电容的材质及分类

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1、电容的材质及分类薄膜电容器 涤纶电容器:又叫聚酯电容器,它是以涤纶薄膜作为介质的电容器。涤纶电容器电容量较大,范围从几皮法到几百微法, 工作电压范围宽。金属化涤纶电容器的电容量范围可以更宽,工作电压有可以达到上万多伏。还有一种小型涤纶电容器, 其容量从0.1UF到10UF,体积只有一般涤纶电容器的1/3。涤纶电容器的介电常数较大,体积小,容量大;耐热性好,工作温度可达120C130C ;缺点是损耗角正切值较大。涤 纶电容器是有机介质薄膜电容器中产量最大的一种,它一般用在直流及脉动电路中,不宜在高频电路中使用。聚苯乙烯电容器:聚苯乙烯电容器的容量范围从几十皮法到几微法,额定直流电压范围很宽,从几

2、百伏到数千伏,其精 度可达到5%o。聚苯乙烯电容器的最大特点是绝缘电阻高(一般在10000M欧以上),它的高频损耗小,电容量稳定,应用很广泛;由 于其精度很高,在滤波器及对电容量要求精确的电路中常采用聚苯乙烯电容器;它的缺点是工作温度范围不宽,上限为 +75 C,所以焊接时烙铁的接触时间不宜过长,以免过热损坏薄膜;另外它的成本较其他几种有机介质薄膜电容器稍高。 聚丙烯电容器:聚丙烯电容器具有优良的高频绝缘性能,电容量和损耗角正切值在很大频率范围内与频率变化无关,与 温度变化的关系也很小,而介电强度随温度上升而有所增加,这是其他介质材料所难以具备的特点。它的耐温性好,吸 收系数小,其机械性能也比

3、聚苯乙烯好,且价格适中,应用很广泛,适宜用于高频电路。聚四氟乙烯电容器:其最大特点是工作温度范围宽,低温在-150C,高温可达250 C。其缺点是耐电压性差,成本高。它 的绝缘电阻高,高频损耗小,耐化学腐蚀性好,适宜用在高温、高绝缘、高频等场合。另外还有聚碳酸酯膜电容器,其电性能比聚酯膜电容器好些,耐热性与聚酯电容器相似,可代替聚酯、纸介电容器用 于直流、交流及脉动电路中;聚酰亚胺薄膜电容器,耐辐射、耐燃烧,能在有辐射等恶劣条件下工作;漆膜电容器,体 积小,容量大,温度特性和容量稳定性都优于涤纶电容器,可取代部分电解电容器使用,性能比电解电容器好得多,其 缺点是工作电压不易做的很高,一般为直流

4、40V;复合薄膜电容器,如用聚苯乙烯薄膜与聚丙烯薄膜复合制作的电容器, 比聚苯乙烯提高了抗电强度和上限工作温度,减小了体积,但电容量的温度系数和损耗角正切值较差。瓷介电容器 瓷介电容器是以陶瓷材料为介质,并在其表面烧渗上银层作为电极的电容器。因陶瓷材料的介电系数较大,所以可以做 得容量很大,体积很小;瓷介电容器稳定性好;具有优良的绝缘性能;温度系数范围很宽,在电路中常作为温度补偿电 容器。其缺点是机械强度低,易碎易裂。瓷介电容器的外层常涂有各种颜色的保护漆,漆的颜色表示出了电容器的温度系数:蓝色和灰色表示正温度系数;其他 颜色的为负温度系数,其中以黑色的温度系数最小,浅绿色的温度系数最大。根据

5、陶瓷成分不同可以分为高频瓷介电容器(高频用CC表示,也称I型)和低频瓷介电容器(低频用CT表示,也称II 型)。高频瓷介电容器(CC):其特点是体积小、损耗低,电容对频率、温度稳定性都较高,常用于要求损耗小,电容量稳定 的场合,并常在高频电路中用作调谐、振荡回路电容器和温度补偿电容器。高频瓷介电容的容量在零点几皮法至几百皮 法之间,耐压常见的有160V、250V、500V几种,误差常见有土2%、5%、10%、20%几种。低频瓷介电容器(CT):其特点是体积小、损耗大,电容对频率、温度稳定性都较差,常用于对损耗及容量稳定性要求不 高的低频电路。其容量在几百皮法到几十微法之间,额定直流工作电压常见

6、有0.5KV、1KV、2KV、5KV等几种。 独石电容:独石电容器也是瓷介电容器的一种,它的制造工艺与一般瓷介电容器不同,是采用若干片厚度为微米级厚的 陶瓷膜预先印刷上电极,然后叠放起来烧结而成,外形具有独石状,它相当于若干小陶瓷电容并联,由于每片陶瓷膜很 薄,所以其电容体积比比一般瓷介电容要大很多。其容量从零点几个pF到10“F。独石电容的型号以CC4和CT4标识, 其中4表示独石的意思。常见的贴片电容MLCC (MULTILAYER CHIP CERAMIC CAPACITOR即片式多层陶瓷电容)也是独石电容。 电容器的电介质有以下几种类型(电容量温度特性是选用电介质种类的一个重要依据),

7、在电容器选形时要注意不同类型 的电介质性能会差别很大:•NPO(COG) 一类电介质,电气性能最稳定,基本上不随温度,电压与时间的改变而改变,容量较小(一般零点 几皮法到几十纳法),适用于低损耗、对稳定性要求高的高频电路,如滤波器、振荡器、计时电路等。•X7R(2X1) 二类电介质,电气性能较稳定,在温度,电压与时间改变时性能的变化并不显著,适用于隔直、偶合、 旁路、对容量稳定性要求不太高的全频鉴电路等。由于X7R是一种强电介质,因而能造出容量比NPO介质更大的电容 器。•Y5V(2F4)(Z5U) 二类电介质,具有较高的介电常数,常用于生产比容较大的,标称

8、容量较高的大容量电容器产品, 但其容量稳定性较X7R差,容量,损耗对温度,电压等测试条件较敏感,适用于要求容量大、温度变化不大的电路中。 另外还有温度补偿型 HG、 LG、 PH、 RH、 SH、 TH、 UJ、 SL 高频电容器也是一类电介质,此类电容器的容量随温度呈 线性变化,主要应用于工作温度变化较大、要求高的谐振电路中,做温度补偿之用。电解电容器 电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等金属的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质,以电解质(常为液体、 半液体或胶状的电解液)作为阴极而构成的电容器。电解电容器的阳极通常采用腐蚀箔或者粉体烧结块结构,其主要特 点是单位面积的容量很高,可以做

9、到几万甚至几十万微法的容量,在小型大容量化方面有着其它类电容器无可比拟的优势。 目前工业化生产的电解电容器主要是铝电解电容器和钽电解电容器。由于构成电解电容器两电极的材料不同,因此有极性的区分,一般极性在壳体上有标注,有时也用引线的长短来表示, 长线为正,短线为负,在电路中使用时正、负极不能接错。当极性被反接或两端所加电压超出规格时因漏电流急剧增大发 热,电解液将被气化而爆出,即发生所谓击穿。电解电容器特性受温度、频率的影响很大。铝电解电容器 铝电解电容器:铝电解电容器采用铝箔做正极,正极表面生成的氧化铝为介质,电解质为负极。铝电解电容器制造时是 将电解质吸附在吸水性好、拉力强的衬垫上,另外再

10、加一层铝箔作为负极引线,然后与正极铝箔一起卷绕起来放入铝壳 或塑料壳中封装。铝电解电容器单位体积所具有的电容量特别大,可以做到数万微法的大容量,这一点它比其他类型的电容器有不可比拟 的优势.铝电解电容器在工作过程中具有自愈特性。不过应注意铝电解电容器经受电击穿后很难完全自愈,即使能勉强 使用也极不可靠。铝电解电容器也有很显著的缺点:1、其绝缘性能较差。铝电解电容器在所有类别的电容器中绝缘性能几乎是最差的, 特别是高压大容量铝质电解电容器的 漏电流可达1mA。漏电流会随着温度和电压的升高而增大。2、损耗因子较大。由于电解质的导电性不太好,电阻较大,因此损耗较大,低压铝电解电容器的DF (损耗因子

11、)通 常在10%以上。Tan (损耗角正切值)随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大。3、温度特性及频率特性均较差。铝电解电容器的容量随频率的增加而减小;随着温度的下降,电容量会变小。铝电解电 容其一般只能在一20 + 70C的范围内使用(低温时阴极电解液会固结,高温时会使得电解电容器的性能迅速劣化, 寿命及静电容量都缩短到只有原來的几分之一),也有在一40C+ 105C范围内应用的型号,要根据设备的运行环境温 度选择合适的温度范围。4、铝电解电容器的性能容易劣化。使用经过长期存放的铝电解电容器,不宜突然施加额定工作电压,而应逐渐升压至额 定电压。5、传统铝电解电容器由于采用电解液作

12、为阴极,在片式化方面存在较大的障碍,故其片式化进程落后于陶瓷电容器及金 属化薄膜电容器。铝电解电容器具有极性。如果极性接反,电容器的漏电流会急剧增大,芯子严重发热,导致电容器失效,并可能燃烧爆 炸,损害线路板上的其它器件。所以使用时要注意极性问题。不过近年来也出现了无极性铝电解电容器,它适宜在要求 容量大、体积小、耐压高、有电平翻转可能的电路中选用。但要注意,除非必要,一般不选用无极性铝电解电容器,因 为和普通的极性铝电解电容器相比,它成本高,等效串联电阻大,且长期在极性状态下工作后介质的翻转性能会变差。 近年来出现一种 PA-Cap 系列聚合物固体片式铝电解电容器,采用导电性高分子聚合物材料

13、作为固体电解质制成,相对于 其它电解电容器具有较低的等效串联电阻(ESR)值、有更好的容量频率曲线、稳定的温度特性,电性能也更好一些。 在高频滤波、抗干扰、电源补偿等电路中可以用作传统铝电解电容器和钽电解电容器的更新换代产品。 铝电解2 一般来说,在电路设计中使用铝电解电容器时需要注意的一些事项:相同容量的铝电解电容器,由于寿命、耐压、封装形式(有表面贴装和引线两种)、尺寸大小、允许偏差、频率及温度 特性等各方面参数不尽相同而分有很多种类,在选型时要确认使用及安装环境,详细查阅数据手册以选择合适的电容器, 注意不要在高温(温度超过最高使用温度)、低温(温度低于最低使用温度)过流(指电流超过额定

14、纹波电流,施加纹波电 流超过额定值后,会导致电容器体过热,容量下降,寿命缩短)、过压(当电容器上所施加电压高于额定工作电压时,电 容器的漏电流将上升,其电性能将在短期内劣化直至损坏)、施加反向电压或交流电压的情况下使用。另外要尽量避免将 铝电解电容器使用于反复多次急剧充放电的电路中,因为当常规电容器被用作快速充电用途,其使用寿命可能会因为容 量下降、温度急剧上升等而缩减。如果电解电容器已放置长期不用,在使用前应先加以一段时间较低的直流电压(低于 额定电压)后再使用。在电路的设计中要考虑电容器的寿命,选用与机器寿命相当的电容器。钽铌电解电容器 钽电解电容器:钽电解电容器按阳极结构的不同分为箔式和

15、钽粉烧结式 2 种,箔式的构造与铝电解相仿,需要量不是很 大;钽粉烧结式产量较大。钽电解电容器与铝电解电容器相比有以下优点:1.正极钽氧化物的化学稳定性比铝氧化膜高,从而保证了钽电解电容器在 长期贮存后仍具有很小的漏电,其额定耐压也比较高;2.钽电解电容器在高温下仍可稳定工作(一般为85到 200摄氏度, 不过要考虑降额使用),且温度升高时,漏电流减小;3.机械强度高;4.体积比铝电解电容器小。钽电解电容器容量从0.1UF到1200uF,额定耐压主要有6.3V、10V、16V、63V、100V、125V、160V几种。性能远优于 铝电解电容器,但价格比较贵。另有铌电解电容器,性能与钽电解电容器

16、基本相同,但体积更小,现用的好像不多了。云母电容器云母电容器:以云母为介质。其特点是损耗小,频率稳定性好,高频特性好;耐高温,温度系数小;电容量精度高,适 宜用于高频电路。云母电容器容量一般较小(几皮法到几十纳法),体积相对较大他电容器双电层电解电容器:它是介于电池和电容器之间的一种特种元件,具有超大容量,被称作超级电容器。双电层电解电容器除有超大容量外,还具有充放电能力强、漏电流小,电荷储存时间长等特点,从而具有电池的特点。但由于等效电阻 大,目前只能应用于直流或低频条件下,常用作瞬时掉电保护电源、闪光灯及信号灯等大电流电源,以及用作低频滤波 延时电路、定时器等。半导体电容器:具有体积小、容量大的特点,粒界层半导体电容器具有压敏电阻特性,电容器两端电压超过临界值时, 其阻值突降,电流剧增,以便吸收异常高的电压。目前半导体电容器的额定电压范围在1250V。玻璃釉电容器:此种电容器的性能可与云母电容器媲美,

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