& A
+30/-80%.; J$ R- G0 S! V* b3 X& o- j$ N) V9 a
5. 漏电流量Leakage current:' ~4 y6 w- {+ r4 N* _
此为电解电容器之特定规格, 一般以电容器本身额定电压加压3 Min 后, 串接电流表测试, 其漏电流量需" n4 J& S- \ @- {
在0.01CV ( uF 电容量值与额定电压相乘积) 或3uA 以下 (取其较大数值).) h' f ^9 g1 `" H3 ] j2 \: {
特定低漏电流量使用 (Low leakage type) 则其漏电流量需在0.002CV 或0.4uA 以下.+ p3 R7 s% P7 H `- [8 P
6. 冲击电压Surge Voltage:1 K8 }. {' u; A/ G
一般以电容器本身额定电压之1.3 倍电压加压, 需工作正常无异状.
: m' b* x: z) F7. 使用温度范围:
! I1 l# V3 B1 \2 t一般电解电容器的使用温度范围为 -25℃至+85℃, 特定高温用或低漏电流量用者为 -40℃至+105℃.
" o' G; m8 S- ]塑料薄膜电容器为 -40℃至+85℃.
1 e$ K- d$ Q8 K9 E( m( S) L陶瓷电容器T/C type 为-40℃至+85℃, Hi-K type 及S/C type 为 -25℃至+85℃.
; Y9 m" w+ l* d9 d x如何选用规格适当之电容器
7 D+ n# v: R! d& A$ ?( H1. 所有被动组件中, 电容器属于种类及规格特性最复杂的组件. 尤其为了配合不同电路及工作环境的需求
# ?" t: E+ A8 r* l9 e( W9 y差异, 即使是相同的电容量值与额定电压值, 亦有其它不同种类及材质特性的选择.2 B6 D! S4 m8 \
2. 以电解电容器为例, 由于其电容量值较大, 虽然能和塑料薄膜电容器或陶瓷电容器互相区隔.实际使用上
/ m1 e' a2 q( e: H( J% R仍有下述各种特性差异:! M5 g: Z9 c9 I @8 G0 j$ T
A. 使用温度范围: 需选定一般型 -25℃至+85℃或耐高温型 -40℃至+105℃& v% I. h1 Y$ @3 K
B. 使用高度限制: 传统A/I 标准型最低高度为11mm, 迷你型为7mm, 超迷你型为5mm(相当于芯片电解1 z; A4 e1 x+ X4 S% V
电容器之高度).
& B0 N# z3 u( P; r) tC. 电容量误差值: 较高额定电压或电容量大于100uF 时, 有一般型为 +100/-10%或 M 型 +/-20%.2 k. A) v2 S( _4 B$ L: e
D. 低漏电流量特性: 用于某些特定电路, 与充放电时间常数准确性有关时. (相当于Tantalum钽质电容特* f7 S7 g& [0 L/ P: E/ ~
性)
( S6 l8 v$ m% cE. Low ESR 低内阻特性: 用于某些滤波电路, 需配合高频脉波大电流之滤波效果.例如交换电源之滤波电$ ~* y( b- ^5 w* C& D- u9 M
路.
" K" ]/ |% k% z k* w$ d1 xF. Bipolar 双极性特性: 用于高频脉波电路, 需配合高频脉波大电流之通路效果.例如推动偏向线圈之水& B4 M; j" h3 h6 p2 p0 V; Q
平输出电路.: i4 R Y5 ~ ]& V! W ^; X
G. Non-polar 无极性特性: 用于低频高波幅之音频信号通路, 用以避免因电容器两端之正逆向偏压, 造成1 t, A5 d/ K8 Z
输出波形失真.( y. t* u0 A! ?8 K+ e
H. 以上为一般A/I 电解电容器, 而芯片电解电容器亦同样有标准型, 耐高温型, 低漏电流量型 (即钽质芯1 s" P6 s! s3 q) n5 b9 U. D0 n+ C4 U
片电容), 无极性特性等分类.4 ?0 y6 W+ P; b$ Y' w2 W5 z' B- y( V
3. 以陶瓷电容器为例, 其材料特性区分为3 类.
1 H4 w7 G1 U0 @. K2 A8 y0 rClass 1 T/C 温度补偿型供高频谐振电路用,
2 ^% Z8 v( u: I( C; T# XClass 2 Hi-K 与Class 3 S/C 为滤波及信号通路用, 由于其电容量值部分类似, 且与塑料薄膜电容器亦数值
4 d4 f( G: }. u* I7 d$ ^, ]接近, 需特别注意特性选用.
9 A+ {7 N$ O# _7 z' G2 c1 EA. Class 1 容量范围为1 pF-680 pF, 可视高频电路需要, 选择CH 零温度补偿型 (例如RC 谐振电路, 不需( }/ v$ j% d @. C
补偿温度系数), UJ负温度补偿型 (例如LC谐振电路,需补偿线圈正温度系数), SL无控制温度补偿型 (例如
6 G' X! ?5 i1 ~! u' j/ T高频补偿, 非谐振电路, 不需考虑温度影响).8 e( E+ B% A' L+ Y
B. Class 2 Hi-K 容量范围为100 pF-0.047 uF 与Class 3 S/C 容量范围为0.01 uF-0.33 uF, 两者特性接近. 一
9 _1 h; d5 w; }& W) F, v+ A般后者外型较小, 成本低, 但耐压规格较低.
/ M' V2 h5 `( n2 L4 d$ m- A& OC. 需注意100 pF-680 pF 范围内, Class 1 与 Class 2 电容器之Q 值相差极大, 电路上不可误用.
6 t/ o6 s' Q: H4. 以塑料薄膜电容器为例, 各类不同材质特性, 可配合不同之电路应用. 其共同特性为容量不受温度影响,
4 u0 F/ }7 W" A3 V2 ~适合中低频电路使用.5 p- d3 s! F& Z0 x4 ?- _3 g& d
A. 聚丙烯 (代号PPN 或PPS) 材质之损失角最低, 可适用于高电压脉波电路工作. PPS 材质为 1KV 以上8 j: m, d2 c- Q( g8 a; B
使用, PPN 材质为 1KV 以下使用., {" y5 T% N! `& a6 z* Z G" A/ N
B. 金属化聚丙烯 (代号MPPN) 材质耐电压较高, 适用于DC 高电压或AC 电源电路工作.使用于AC 电
2 X5 p, I. U V% P源电路者, 必须符合AC 电源安规验证, 一般称为X2 电容./ ?2 O, \% f2 H0 E' C
C. 聚乙脂 (代号PS) 损失角低且容量较低, 高频特性良好, 可适用于中低频谐振电路工作.1 f9 ~- I+ w. l Z3 W; Y) A$ V
D. 金属化聚乙烯 (代号MPE) 容量范围广及无电感特性, 可适用于一般脉波电路工作. 代号MEF 者, 亦
- @5 g2 y- h' Q为MPE 类材质, 但具有Flame-retardant 防火特性./ L1 Q# ~; @1 e. j" D" }2 K
E. 聚乙烯 (代号PE 分为有电感特性PEI 及无电感特性PEN两种) 其损失角较大, 但因成本较低, 可适用
% j% \. n K0 X& j- ?( z' f于一般直流或低频电路工作.
; C# E/ w9 o6 |+ ~; j! K: }, \F. 所有金属化之塑料薄膜电容器, 均具有self-healing 自行回复特性, 材质被高压击穿后, 只要移去高压,0 O( n+ o0 F6 R! s3 S
即可自行回复原有功能。3 h) D& f6 H8 \) c
薄膜电容:薄膜电容器有金属箔式与金属化薄膜两大类。* ~$ T4 j g. v; z! m! X9 [! q6 Q' }
通常的金属箔式薄膜电容器是将铝等金属箔当成电极和塑胶薄膜重叠后卷绕在一起制成。金属化薄膜电容. p) Q5 U W z3 D" f
是在塑胶薄膜上以真空蒸镀上一层很薄的金属做为电极,如此可以省去电极金属箔的厚度,缩小电容器单% |+ h6 \3 L. b$ U
位容量的体积,所以金属化薄膜电容器体积较金属箔式电容器要小,且一般具有良好的自愈性能.
H4 ^* o% P0 q+ G ~+ E自愈作用:假设电极的微小部份因为电介质脆弱而引起短路时,引起短路部份周围的电极金属,会因当时. y1 j% Y) ?1 j5 w2 S) I/ m
电容器所带的静电能量或短路电流而引发更大面积的溶融和蒸发而恢复绝缘,使电容器再度回复电容器的
# r% F* }# q1 \2 a作用(但这种自愈作用并不是无限制的)。- K! S' |( p( o! t& \ @' t8 ]. n
薄膜电容器:涤纶电容器:又叫聚酯电容器,它是以涤纶薄膜作为介质的电容器。涤纶电容器电容量较大,6 ~- U0 S q) c! U# s+ t" s
范围从几皮法到几百微法,工作电压范围宽。金属化涤纶电容器的电容量范围可以更宽,工作电压有可以
! v) e; o" n1 h4 r7 n5 S达到上万多伏。还有一种小型涤纶电容器,其容量从0.1uf 到10uf,体积只有一般涤纶电容器的1/3。* B- x }3 V G
涤纶电容器的介电常数较大,体积小,容量大;耐热性好,工作温度可达120℃—130℃;缺点是损耗角正
& [3 @: q' w0 y U4 w; O# p ~切值较大。涤纶电容器是有机介质薄膜电容器中产量最大的一种,它一般用在直流及脉动电路中,不宜在
& L6 I" m/ t& v高频电路中使用。9 m) z2 k( @& A6 X5 j% R0 r
聚苯乙烯电容器:聚苯乙烯电容器的容量范围从几十皮法到几微法,额定直流电压范围很宽,从几百伏到
% Y4 M# [) E1 O5 O$ s* k$ ^: K数千伏,其精度可达到5‰。' A& p8 H, S$ ^1 ~" b- O
聚苯乙烯电容器的最大特点是绝缘电阻高(一般在10000M 欧以上),它的高频损耗小,电容量稳定,应! m( v( q' h/ B
用很广泛;由于其精度很高,在滤波器及对电容量要求精确的电路中常采用聚苯乙烯电容器;它的缺点是 d- d; E4 L5 |# t( m& t
工作温度范围不宽,上限为+75℃,所以焊接时烙铁的接触时间不宜过长,以免过热损坏薄膜;另外它的成) k9 m& n. J9 A% m$ V# C
本较其他几种有机介质薄膜电容器稍高。
$ H" S4 k+ _" H2 b1 C* \聚丙烯电容器:聚丙烯电容器具有优良的高频绝缘性能,电容量和损耗角正切值在很大频率范围内与频率1 U0 A2 o r L! A* G
变化无关,与温度变化的关系也很小,而介电强度随温度上升而有所增加,这是其他介质材料所难以具备
( g; G0 w: w' Q5 g的特点。它的耐温性好,吸收系数小,其机械性能也比聚苯乙烯好,且价格适中,应用很广泛,适宜用于( u# k, _ v# j5 X% O
高频电路。
& k# R( j; c0 O# J$ B( s聚四氟乙烯电容器:其最大特点是工作温度范围宽,低温在-150℃,高温可达250℃。其缺点是耐电压性差,
0 o3 ~; ^# D8 ^; z8 h成本高。它的绝缘电阻高,高频损耗小,耐化学腐蚀性好,适宜用在高温、高绝缘、高频等场合。. ]" n" r& }) v$ f6 k6 q
另外还有聚碳酸酯膜电容器,其电性能比聚酯膜电容器好些,耐热性与聚酯电容器相似,可代替聚酯、4 w' M8 J3 E7 s( S7 b. u9 }
纸介电容器用于直流、交流及脉动电路中;聚酰亚胺薄膜电容器,耐辐射、耐燃烧,能在有辐射等恶劣条
+ R/ i4 x' D: H; N4 z4 F件下工作;漆膜电容器,体积小,容量大,温度特性和容量稳定性都优于涤纶电容器,可取代部分电解电0 i- @% E2 I: G4 q6 z. X4 ?- C
容器使用,性能比电解电容器好得多,其缺点是工作电压不易做的很高,一般为直流40V;复合薄膜电容
8 R: a2 l- `4 O3 P+ v( z: x器,如用聚苯乙烯薄膜与聚丙烯薄膜复合制作的电容器,比聚苯乙烯提高了抗电强度和上限工作温度,减 K' T8 h" C5 p
小了体积,但电容量的温度系数和损耗角正切值较差。' T# _ I0 M# h7 S9 M, {6 ?+ y
瓷介电容器:瓷介电容器是以陶瓷材料为介质,并在其表面烧渗上银层作为电极的电容器。因陶瓷材料的 P2 a# [% q# @- e. ?
介电系数较大,所以可以做得容量很大,体积很小;瓷介电容器稳定性好;具有优良的绝缘性能;温度系
* N4 M& l: r _# Y5 k9 X' Q L+ r R数范围很宽,在电路中常作为温度补偿电容器。其缺点是机械强度低,易碎易裂。
/ t" }5 E, m3 }5 V( `瓷介电容器的外层常涂有各种颜色的保护漆,漆的颜色表示出了电容器的温度系数:蓝色和灰色表示正温
& @! Q( U( }& V2 K+ e度系数;其他颜色的为负温度系数,其中以黑色的温度系数最小,浅绿色的温度系数最大。0 c* K$ P: d% b, s
根据陶瓷成分不同可以分为高频瓷介电容器(高频用CC 表示,也称I 型)和低频瓷介电容器(低频用CT! p5 A) m1 R: w( q/ B
表示,也称II 型)。 |
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