電容器的種類及構(gòu)造

來源：羅姆半導體社區(qū)

市場上有各種不同類型的電容器，每種電容器都有其自己的一套特性和應(yīng)用。

可用的電容器類型包括在振蕩器或無線電電路中使用的非常小的精密修整電容器，到在高壓功率校正和平滑電路中使用的大功率金屬罐型電容器。

通常針對板之間使用的電介質(zhì)對不同類型的電容器進行比較。像電阻器一樣，也有可變類型的電容器，它們使我們能夠改變其電容值以用于無線電或“頻率調(diào)諧”類型的電路。

商業(yè)類型的電容器由金屬箔制成，金屬箔與石蠟浸漬紙或聚酯薄膜作為介電材料的薄片交織在一起。一些電容器看起來像管，這是因為金屬箔板被卷成圓柱體以形成一個小包裝，并且絕緣電介質(zhì)材料夾在它們之間。

小型電容器通常由陶瓷材料制成，然后浸入環(huán)氧樹脂中進行密封。無論哪種方式，電容器在電子電路中都起著重要的作用，因此這里提供了幾種“更常見”的電容器。

介電電容器

介電電容器通常是可變類型的，如果要調(diào)諧發(fā)射器，接收器和晶體管無線電，則需要連續(xù)改變電容器的容量?？勺兘殡婋娙萜魇嵌喟鍤饷苄偷模哂幸唤M固定板（定子葉片）和一組在固定板之間移動的活動板（轉(zhuǎn)子葉片）。

活動板相對于固定板的位置決定了總電容值。當兩組板完全嚙合在一起時，電容通常最大。高壓型調(diào)諧電容器在極板之間具有相對較大的間距或氣隙，擊穿電壓達到數(shù)千伏。

可變電容器符號

除連續(xù)可變類型外，還提供稱為Trimmers的預(yù)設(shè)類型可變電容器。這些通常是小型設(shè)備，可以借助小型螺絲刀將其調(diào)整或“預(yù)設(shè)”為特定的電容值，并且可用500pF或更小的非常小的電容，并且沒有極性。

薄膜電容器類型

薄膜電容器是所有類型的電容器中最常用的，由相對較大的電容器族組成，不同之處在于其介電性能。這些電容器包括聚酯（聚酯薄膜），聚苯乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，金屬紙，鐵氟龍等。薄膜電容器的容量范圍從5pF到100uF不等，具體取決于電容器的實際類型及其額定電壓。薄膜電容器還具有各種形狀和外殼樣式，包括：

包裹和填充（橢圓形和圓形） –電容器用緊密的塑料帶包裹，兩端用環(huán)氧樹脂填充以密封它們。

環(huán)氧外殼（矩形和圓形） –將電容器裝入模制塑料外殼中，然后用環(huán)氧樹脂填充。

金屬密封（矩形和圓形） –電容器被封裝在金屬管或罐中，并再次用環(huán)氧樹脂密封。

所有上述案例樣式均可在軸向引線和徑向引線中使用。

使用聚苯乙烯，聚碳酸酯或特氟龍作為電介質(zhì)的薄膜電容器有時被稱為“塑料電容器”。塑料薄膜電容器的結(jié)構(gòu)類似于紙薄膜電容器，但使用塑料薄膜代替紙。與浸漬紙相比，塑料薄膜電容器的主要優(yōu)點是它們在高溫條件下運行良好，具有較小的公差，非常長的使用壽命和較高的可靠性。薄膜電容器的示例為矩形金屬化薄膜和圓柱形薄膜和箔類型，如下所示。

徑向引線類型

軸向引線類型

薄膜和箔式電容器由細長的金屬箔薄條制成，將介電材料夾在中間，將其纏繞成緊密的卷，然后密封在紙或金屬管中。

這些類型的膜需要更厚的介電膜以減少膜中撕裂或刺穿的風險，因此更適合于較低的電容值和較大的外殼尺寸。

金屬化箔電容器將金屬化導電膜直接噴涂在電介質(zhì)的每一面上，從而賦予電容器自愈特性，因此可以使用更薄的電介質(zhì)膜。對于給定的電容，這允許更高的電容值和更小的外殼尺寸。薄膜和箔式電容器通常用于更高功率和更精確的應(yīng)用。

陶瓷電容器

陶瓷電容器或碟式電容器通常稱為“ 電容器 ”，是通過在小瓷器或陶瓷盤的兩側(cè)涂銀制成的，然后堆疊在一起制成電容器。對于非常低的電容值，使用大約3-6mm的單個陶瓷盤。陶瓷電容器具有較高的介電常數(shù)（High-K），并且可以使用，因此可以在較小的物理尺寸下獲得相對較高的電容。

它們在電容上隨溫度表現(xiàn)出很大的非線性變化，因此，由于它們也是非極化器件，因此被用作去耦或旁路電容器。陶瓷電容器的值范圍從幾微微法拉到一或兩個微法拉（μF），但其額定電壓通常很低。

陶瓷電容器的主體上通常印有一個3位數(shù)字的代碼，以標識其以皮法拉為單位的電容值。通常，前兩位數(shù)字表示電容器的值，而第三位數(shù)字表示要添加的零的數(shù)量。例如，帶有標記103的陶瓷圓盤電容器會以微微法拉表示10和3個零，相當于10,000 pF或10nF。

同樣，數(shù)字104將以微微法拉表示10和4個零，這等于100,000 pF或100nF，依此類推。因此，在陶瓷電容器的圖像上方，數(shù)字154表示微微法拉中的15和4個零，相當于150,000 pF或150nF或0.15μF。有時使用字母代碼表示其公差值，例如：J = 5％，K = 10％或M = 20％等。

電解電容器

當需要非常大的電容值時，通常使用電解電容器。在這里，不是將極薄的金屬膜層用于其中一個電極，而是使用呈果凍或糊狀的半液體電解質(zhì)溶液作為第二電極（通常是陰極）。

電介質(zhì)是非常薄的氧化物層，其在生產(chǎn)中以電化學方式生長，膜的厚度小于十微米。該絕緣層很薄，以致于由于板之間的距離d非常小，可以以較小的物理尺寸制造具有大電容值的電容器。

大多數(shù)電解類型的電容器都是極化的，也就是說，施加到電容器端子的直流電壓必須具有正確的極性，即，對正極端子為正，對負極端子為負，因為不正確的極化會破壞絕緣氧化層可能會造成永久性損壞。

所有極化電解電容器的極性均清楚地標有負號，以指示負極端子，并且必須遵循該極性。

電解電容器通常由于其大電容和小尺寸而用于直流電源電路中，以幫助降低紋波電壓或用于耦合和去耦應(yīng)用。電解電容器的一個主要缺點是其相對較低的額定電壓，并且由于電解電容器的極化，因此不能在交流電源上使用它們。電解通常有兩種基本形式：鋁電解電容器和鉭電解電容器。

電解電容器

1.鋁電解電容器

鋁電解電容器基本上有兩種類型，即普通箔類型和蝕刻箔類型。氧化鋁膜的厚度和高擊穿電壓使這些電容器的尺寸具有非常高的電容值。

電容器的箔片被直流電流陽極化。該陽極氧化工藝設(shè)置了板材的極性，并確定了板材的哪一側(cè)為正，哪一側(cè)為負。

蝕刻箔類型與普通箔類型的不同之處在于，對陽極箔和陰極箔上的氧化鋁進行了化學蝕刻，以增加其表面積和介電常數(shù)。與等價的普通箔類型相比，這提供了更小的電容器，但與普通箔相比，它具有不能承受高直流電流的缺點。而且它們的公差范圍非常大，最高可達20％。鋁電解電容器的典型電容值范圍為1uF至47,000uF。

蝕刻箔電解最適合用于耦合，直流阻斷和旁路電路，而普通箔類型更適合用作電源中的平滑電容器。但是鋁電解是“極化”設(shè)備，因此反轉(zhuǎn)導線上的施加電壓將導致電容器內(nèi)的絕緣層與電容器一起被破壞。但是，如果損壞很小，則電容器中使用的電解質(zhì)有助于修復損壞的極板。

由于電解質(zhì)具有使受損的板自愈的特性，因此它還具有使箔板再陽極化的能力。由于可以反向進行陽極氧化工藝，因此，如果電容器以相反極性連接，則電解質(zhì)具有從箔上去除氧化物涂層的能力。由于電解質(zhì)具有導電能力，因此如果除去或破壞了氧化鋁層，電容器將允許電流從一個極板流到另一個極板，從而破壞電容器，因此請注意。

2.鉭電解電容器

鉭電解電容器和鉭珠有濕式（箔式）和干式（固體）電解兩種類型，其中最常見的是干式或固態(tài)鉭。固態(tài)鉭電容器使用二氧化錳作為第二端子，其物理尺寸小于等效鋁電容器。

氧化鉭的介電性能也比氧化鋁的介電性能好得多，具有較低的泄漏電流和更好的電容穩(wěn)定性，這使其適用于阻塞，旁路，去耦，濾波和定時應(yīng)用。

同樣，鉭電容器雖然是極化的，但與鋁型電容器相比，可以容忍連接到反向電壓，但其額定工作電壓要低得多。固態(tài)鉭電容器通常用于交流電壓比直流電壓小的電路中。

但是，某些鉭電容器類型包含兩個電容器，一個電容器成負極連接，從而形成一個“非極化”電容器，用于低壓交流電路中作為非極化設(shè)備。通常，正極引線在電容器主體上通過極性標記標識，鉭珠電容器的主體為橢圓形幾何形狀。電容的典型值范圍為47nF至470uF。

鋁和鉭電解電容器

電解電容器由于其低成本和小尺寸而被廣泛使用，但是有三種簡單的方法可以破壞電解電容器：

過電壓 – 電壓過高會導致電流通過電介質(zhì)泄漏，從而導致短路。

極性反接 –反向電壓會導致氧化層自毀并造成故障。

過熱 –過多的熱量會使電解槽變干，并縮短電解電容器的壽命。

在下一篇有關(guān)電容器的文章中，我們將研究一些主要特性，以表明電容器不僅具有電壓和電容的特性。

審核編輯 黃昊宇