固定电容元件的种类和特点

电容元件从大类上可分为固定电容、可变电容和微调电容。固定电容选用时考虑的三个基本要素是品种、容量和耐压，还需考虑工作温度。固定电容几乎所有硬件电路都用到，主要用作滤波、隔直、谐振、耦合、旁路、去耦、储能等。电容种类繁多，电容代号可区分材质，下述内容主要针对固定电容。

1.品种

主要由性能和用途来选定。从电容的发展进程看，典型品种如下：

（1）有机介质电容 早期的纸介电容（代号CZ），金属化纸介电容（代号CJ），用浸过石蜡的纸作介质（属极性介质），铝箔或金属蒸膜为电极卷绕而成，稳定性差、损耗大、易受潮，且存在较大固有电感，只能用于低频和直流电路。另有一种是油浸式金属壳封装的纸介电容，体积较大但耐压较高。纸介电容已罕见，弱信号电路中现很少采用。

有机薄膜电容（简称薄膜电容）见图7-5，是用有机薄膜做介质所制的电容的统称，有各式大小规格，引脚分轴向式和直插式。国内以聚酯（又称涤纶，属极性介质）薄膜电容和聚丙烯（属非极性介质）薄膜电容的生产为主，另外还有聚苯乙烯薄膜（属非极性介质）、聚碳酸酯薄膜（属极性介质）、聚四氟乙烯（属非极性介质）薄膜等电容。薄膜电容器在高耐压、高功率、高频、高稳定、高可靠、长寿命等方面占有优势，只是成本相对较高。

图7-5 有机薄膜电容

薄膜电容的制作分两类：一类是以有机薄膜为介质、金属箔（多为铝箔）为电极卷绕而成，再浸封绝缘材料，称为箔式电容；另一类是在薄膜介质表面蒸镀一层金属膜作电极卷绕而成，称为金属化电容。前者金属箔稳定性好、有耐受大电流能力，诸如稳定性要求很高的振荡电路宜选金属箔电容；后者最大优点是对局部击穿有“自愈”特性，提高了工作可靠性，不存在金属箔电容的短路失效现象，且因镀层薄使卷绕体积较小，但长期工作或自愈后电容量会减少。

薄膜电容以相应薄膜介质来命名，国产用B代表聚苯乙烯等非极性介质薄膜，后随一字母以区分具体材质，如BB为聚丙烯，BF为聚四氟乙烯；用L代表聚酯等极性介质薄膜，同样后随一字母以区分具体材质，如LS为聚碳酸酯。典型薄膜电容的特性如下：

1）聚酯电容（代号CL）：体积小，容量大，绝缘电阻高，耐热耐湿，成本较低，一般容量范围100pF～10μF、额定电压63～630V，具正温度系数，温度范围-55～+100℃，损耗随频率升高而增加较大，稳定性较差，不宜用于高频电路，被广泛用于对稳定性和损耗要求不高的直流和中频低频电路。聚酯电容表面标示有国标型号或括号内的缩略字符（境外称谓），国标型号最末字母的含义规律是：A为扁形轴向（引脚），T为圆形轴向（引脚），B为盒装式，X为超小型。为便于对照辨认，把部分电容汇列如下：有感箔式CL11，无感箔式CL12，金属化扁形轴向CL20A（MEA）、圆形轴向CL20T（MET），无感金属化CL21（MPE/MEF/MER/MKT），金属化盒装CL21B（MEB），超小型无感金属化CL21X（MME）等；X2-MEX/MKT类型（俗称安规电容，X电容），符合安全规范标准，属于金属化抗电源电磁干扰交流电容。

2）聚丙烯电容（代号CBB）：此种电容型号繁多，高频绝缘性能优良，耐热，体积小，电容量稳定性很高，一般容量范围1000pF～10μF、额定电压63～2000V，具较小的负温度系数，温度范围-40～+85℃；在很宽的频率范围内损耗变化很小，适合在高频电路使用；绝缘电阻极高，介电强度随温度升高而增加，其他介质材料难以具备这种特性，适合做成高压电容，价格相应较贵。小于1μF的CBB电容标称值按E6和E12系列规定。聚丙烯电容表面标示有国标型号或括号内的缩略字符（境外称谓），国标型号最末字母的含义规律与上述聚酯电容类同。因品种众多，整理于下以便于对照辨认：有感箔式CBB11（PPI）、无感箔式CBB13（PPN）、金属化扁形轴向CBB20A（MPA）、圆形轴向CBB20T（MPT）、金属化CBB21（MPP/MPR）、金属化盒装CBB21B（MPB）、超小型金属化CBB21X（MPM）、超小型金属化盒装CBB21XB（PMB）、高压无感金属化/箔式混合CBB81（PPS）、高压无感金属化/箔式混合盒装CBB81B（PSB）、高压大电流无感箔式CBB90（KPH）、高压大电流无感金属化CBB91（MPH）等，其用途见具体产品说明；X2-MPX/MKP类型（俗称安规电容，X电容），符合安全规范标准，用于电源跨线抑制电磁干扰及其他交流电场合。

3）聚苯乙烯电容（代号CB）：介电损耗极低，较之聚丙烯电容要稳定，绝缘电阻很高，电参数随温度和频率变化很小，电容量精度高，一般容量范围10pF～1μF、额定电压100V～30kV，具小的负温度系数，但耐热性差，温度范围-40～+55℃，适于很宽的频带和对电容量要求很高的电路。

4）聚碳酸脂电容（代号CLS）：频率特性比聚酯电容好，电容量随频率的变化较小，耐高温，一般容量范围3000pF～10μF、额定电压63～500V，损耗较小，温度系数低，能在很宽温度范围-55～+130℃下长期工作。金属化电容有如CLS20、CLS21型，用于低压交直流电路中，如精密仪器、汽车温度环境的电路。

5）聚四氟乙烯电容（代号CBF）：最大特点是能长期在高温下工作，400℃下长期加热不碳化，在-150℃时不发脆，工作温度范围最宽，美称“塑料王”。如CBF10型，容量范围0.01μF～0.1μF、额定电压达AC400V，一般温度范围为-55+200℃。绝缘电阻比聚苯乙烯大，从低频到超高频范围电性能随频率的变化小，但精度较低，适用于军品耐高温高性能特殊要求的场合，价格贵昂。

（2）无机介质电容 主要讨论如下4种：

1）云母电容（代号CY）：云母电容见图7-6，无极性，较早期的多为轴向式引脚封装。以云母做介质，金属箔或云母金属涂层作电极制成。一般容量范围10pF～0.51μF，额定电压100V～7kV，温度范围-40～+70℃。精度高，绝缘电阻高，损耗小，温度与频率特性稳定，参数不受潮、湿因素影响，但成本较高。用于高频电路或作标准电容，消费类电器中可见于交流收音机。云母电容现已少用，部分场合被聚丙烯电容替代。

图7-6 云母电容

2）瓷介电容（又称陶瓷电容）：无极性，在陶瓷材料的介质表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成。图7-7所示的无机介质电容中，图a属低频瓷介电容（代号CT），图b属高频瓷介电容（代号CC）。低频瓷介电容一般容量范围10pF～4.7μF，额定电压63～630V，特点是体积小，价廉，损耗相对较大，稳定性差，用于要求不高的中、低频电路作隔直，耦合，旁路和滤波。高频瓷介电容一般容量范围1～6800pF，额定电压63～630V，特点是高频损耗小，稳定性好，适于高频电路，在单片机电路中常用作振荡电容。陶瓷绝缘性能强，可制成几十千伏高压瓷介电容，特别适合在电视接收机和扫描等电路中作高压旁路和耦合。有耐高温特点，可在高达500～600℃的条件下正常工作。缺点是机械强度低易破裂。

图7-7 无机介质电容

3）独石电容：实际上属于瓷介电容的一个分支（多层瓷介电容），见图7-7c。工艺不同在于由多片陶瓷膜的介质先印刷上电极，再迭层并联烧结成为一种坚硬的整体，故取名独石。分为高频和低频两种，体积小，耐高温，频率特性好，可靠性高，成本低，电容量比瓷介电容大。一般容量范围10pF～10μF，额定电压25～630V（有的型号低至6.3V，高达1kV），温度范围-55～+125℃。适于作谐振、耦合、滤波、旁路电容，常见于集成电路芯片电源引脚端作高频旁路。部分能替代钽电解。

4）玻璃釉电容（代号CI）：见图7-7d，无极性。工艺与独石电容相似，采用玻璃釉粉压制成薄片作介质，由于其软化温度低，形成的独石化结构程度高，因而稳定性和防潮性能比独石和瓷介电容要好。一般容量范围10pF～0.1μF，额定电压63～400V。特点还有损耗小，耐高温（一般可在200℃或更高温度下工作）。用于交、直流电路或脉冲电路。

（3）电解质电容 主要讨论如下3种：

1）铝电解电容（代号CD）：简称铝电解，用铝箔作正极，在其表面生成一层氧化铝作介质，电解质作负极，卷绕后用铝质外壳（早期用纸质）密封而成。由于介质薄，小体积能制成大电容量，成本相对较低，但容量误差大，工作电压不能很高，且漏电流较大（长期存储漏电流也会增大），工作温度范围较小。因氧化铝膜有单向导电性，应用时要区分正负极（接反会漏电流大升，甚至因发热而失效）。大小规格的铝电解电容见图7-8，一般容量范围0.47～10000μF，通常额定电压6.3～450V（下限有的低至4V电容），温度范围-40～+125℃（上限105℃电容居多，有的高达130℃，见图7-8a右二）。适于低电压设备作滤波、去耦，其中10V、16V、25V档电容在单片机电路中较常用，1000μF以上的大容量电容多用于电源设备或大功率音响设备作滤波、储能等。耐压较高的铝电解电容见图7-8b，诸如早期的交流收音机一般多是采用8μF450V轴向纸质或铝电解电容作电源滤波。铝电解电容使用几率高，额定工作电压分档有6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、100V、200V、250V、400V、450V、475V、500V、600V、630V，所选耐压不足会造成电容击穿或损坏。

图7-8 铝电解电容

2）电解质电容推出的另一个品种是无极性（或双极性）电解电容，采用双氧化膜结构，内部可看成是把两只有极性电解电容的两个负极串联构成，其两个电极分别为粘有氧化膜的两个金属极板相连，两组氧化膜中间为电解质。无论其中哪个引脚加上高电位、另一个引脚加上低电位，两个氧化膜中始终有一个处于通流状态、另一个处于阻流状态，实现了引脚无正负之分的性能。目前无极性电解电容体积要比相同容量的有极性电解电容要大很多，且成本要高。形状有传统的圆形，还可制成管形、片形、方形、变形长方形等所需形状，以适应不同的场合。无极性电解电容在不同场合下使用应选择相应的型号，境外电容表面的标示为BP或NP等字符，也有用后续不同代号（如D、P、S、J）表示其特性及用途，这4个代号的用途（括号内是相应的一些国产型号）分别为：D属一般无极型，作极性转换用（CD71、CD03）；P作音响分频器用（CD70、CD71B、CD94）；S作电视机S校正用（CD71A、CD269、CD7-S）；J作交流电动机起动用（CD60）。无极性电解电容见图7-9。

图7-9 无极性电解电容

3）钽电解电容（代号CA）：简称钽电解，用钽粉压制并经烧结而成的钽片作正极，在其上形成氧化钽介质膜，再在介质膜上沉积一层固态电解质作负极。钽电解电容见图7-10，“+”标记表示正极，同容量的直插式钽电解，体积比起轴向式钽电解要小很多。钽电解相对铝电解也体积小、损耗小、漏电流小、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长，但价格贵昂。钽电解不能做到像铝电解那样的较高耐压值，且容量越大耐压值越低，如大容量470μF的军品定制耐压值最高也是35V。钽电解一般容量范围0.1～1000μF，额定电压6.3～160V，温度范围-55～+125℃，适用于较高温度的工作环境，在稳定性要求高的电路中代替铝电解电容。

图7-10 钽电解电容

（4）超级电容（又称法拉电容） 新一代的充电电容（有正负极之分），利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量，其储能过程并不发生化学反应，储能过程可逆。体积小，超大容量可达上万法；充电迅速，可反复充放电数十万次；超低温特性好，寿命长，免维护，但耐压相对较低，价格贵昂（尤其较高耐压型）。通常容量范围0.1～1000F，温度范围-40～+70℃。耐压范围从2.3～3.3V已进展到3.6～15V，甚至更宽。和铝电解电容器相比，超级电容内阻较大，因而不可以用于交流电路；另外，在高频率充放电的电路会导致内部发热而损坏，超过标称电压使用会导致电解液分解、发热而影响寿命。适于作动力储能或电子产品的后备电源，具有节约能源和绿色环保的特色。不同形状的超级电容见图7-11。

图7-11 不同形状的超级电容

（5）贴片电容（又称SMT电容） 贴片电容的全称为多层片式陶瓷电容器。体积小，重量轻，性能稳定，微型电子产品和仪器设备等在贴片焊装生产工艺中广泛采用。有中高压贴片电容和普通贴片电容，电压一般分档为6.3V、10V、16V、25V、50V、100V、200V、500V、1000V、2000V、3000V、4000V。分为无极性和有极性两类，极性电容指铝电解和钽电解电容，由于贴片元件紧贴电路版，要求温度稳定性高，故以贴片钽电容居多。(www.xing528.com)

贴片电容按填充的不同介质常规分为NPO、X7R、Y5V三种，它们在相同体积下的容量、介质损耗、容量稳定性等都不同。NPO属温度补偿型电容，电性能最稳定，温度从-55～+125℃时容量几乎不随温度、电压和时间而变化，适用于低损耗、稳定性要求的高频电路。X7R属温度稳定型电容，温度从-55～+125℃时其容量变化为15%，相同体积情况下容量可做得较大，适于要求不高的工业应用。Y5V属有一定温度限制的通用电容，温度在-30～+85℃范围内其容量变化可达22%～82%，适用于温度变化小的去耦、隔直等电路。总的来说需参考具体数据手册并根据电容在电路中的不同作用来选用。贴片电容见图7-12，除了有极性的铝电解和钽电解电容标注有容量、耐压并在一侧用色线表示负极之外，其余贴片电容一般都没有符号标志；不过，从颜色深浅的经验判断可作参考，浅色或白色为pF级，深色、棕色为nF级。

图7-12 贴片电容

2.电容量标志

电容元件的电容量标志有直接法、数码法、字母法、色标法。电容量单位从F依次换算到pF的关系是1F（法）=10³mF（毫法）=10⁶μF（微法）=10⁹nF（纳法）=10¹²pF（皮法）。

（1）直接法 直接标注电容量，诸如有极性的电解质电容（单位为μF）和超级电容（单位为F）。国外电容器直标法也有不标单位，或用R表示小数点，如R47表示0.47微法；或将小数点及其前头零省略不标，如01μF表示0.01μF。

（2）数码法 由三位数字构成，第1位和第2位数字代表电容量数值，第3位数字表示电容量补零的个数（单位为pF），并分别由如下英文字母代表不同误差等级，普通电容误差等级多为F～M。

例：222K= 2200pF±10%

104J=100000pF ±5% （即0.1μF）

（3）字母法 或称文字符号法，用数字和文字符号有规律的组合作标志，首位数字代表电容量整数值，中间字母代表电容量单位，末位数字代表电容量的小数点后的数值。

例：1m =1mF=1000μF

4n7=4.7nF=4700pF

1p2=1.2pF

p10=0.1pF

（4）色标法 用四色环或色点表示电容器的主要参数，含义与电阻的识别类同。若某色环宽度与标准宽度相比倍加，表示邻环数亦倍增并与之同色；若为五色环，则第五环代表标称电压，颜色对应的电压为：银（无），金（无），黑（4V），棕（6.3V），红（10V），橙（16V），黄（25V），绿（32V），蓝（40V），紫（50V），灰（63V），白（无），无色（无）。

3.电容量标称值

电容也不是按连续容量而是按标称值生产的，对应于电容的不同介质类别和误差等级有不同的标称值系列（行业标准）。普通电容的允许误差在±5%及以上，精密电容的允许误差为±2%、±1%、±0.5%、±0.25%、±0.1%、±0.05%。普通电容的允许误差和误差级别（罗马数字代号）以及不同电容标称值系列汇集于下，以方便对照。

允许误差 ±5% ±10% ±10% +20%/-30% +50%/-20% +50%/-20%

误差级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

（1）纸质类，低频（有极性）有机薄膜类介质

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8（100pF～1μF，±5%）；

1 2 4 6 8 10 15 20 30 50 60 80 100（1～100μF，±10%和±20%）。

（2）云母、瓷介、玻璃釉类，高频（无极性）有机薄膜类介质

1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1（1pF～1μF，±5%）；

1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2（1pF～1μF，±10%）；

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8（1pF～1μF，±20%）。

（3）铝、钽等电解质类介质

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8（1～1000000μF，±10%，±20%，+50/-20%，+100/-10%）。

4.耐压范围

指在允许的温度范围内电容长期安全工作所能承受的最大直流（DC）电压，即额定工作电压，大体上分档为6.3V、10V、16V、25V、40V、63V、100V、160V、250V、400V、500V、630V、1000V、1250V、2000V、3000V等（具体厂商的耐压标定会略有不同），大多是直接标示在电容器上。为了确保不被意外击穿，耐压值宜选择比电容器实际工作电压高出1.5倍或以上的标称值；如果用在交流电路中，所选的耐压值必须超过交流电压最大值（峰值）。例如，单片机电路一般工作电压为直流5V，电解电容器就宜选用10V或16V甚至更高的电压标称值。

5.工作温度

电容上限温度等级分为摄氏+40℃、+55℃、+70℃、+85℃、+100℃、+125℃、+200℃、+250℃等，下限温度等级分为摄氏-10℃、-25℃、-40℃、-55℃、-65℃等。应用中要考虑电解电容器的工作温度，因为工作温度过高易造成内部的电解液干枯，市售铝电解的标称工作温度大部分属+85℃和+105℃，有的高达+125℃，宜按具体工作环境选用。

电解质电容器的简单检测：为便于观察，100μF以上用指针式万用表的R×100Ω档、100μF以下用R×1kΩ档。每次测量前应使两引脚短路以充分放电。黑表笔接电容正极、红表笔接负极时，指针瞬间向右偏转，随着电容的充电，指针越能返回原位者（表示绝缘电阻越大）为正常，离开原位越远停留者表示电容漏电越严重。表笔互换测量的判断雷同。

无正负极性电容的简单检测：1μF以下的电容，用指针式万用表的R×10kΩ档观察较为明显，引脚分别接黑表笔和红表笔并互换各测一次，指针偏转后均返回原位者为正常。至于小至皮法范围的电容可能观察不到指针摆动，但指针若为零值，可判断为短路或击穿。