附1.3 电容

电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。常见的电容如图附1.3.1所示。在电路中常用C表示电容，电容单位有法拉（F）、微法拉（uF）、皮法拉（pF）。（1F=106uF=1012pF）

图附1.3.1 常见电容

电容器主要特性参数

（1）标称电容量和允许偏差

标称电容量是标志在电容器上的电容量。电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。 精度等级与允许误差对应关系：
00（01）-±1% 0（02）-±2% Ⅰ-±5%
Ⅱ-±10% Ⅲ-±20% Ⅳ-（+20%-10%）
Ⅴ-（+50%-20%） Ⅵ-（+50%-30%）
一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，根据用途选取。

（2）额定电压

在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。
电容击穿后则相当于短路，原因是当电容接在直流上时是是看为开路，接在交流电上时看为短路，电容有一个性质是“通交隔直”，击穿一词在电工的理解是短路，击穿形成的原因主要是外界电压超过其标称电压所导致的永久性破坏，叫做击穿。在固体电介质中发生破坏性放电时，称为击穿。击穿时，在固体电介质中留下痕迹，使固体电介质永久失去绝缘性能。如绝缘纸板击穿时，会在纸板上留下一个孔。

（3）绝缘电阻

直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时，主要取决于电容的表面状态，容量〉0.1uf时，主要取决于介质的性能，绝缘电阻越小越好。 电容的时间常数：为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

（4）频率特性

随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。

常见的电容

（1）电解电容器

电解电容器的内部有储存电荷的电解质材料，分正、负极性，类似于电池，不可接反。正极为粘有氧化膜的金属基板，负极通过金属极板与电解质（固体或非固体）相连接。电解电容如图附1.3.2所示。

图附1.3.2 电解电容

（2）贴片铝电容

贴片铝电容与陶瓷电容相比，其表面均有电容容量和耐压标识，其表面颜色通常有黄色和黑色两种。譬如100-16即表示容量100μF，耐压16V。贴片式铝电解电容拥有比贴片式钽电容更大的容量，多见于显卡上，容量在300μF~1500μF之间，其主要用于满足电流低频的滤波和稳压作用。贴片铝电容如图附1.3.3所示。

图附1.3.3 贴片铝电容

（3）贴片式陶瓷电容

贴片式陶瓷电容无极性，容量也很小（PF级），一般可以耐很高的温度和电压，常用于高频滤波。陶瓷电容看起来有点像贴片电阻，通常我们称之为“贴片电容”，但贴片电容上没有代表容量大小的数字。如图附1.3.4所示。

图附1.3.4 贴片电容

（4）钽电容

钽电容是一种体积小而又能达到较大电容值的产品，是1956年由美国贝尔实验室首先研制成功的，性能优异。钽电容器外形多种多样，往往会制成适于表面贴装的小型和片型元件。钽电容主要用于军事通讯、航天等领域应用，而且钽电容的应用范围还在向工业控制、影视设备和通讯仪表等产品中扩展。钽电容如图附1.3.5所示。

图附1.3.5 钽电容

电容方向的区分

电容分为有极性电容和非极性电容，非极性电容不用考虑电容的方向，比如陶瓷电容。而有极性电容则需要区分正负极，比如钽电容、电解电容等，有极性电容的正负极可以通过外观区分出来。下面介绍几种常用极性电容正负极的区分方法。

（1）直插电解电容正负极区分

这种直插电容的外壳包装颜色以黑灰色和绿黑色为主，具有两个不等长度的引脚。方向区分方式有两种，一种是根据引脚的长短；另一种是根据颜色。如图附1.3.6所示。其中，长脚代表的是正极，短脚代表的是负极；外壳大面积的黑色（绿色）代表正极，外壳灰色（白色）部分代表的是负极。

图附1.3.6 直插电解电容极性说明

（2）钽电容正负极区分

钽电容也是有正负极的，电路板上贴片封装、外壳为黄色的就是钽电容。在壳体表面，一端具有一条横杠，而该横杠就是正极的标识，另一端就是负极。如图附1.3.7所示。钽电容的正负极标识和贴片二极管非常类似，二极管有横杠的一端代表的是负极，正好与电容相反，需要注意。

图附1.3.7 钽电容极性说明

（3）铝电解电容正负极区分

铝电解电容也是具有方向之分的，这类电容的外壳表面以灰色为主，一边是直角边一边是梯形边，这都是区分正负极的标识。如图附1.3.8所示。

图附1.3.8 铝电解电容极性说明
灰色（白色）部分对应的引脚是正极，黑色部分对应的引脚是负极；直角边对应的引脚是负极，梯形边对应的引脚是正极。
以上三种电容是常用的极性电容以及正负极引脚区分方式，而这些电容在区分方向时都是只需要用肉眼区分就可以。

超级电容

新型能源是当下的热门研究领域，而超级电容作为介于电容器和电池之间的一种新型储能器件，它既有电容器可以快速充放电的特点，又有电池的储能机理。
超级电容器早期有两个主要的应用领域，第一个是当主能源能量不足时，充当临时备用电源和短时间供电的应急电源。比如：主电源和备用电源切换时的续电（基站及服务器，网络机房，通讯等行业）；在快充快放环境是替代一些蓄电池和动力电池（电动工具行业，电动大巴等）。第二个主要用途就是充当峰值功率电源。在这些应用中，超级电容器为系统单独提供所需的峰值功率电源或与电池一起在连续工作时提供稳流低功率电源，而在峰值负载时提供一个高功率脉冲。在这里，超级电容器减弱了用电器对电池提供峰值功率的要求，这样就可以大大延长电池的寿命，并减小了电池的整体尺寸。近年来，超级电容器展现出更为广泛的应用前景，特别是在发展混合动力或纯电动汽车领域的应用。超级电容器与电池联合，可以提供高功率输出和高能量输出，既减小了电源的体积，又延长了电池的寿命。