電容器深入解析 走出理解誤區

電容器深入解析 走出理解誤區（一）


　　電容器的類(lèi)型通常以電介質(zhì)的種類(lèi)作為區分標準。嚴格來(lái)說(shuō)電容器的種類(lèi)很多，不過(guò)由于很多種類(lèi)在日常生活中使用極少或者可以被其他類(lèi)所取代，所以筆者在此僅介紹現代最常用的幾種類(lèi)型。當前常見(jiàn)的電容器可以分為五大類(lèi)：云母電容器、陶瓷電容器、薄膜電容器、電解電容器、可調電容器。

云母電容器

                               
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云母電容器的結構很簡(jiǎn)單，它由金屬箔片和薄云母層交錯層疊而成。金屬箔構成極板，層疊的金屬箔連接在一起以增加極板面積，層數越多電容也就越大。由于其性?xún)r(jià)比較低以及新型電容器的出現，目前云母電容器已經(jīng)很少在電腦板卡上使用。

　　云母電容器通常的容值范圍可從1pF至0.1μF，額定電壓可從100V至2500V直流電壓。常見(jiàn)的溫度系數范圍從-20 ppm/°C至+100 ppm/°C。云母的典型介電常數為5。


陶瓷電容器

                               
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陶瓷電容器的基本結構和云母電容器十分相似，只不過(guò)電介質(zhì)由云母變成了陶瓷薄片。我們在板卡上常見(jiàn)的陶瓷電容器通常為貼片式，特別是在一些高端顯卡上擁有很高的上鏡率。由于陶瓷的介電常數極高（1200），盡管其絕緣強度稍弱于云母（約為云母的2/3），但依然可以在電介質(zhì)較厚（極板間距較大）的情況下獲得較高的電容值。電介質(zhì)厚度增加使得陶瓷電容的額定電壓普遍很高。

　　陶瓷電容器通常容值為1pF至2.2μF，額定電壓可達6000V。陶瓷電容器典型的溫度系數為200000 ppm/°C。


薄膜電容器

                               
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薄膜電容器以塑料薄膜為電介質(zhì)，因此也被稱(chēng)為塑料膜電容器。聚碳酸酯、丙烯、聚酰胺酯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚酯薄膜都是常用的絕緣材料。

　　關(guān)于薄膜電容器，恐怕音頻發(fā)燒友對其的了解會(huì )遠比我們這些電腦愛(ài)好者更多。薄膜電容的容抗通常很高，頻率響應范圍廣而且介質(zhì)損耗很小。這些優(yōu)秀的特性令其經(jīng)常出現在模擬電路的信號耦合部分，在音響設備中我們經(jīng)常能見(jiàn)到它們的身影。關(guān)于介質(zhì)損耗等性能元素將在本文的第二部分中進(jìn)行詳細闡述。


電解電容器

                               
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電解電容器是使用最廣泛的電容器，也是最受人們關(guān)注的電容器。我們在板卡上常見(jiàn)的那些“煙囪”均為電解電容器。電解電容器會(huì )被極化，一個(gè)極板為正，而另一個(gè)極板為負。這類(lèi)電容器擁有很高的電容值，范圍通常從1μF至200000μF。但是它們的擊穿電壓相對較低，通常所能做到的最大擊穿電壓為350V。

                               
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電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過(guò)電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負電極（注意和電介質(zhì)區分），電解電容器因而得名。

　　注：由于電解電容器是有極性的電容器，在使用時(shí)一定要注意極性。若電解電容器反接可能會(huì )引起爆炸。

　　那么人們常說(shuō)的“液態(tài)電容”與“固態(tài)電容”、“加套電容”和“鋁殼電容”是怎么回事呢？其實(shí)，它們均為指鋁電解電容器。所謂“液態(tài)”或“固態(tài)”是指電解質(zhì)的形態(tài)。由于液態(tài)電解質(zhì)在高溫下容易大幅度膨脹，為了安全通常會(huì )在電容器頂部留有防爆槽（防止爆炸并非防爆漿），讓電解質(zhì)可以滲漏出來(lái)以避免爆炸，這就出現了“電容爆漿”。這個(gè)設計就好像當年的高壓鍋上的保險墊片。而固態(tài)電解質(zhì)基本不用擔心這個(gè)問(wèn)題，只要將空氣抽凈基本不會(huì )因受熱膨脹發(fā)生爆炸，所以此類(lèi)電容器一般沒(méi)有防爆槽。

                               
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上“鋁殼”、下“加套”；左“固態(tài)”、右“液態(tài)”

　　至于“加套電容”和“鋁殼電容”，本是想表達“液態(tài)電容”與“固態(tài)電容”，這純粹是一種因直接感性認知而產(chǎn)生的概念。電解電容器的外殼通常都是鋁制，但是多數有塑料外套的電容均為液態(tài)電解質(zhì)，而固態(tài)電解質(zhì)電容的鋁制外殼較為美觀(guān)，因此人們產(chǎn)生了這樣的說(shuō)法。

　　除了我們在板卡上常見(jiàn)的傳統電解電容器之外，近年來(lái)有一種名為雙電層電解電容器（法拉電容器）的新型元件逐漸受到關(guān)注。這種電容器只有一個(gè)固體電極板，它是利用了液體電解液與固體電極相界面上形成的雙電層來(lái)存儲電荷，也就是說(shuō)電解液本身充當了另一個(gè)電極。由于液體與固體的接觸界面上形成的雙電層間距極其微�。�即極板間距極�。�，所以它的等效電容量可以比傳統的電解電容器大的多，足以達到法拉級（甚至可以達到數萬(wàn)法拉）。

　　此類(lèi)電容器得巨大容量使其完全可以作為電池使用。不過(guò)相比采用電化學(xué)原理的電池，雙電層電解電容器的充放電過(guò)程完全沒(méi)有涉及化學(xué)物質(zhì)的變化，這種“物理電池”理論上可以經(jīng)受無(wú)限次充放電循環(huán)，而且充電速度和能量轉化率也遠遠高于普通化學(xué)電池。但畢竟金無(wú)足赤，人無(wú)完人，由于雙電層間距極小，因此其耐壓能力很弱，一般不會(huì )超過(guò)20V。


可調電容器

                               
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可調電容器通常是以改變極板間距為原理來(lái)調整電容器容量的。電腦用戶(hù)可能不大會(huì )接觸到此類(lèi)電容器，在此就不詳細闡述了。


誤區
　　1．電容器的外形可以決定類(lèi)型？
　　這個(gè)話(huà)題再次出現在我們面前。在了解電容器的構造之后，相信各位對此有了更深的理解。電容器的類(lèi)型是由其內在決定的，某種程度上也可以說(shuō)是由電介質(zhì)決定的。每種電容器通常都具有多種姿態(tài)各異的外形并且多數為共通外形。

                               
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左起依次為：陶瓷電容器、薄膜電容器、鉭電解電容器。你能分辨出么？


　　2．防爆槽能決定電解質(zhì)的形態(tài)？

                               
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盡管有防爆槽，但其實(shí)它是固態(tài)電容
　　電解質(zhì)的形態(tài)和防爆槽沒(méi)有絕對的聯(lián)系。盡管通常使用液態(tài)電解質(zhì)的電容器都擁有防爆槽，不過(guò)富士通的早期固態(tài)電解質(zhì)電容器也保留了防爆槽（已經(jīng)停產(chǎn)），當然，此時(shí)的防爆槽僅僅是擺設。

　　同時(shí)還有一些不良廠(chǎng)商給液態(tài)電解質(zhì)電容器硬加上一個(gè)完全密封的外殼。這種魚(yú)目混珠的做法不僅構成了欺詐，同時(shí)還鑄成了極大的隱患。此時(shí)如果發(fā)生電解液膨脹，將發(fā)生的不再是爆漿而是爆炸！


　　3．固態(tài)電解質(zhì)電容器一定比液態(tài)好？
　　現在的主板和顯卡正大興全固態(tài)風(fēng)潮，那么是否固態(tài)電解質(zhì)電容必然比液態(tài)電解質(zhì)電容優(yōu)秀呢？答案是否定的。電容器性能的優(yōu)劣并不決定于電解質(zhì)的形態(tài)，而是由一系列性能指標決定的，這些性能指標甚至還存在一定的互相制約，再加上產(chǎn)品種類(lèi)繁多且性能參差不齊，簡(jiǎn)單用電解質(zhì)形態(tài)來(lái)評價(jià)其優(yōu)劣是不合適的。至于所用電解質(zhì)是有機半導體還是高分子聚合物更無(wú)足輕重。

　　關(guān)于電容器的優(yōu)劣衡量并不能簡(jiǎn)單一句話(huà)作出結論，筆者將在本文的第二部分詳細講述。


　　4．音頻相關(guān)電路最好使用液態(tài)電解質(zhì)電容？

                               
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經(jīng)典的Creative Sound Blaster Live! 5.1

　　目前流傳著(zhù)這樣一個(gè)說(shuō)法，就是主板的音頻相關(guān)的部分以及聲卡都應該使用液態(tài)電解質(zhì)電容，其依據是當年的獨立聲卡均使用液態(tài)電解質(zhì)電容。應該說(shuō)這是一個(gè)想當然的說(shuō)法。

　　這個(gè)誤會(huì )產(chǎn)生的原因主要有兩個(gè)。首先，由于板載聲音芯片的普及，特別是HD Audio的普及，獨立聲卡已經(jīng)逐漸淡出人們的視線(xiàn)。我們經(jīng)常談?wù)摰莫毩⒙暱ǘ家呀?jīng)是上世紀的產(chǎn)物，像經(jīng)典的Creative Sound Blaster Live! 5.1聲卡已經(jīng)有近10年的歷史。在當年，電容器產(chǎn)業(yè)的發(fā)達程度遠不如今日，以當時(shí)的設計標準來(lái)衡量今日的產(chǎn)品是不合適的。其次，電解質(zhì)的形態(tài)不能夠完全決定電容器性能，電容器在發(fā)揮不同作用時(shí)，對其各種指標的要求也不同。事實(shí)上今日更受音頻發(fā)燒友喜愛(ài)的應該是薄膜電容器和電解電容器的組合，有些頂級發(fā)燒友甚至追求法拉電容器。華碩近日也推出了一款完全采用陶瓷電容器、固態(tài)電解質(zhì)電容器和薄膜電容器的高端聲卡產(chǎn)品Xonar D2。

                               
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華碩Xonar D2


　　5．鉭電解電容絕對優(yōu)于鋁電解電容？
　　不少朋友很追捧鉭電解電容，認為鉭電解電容比鋁電解電容優(yōu)秀。確實(shí)，鉭電解電容溫度特性、頻率特性和可靠性均優(yōu)于鋁電解電容器，但是在容量和耐壓方面就弱于鋁電解電容器。同時(shí)，鉭電容器具有半導體效應，非線(xiàn)性引起的失真較大，不宜在強信號的音響電路中使用，特別是藕合電路。但由于其頻率特性好，很適合于數字解碼電路。

未完待續。。。。。。

講得很透徹，真是收獲不小

各位版主，我覺(jué)得樓主這篇文章應該評為精華帖。它對不理解電容的網(wǎng)友有很大的幫助。比如說(shuō)，我在論壇里看到了有這么一篇文章（樓主說(shuō)，某某現象，根據分析測得某組供電有點(diǎn)低，換某個(gè)電容，問(wèn)題解決。熱而有的網(wǎng)友回帖說(shuō)，那是電容有儲能作用嘛。）其實(shí)那個(gè)電容在那里是起到濾波作用，它將開(kāi)關(guān)電源輸出來(lái)的脈動(dòng)直流電里面的交流成分濾出掉，得到一個(gè)平滑穩定的直流電。

這個(gè)帖子說(shuō)的很好··謝謝了··

好文章，我會(huì )好好看的，謝謝 樓主了

好貼就是我是新手看不怎么懂

好帖，好帖，得益不淺，難得是圖文并茂，多謝樓主。

好文章 頂�。�！
頂�。。。。�！

各位版主，我覺(jué)得樓主這篇文章應該評為精華帖。它對不理解電容的網(wǎng)友有很大的幫助,但他更是一個(gè)寬廣胸懷無(wú)私奉獻的勇士，金錢(qián)至上的當今世界屈指可數

6# RLYST
  的確很不錯！呵呵

這個(gè)帖子說(shuō)的很好··謝謝了

對新手入學(xué)會(huì )有很大幫助的

學(xué)習了，但還是有什么地方不懂。。。

不錯的貼 很詳細哦

看得暈暈的，我是新手啊，還不會(huì )

還是一樣的經(jīng)典

講得很透徹，我全收了

很好的基礎教材��！

樓主的講解，詳細，具體，圖文并茂，收藏了！
辛苦樓主了！
謝謝！

文章雖然很長(cháng)，但是我卻看問(wèn)了的
很實(shí)在，很有知識性
而且，有圖片做參考,做比較
很不錯
希望91XIUBBS多點(diǎn)你這種文章