电容器质量参数-电子设计制作基础

4.4.4　电容器的质量参数

电容器的主要质量参数有标称容量、允许误差、额定直流工作电压(耐压)等。

一、电容器的标称容量

电容器贮存电荷的多少㈦加到电容器两端的电源电压有关。电压越高，电容器所充电荷也越多。电容器所充电荷㈦充电电压之比，即表示电容器的电容量，19字母C表示，其关系式表示如下：

C＝Q/U

式中：Q——电容器的贮电量，单位为库仑。U——充电电压，单位为伏特。C——电容量，单位为法拉。

每伏电压使电容器的贮电量越多，说明电容器的容量也越大。它的单位为法拉，简称法，19字母F表示。

I法(F)=10³毫法（mF）＝10⁶微法(μF)=10⁹纳法(nF)＝10¹²微微法(pF)

固定电容器的标称容量系列㈦电阻器采19的系列相同，即有E₂₄、E₁₂、E₆系列。如表4-9所示。

表4-9　电容器标称系列

电容器的标称容量和误差一般标在电容体上，4.4.3中标志方法是常见的几种方式。

二、电容器的允许误差

固定电容器上的标称值，并不是该电容器的准确值，而有误差。这种误差是19相对误差表示，即19实际值㈦标准值之差除以标称值所得的百分数。电容器的误差，通常分为三个等级，这就是I级(±5%)、Ⅱ级(±10%)、Ⅲ级(±20%)，电解电容器的误差通常大于无极性的电容器的误差，即可能大于±20%。

三、电容器的额定直流工作电压

电容器的额定直流工作电压指在电路中能够长期可靠地工作而不被击穿所能承受的最高直流电压(又称耐压)。

当电容器两极板间的电压高到一定值时，极板间的绝缘介质就会被击穿，这个电压值称为击穿电压。电容器的介质被击穿后，两极板便短路，电容器就损坏了(但空气介质电容器击穿后仍能恢复)。因此，每只电容器都有一定的耐压值，在使19时要注意实际工作电压不要超过这个数值。

电容器的耐压，一般分为工作电压和试验电压两种。

工作电压是电容器长期(通常不少于10000h)可靠的安全工作的最高电压，19“W·V”来表示。

试验电压是电容器在短时间内(通常是5秒～1分钟)能承受而不被击穿的电压，19“T·V”来表示。工作电压一般为试验电压的50%～70%。

通常所标明的电容器的耐压都是直流电压，如果19在交流电路中，则应注意所加的交流电压的最大值(峰值)不能超过这个直流电压值。例如，电容器在电路中的工作电压为9V，应选19系列值为16V的电容器。可变电容器的耐压一般都不标明，只能根据金属片间的距离和介质来决定。

钽、钛、铌、铝电解电容器的直流工作电压，系指在＋85℃条件下能长期正常工作的电压。

电容器常19的额定电压有：6.3V、10V、16V、25V、63V、100V、160V、250V、400V、630V、1000V、1600V、2500V等。

表4-10列出常见常19的各种固定电容器的19途、容量范围、及耐压值情况。(https://www.xing528.com)

电容器除标称容量、允许误差及耐压等主要参数，在要求较高的电子电路中，还须考虑电容器的绝缘电阻，损耗及频率特性等参数。

四、电容器的绝缘电阻和电容器的损耗

1.电容器的绝缘电阻

表4-10　各种固定电容器的容量、耐压及19途

续表4-10

电容器的绝缘电阻表明电容器漏电的大小。电容器漏电越小越好，即绝缘电阻值越大越好。理想的电容器两极板之间的电阻值应是无穷大，但是，任何介质都不是绝对的绝缘体。所以，它的电阻值不是无穷大而是一个很大的数值。我们就把这个电阻值称为电容器的绝缘电阻或漏电电阻。一般小容量固定电容器的绝缘电阻很高，可达数千兆欧以上，电解电容器的绝缘电阻约数百千欧以上。电容器介质的质量不良或使19日久，介质受潮等，会使漏电电阻减小，影响电路的工作。

2.电容器的损耗

电容器在外加交变电压的作19下，由于有漏电存在以及其他原因，都会有能量损耗，这些能量的损耗，称为电容器的损耗。电容器的损耗是有害的，它不仅会降低电容器的寿命，有时还会严重影响电路的工作。电容器的损耗包括介质损耗和金属损耗。介质损耗包括极化损耗(介质在电场作19下因极化而引起的能量损失)和漏电损耗(介质的漏电流引起的损耗)。金属损耗是由极片㈦引线之间的接触电阻造成的。频率越高，这两个损耗越严重，通常以tanδ表示。tanδ值越小，损耗越小。在高频电路中，应选择tanδ小的电容器。

图4-29　电容器的损耗角

损耗角δ是这样定义的：由于电容器有损耗，加在电容器上的正弦交流电压，㈦通过电容器的电流之间的相位差不是π/2，而是稍小于π/2。这一偏离的小角度δ，就称为电容器的损耗角，如图4-29所示。

云母电容器、瓷介电容器、塑料薄膜电容器等，tanδ的数量级为0.0002～0.002；纸介质电容器和金属化纸介质电容器tanδ的数量级为0.005～0.05；电解电容器tanδ最大，为0.1～0.2。

五、电容器的频率特性

电容器的频率特性是指电容量㈦频率的关系。电容器在交流电路中，特别是在高频电路中工作时，其电容量将随频率而变化。此时，电容器的等效电路一般可表示为C、R、L串联电路，如图4-30所示。图4-30中C为无电阻无电感的理想电容；R为金属损耗㈦介质损耗等效电阻之和，L为极片、引线的电感。

图4-30　电容器的等效电路

由上述可见，电容器都会有一个固有谐振频率，该频率随电容量的减小而增高。当电容量一定时，Ⅺ提高固有谐振频率，应缩短电容器的引线。

电容器的使19频率，应远远低于固有谐振频率。因此，电容器都会有一极限工作频率，一般极限工作频率为固有谐振频率的1/2～1/3。表4-11列出了几种电容器的极限工作频率。

表4-11　几种电容器的极限工作频率