电容器与电容元件

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1、电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。定义1：电容 器，顾名思义，是“装电的容器”是一种容纳电荷的器件。电容器是电子设备 中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波， 调谐回路，能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相 隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。电容与电容器不同。电容为基本物理量，用字母C表示，单位为法拉，符 号F。通用公式C=Q/U平行板电容器专用公式：板间电场强度E=U/d，电容器电 容决定式C=sS/4n kd作用在直流电路中，电容器是相当于断路的。电容器是一种能够储藏电荷的元件， 也是最常用的电子元件之一。

2、这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘 电介质（包括空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由 于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超 过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相 对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称 这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在 中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的， 可以被当做绝缘体看。但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。 而电容器充放

3、电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这 个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过电场的形式在电容器间通过 的。在中学阶段，有句话，就叫通交流，阻直流，说的就是电容的这个性质。电容的作用：1）旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化， 降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行 放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在 通过大电流毛刺时的电压降。2）去耦去耦，又称解耦。从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的

4、负载。 如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变， 在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源 电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这 种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就 是所谓的“耦合”。去耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互 间的耦合干扰，在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合 的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗 泄防途径。高频旁路

5、电容一般比较小，根据谐振频率一般取O.lyF、O.OlyF等； 而去耦合电容的容量一般较大，可能是10pF或者更大，依据电路中分布参数、 以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而 去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们 的本质区别。3）滤波从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也 越高。但实际上超过1吓 的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频 率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电 容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低 频。电容越大低

6、频越容易通过。具体用在滤波中，大电容ClOOOpF）滤低频，小 电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作冰塘”。由于电容的两端 电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水 塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流 的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的 过程。4）储能储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至 电源的输出端。电压额定值为40450VDC、电容值在220150 OOOpF之间的 铝电解电容器是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联 或其组

7、合的形式，对于功率级超过10KW的电源，通常采用体积较大的罐形螺 旋端子电容器。电容器既然是一种储存电荷的“容器”，就必然会有个“容量”大小的问题。为 了衡量电容器储存电荷的能力，于是确定了电容量这个物理量。大家知道，电容 器必须在外加电压的作用下才能储存电荷。不同的电容器在电压作用下储存的电 荷量也可能很不相同。为此国际上统一规定，给电容器外加1伏特直流电压时， 它所能储存的电荷量，为该电容器的电容量，用字母C表示。电容量的基本单 位为法拉。在1伏特直流电压作用下，如果电容器储存的电荷为1库仑，电容量 就被定为1法拉，法拉用符号F表示。在实际应用中，电容器的电容量往往比1 法拉小得多，常用较

8、小的单位，如微法（吓）、皮法（pF）等，它们的关系是：1微 法等于百万分之一法拉；1皮法等于百万分之一微法，即1 法拉(F)=1000000 微法F)1 微法F)=1000000 皮法(pF)电感是闭合回路的一种属性，是一个物理量。当线圈通过电流后，在线圈中 形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这种电流 与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利（H） ”，以美 国科学家约瑟夫亨利命名。电感是闭合回路的一种属性，即当通过闭合回路的电流改变时，会出现电动 势来抵抗电流的改变。这种电感称为自感（self-inductance）,是闭合回路自己本 身的属性。

9、假设一个闭合回路的电流改变，由于感应作用而产生电动势于另外一 个闭合回路，这种电感称为互感（m utual inductance）。自感当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化 时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动 势（感生电动势）（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。互感两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线 圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合 的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。电感器用绝缘导线绕制的各种线圈称为电感。用导线绕成一匝或多匝以产生 一

10、定自感量的电子元件，常称电感线圈或简称线圈。为了增加电感量、提高Q 值并缩小体积，常在线圈中插入磁芯。在高频电子设备中，印制电路板上一段特 殊形状的铜皮也可以构成一个电感器，通常把这种电感器称为印制电感或微带 线。在电子设备中，经常可以看到有许多磁环与连接电缆构成一个电感器（电缆 中的导线在磁环上绕几圈作为电感线圈），它是电子电路中常用的抗干扰元件， 对于高频噪声有很好的屏蔽作用，故被称为吸收磁环，由于通常使用铁氧体材料 制成，所以又称铁氧体磁环（简称磁环）。最原始的电感器是1831年英国M.法 拉第用以发现电磁感应现象的铁芯线圈。1832年美国的J.亨利发表关于自感应 现象的论文。人们把电感

11、量的单位称为亨利，简称亨。19世纪中期，电感器在 电报、电话等装置中得到实际应用。1887年德国的H.R.赫兹，1890年美国N. 特斯拉在实验中所用的电感器都是非常著名的，分别称为赫兹线圈和特斯拉线 圈。电感可由电导材料盘绕磁芯制成，典型的如铜线，也可把磁芯去掉或者用铁磁性材料代替。比空气的磁导率高的芯材料可以把 磁场更紧密的约束在电感元件周围，因而增大了电感。电感有很多种，大多以外 层瓷釉线圈（enamel coated wire ）环绕铁素体（ferrite）线轴制成，而有些防护 电感把线圈完全置于铁素体内。一些电感元件的芯可以调节。由此可以改变电感 大小。小电感能直接蚀刻在PCB板上，

12、用一种铺设螺旋轨迹的方法。小值电感 也可用以制造晶体管同样的工艺制造在集成电路中。在这些应用中，铝互连线被 经常用做传导材料。不管用何种方法，基于实际的约束应用最多的还是一种叫做 “旋转子”的电路，它用一个电容和主动元件表现出与电感元件相同的特性。用于 隔高频的电感元件经常用一根穿过磁柱或磁珠的金属丝构成在电路中，当电流流过导体时，会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大 小就是电感，电感的定义式L=phi/i （即9/I），单位是韦伯电感是衡量线圈 产生电磁感应能力的物理量。给一个线圈通入电流，线圈周围就会产生磁场，线圈就有磁通量通过。通入线圈 的电源越大，磁场就越强，通过线圈的磁通量就越大。

13、实验证明，通过线圈的磁 通量和通入的电流是成正比的，它们的比值叫做自感系数，也叫做电感。如果通过线圈的磁通量用申表示，电流用I表示，电感用L表示，那么L= 9/I电感的单位是亨（H）,也常用毫亨（mH）或微亨（uH ）做单位lH=1000mH， lH=1000000uH。电感只能对非稳恒电流起作用，它的特点两端电压正比于通过他的电流的瞬 时变化率（导数），比例系数就是它的“自感”电感起作用的原因是它在通过非稳 恒电流时产生变化的磁场，而这个磁场又会反过来影响电流，所以，这么说来， 任何一个导体，只要它通过非稳恒电流，就会产生变化的磁场，就会反过来影响 电流，所以任何导体都会有自感现象产生在主板

14、上可以看到很多铜线缠绕的线圈，这个线圈就叫电感，电感主要分为 磁心电感和空心电感两种，磁心电感电感量大常用在滤波电路，空心电感电感量 较小，常用于高频电路。电感的特性与电容的特性正好相反，它具有阻止交流 电通过而让直流电顺利通过的特性。电感的特性是通直流、阻交流，频率越高， 线圈阻抗越大。电感器在电路中经常和电容一起工作，构成LC滤波器、LC振 荡器等。另外，人们还利用电感的特性，制造了阻流圈、变压器、继电器等。【电感器的种类】按照外形，电感器可分为空心电感器（空心线圈）与实心电感器（实心线圈）。按照工作性质，电感器可分为高频电感器（各种天线线圈、振荡线圈）和低频 电感器（各种扼流圈、滤波线圈等）。按照封装形式，电感器可分为普通电感器、色环电感器、环氧树脂电感器、贴片电感器等。按照电感量，电感器可分为固定电感器和可调电感器。电感的作用：通直流，阻交流 通直流:所谓通直流就是指在直流电路中，电感 的作用就相当于一根导线,不起任何作用阻交流:在交流电路中，电感会有阻抗, 即XL,整个电路的电流会变小，对交流有一定的阻碍作用