什么是電容?如何選擇電容?電容(Capacitance)亦稱作“電容量”,是指在給定電位差下的電荷的儲(chǔ)藏量,,記為C,,國(guó)際單位是法拉(F),。一般來說,,電荷在電場(chǎng)中會(huì)受力而移動(dòng),,當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì),,則阻礙了電荷移動(dòng)而使得電荷累積在導(dǎo)體上,,造成電荷的累積儲(chǔ)存,,儲(chǔ)存的電荷量則稱為電容,。
電容的公式為:C=εS/4πkd 。其中,,ε是一個(gè)常數(shù),,S為電容極板的正對(duì)面積,d為電容極板的距離,,k則是靜電力常量,。常見的平行板電容器,電容為C=εS/d(ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù),,S為極板面積,,d為極板間的距離)。
在電容元件兩端電壓u的參考方向給定時(shí),,若以q表示參考正電位極板上的電荷量,,則電容元件的電荷量與電壓之間滿足 q=Cu。電流等于單位時(shí)間內(nèi)通過某一橫截面的電荷量,,所以得到I=dq/dt,,因此電流與電容的關(guān)系是 I=dq/dt =C(du/dt) ,。該式表明,電流的大小與方向取決于電壓對(duì)時(shí)間的變化率,,電壓增高時(shí),,du/dt》0,則dq/dt》0,,i》0,,極板上電荷增加,電容器充電;電壓降低時(shí),,du/dt《0,,則dq/dt《0,i《0,,極板上電荷減少,,電容器反向放電。當(dāng)電壓不隨時(shí)間變化時(shí),,du/dt=0,,則電流I=0,這時(shí)電容元件的電流等于零,,相當(dāng)于開路,。故電容元件有隔斷直流的作用。
二,、電容的容值
電容的符號(hào)是C,,在國(guó)際單位制里,電容的單位是法拉,,簡(jiǎn)稱法,,符號(hào)是F,由于法拉這個(gè)單位太大,,所以常用的電容單位有毫法(mF),、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)等,,換算關(guān)系如下:
1法拉(F) = 1000毫法(mF) = 1000000微法(μF)
1微法(μF) = 1000納法(nF) = 1000000皮法(pF)
三,、電容的參數(shù)
1.標(biāo)稱容值與誤差
電容量即電容加上電荷后儲(chǔ)存電荷的能力大小。電容量誤差是指其實(shí)際容量與標(biāo)稱容量間的偏差,,通常有±10%,、±20%,用在射頻電路中PI匹配中的電容±0.5%,、±0.75%的小誤差電容,。
2.額定電壓
額定工作電壓是該電容器在電路中能夠長(zhǎng)期可靠地工作而不被擊穿所能承受的最大直流電壓(又稱耐壓)。它與電容器的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)材料和介質(zhì)的厚度有關(guān),,一般來說,,對(duì)于結(jié)構(gòu)、介質(zhì)相同,,容量相等的電容器,,其耐壓值越高,體積也越大,。
當(dāng)在電容器的兩極板間施加電壓之后,,極板間的電解質(zhì)便處于電場(chǎng)中,本來是中性的電介質(zhì),,由于外電場(chǎng)力的作用,介質(zhì)分子內(nèi)的正負(fù)電荷將在空間位置上發(fā)生少許偏移(如負(fù)電荷逆電場(chǎng)方向移動(dòng)),,形成所謂的電偶極子,,也就是介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)了電場(chǎng),破壞了原來的電中性狀態(tài),。這種現(xiàn)象叫做電解質(zhì)的極化,。可見,,極化狀態(tài)下的介質(zhì)是帶負(fù)電荷的,,但這些電荷依然受介質(zhì)本身的束縛而不能自由移動(dòng),介質(zhì)的絕緣性能尚未遭到破壞,,只有少數(shù)電荷脫離束縛而形成很小的漏電流,。如果外加電壓不斷加強(qiáng),最后將使極化電荷大量脫離束縛,,引起漏電流大大增加,,于是介質(zhì)的絕緣性能遭到破壞,使兩個(gè)極板短接,,完全喪失電容的作用,。這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)擊穿。介質(zhì)擊穿之后,,電容器被毀壞,。因此電容器的工作電壓要有一定限制,不能隨意增加,。
3.溫度系數(shù)
電容器電容量隨溫度變化的大小用溫度系數(shù)(在一定溫度范圍內(nèi),,溫度每變化1℃,電容量的相對(duì)變化值)來表示,,這一點(diǎn)和電阻是一樣一樣的,。
4.絕緣電阻
電容器漏電的大小用絕緣電阻來衡量。電容器漏電越小越好,,也就是絕緣電阻越大越好,。一般小電容器的絕緣電阻很大,,可達(dá)幾百兆歐或幾千兆歐。電解電容器的絕緣電阻一般較小,。
5.損耗
在電場(chǎng)作用下,,電容器單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱而消耗的能量叫電容器的損耗。 理想電容器在電路中不應(yīng)消耗能量,,但在實(shí)際上,,電容器或多或少都要消耗能量,其能量消耗主要由介質(zhì)損耗和金屬部分的損耗組成,,通常用損耗角正切值來表示,。
6.頻率特性
電容器的頻率特性通常是指電容器的電參數(shù)(如電容量、損耗角正切值等)隨電場(chǎng)頻率而變化的性質(zhì),。在高頻下工作的電容器,,由于介電常數(shù)在高頻時(shí)比低頻時(shí)小,因此電容量將相應(yīng)地減小,。與此同時(shí),,它的損耗將隨頻率的升高而增加。此外在高頻工作時(shí),,電容器的分布參數(shù),,如極片電阻、引線和極片接觸電阻,,極片的自身電感,,引線電感等,都將影響電容器的性能,,由于這些因素的影響,,使得電容器的使用頻率受到限制。
7.介質(zhì)
參數(shù)描述了電容采用的電介質(zhì)材料類別,,溫度特性以及誤差等參數(shù),,不同的值也對(duì)應(yīng)著一定的電容容量的范圍。比如X7R常用于容量為3300pF~0.33uF的電容,,這類電容適用于濾波,,耦合等場(chǎng)合,電介質(zhì)常數(shù)比較大,,當(dāng)溫度從0°C變化為70°C時(shí),,電容容量的變化為±15%;
Y5P與Y5V常用于容量為150pF~2nF的電容,溫度范圍比較寬,,隨著溫度變化,,電容容量變化范圍為±10%或者+22%/-82%。
對(duì)于其他的編碼與溫度特性的關(guān)系,大家可以參考表4-1,。例如,,X5R的意思就是該電容的正常工作溫度為-55°C~+85°C,對(duì)應(yīng)的電容容量變化為±15%
8.封裝尺寸
主要針對(duì)貼片式電容,,封裝和電阻的封裝大小一樣,。
四、電容的分類
按照不同的方式電容的分類也有很多種,,以下總結(jié)幾類常見的:
1.按材料分,,有云母電容、電解電容,、陶瓷電容,、鉭電容等不同類型;?2.按用途分,有濾波電容,、旁路電容,、耦合電容、負(fù)載電容等;3.按照極性分,,有無極性電容、有極性電容,。以上就是電容的選擇方法,,希望能給大家?guī)椭?/p>