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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。Diodecapacitor-HYPERLINK/207288.html晶体二极管的分类晶体二极管的分类一、根据构造分类半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。与PN结不可分割的点接触型和肖特基型,也被列入一般的二极管的范围内。包括这两种型号在内,根据PN结构造面的特点,把晶体二极管分类如下:1、点接触型二极管点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后,再通过电流法而形成的。因此,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。但是,与面结型相比较,点接触型二极管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于
2、大电流和整流。因为构造简单,所以价格便宜。对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言,它是应用范围较广的类型。2、键型二极管键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而形成的。其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。与点接触型相比较,虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加,但正向特性特别优良。多作开关用,有时也被应用于检波和电源整流(不大于50mA)。在键型二极管中,熔接金丝的二极管有时被称金键型,熔接银丝的二极管有时被称为银键型。3、合金型二极管在N型锗或硅的单晶片上,通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。正向电压降小,适于大电流整流。因其PN结反向时静电容量大,所以
3、不适于高频检波和高频整流。4、扩散型二极管在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片表面的一部变成P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。最近,使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。5、台面型二极管PN结的制作方法虽然与扩散型相同,但是,只保留PN结及其必要的部分,把不必要的部分用药品腐蚀掉。其剩余的部分便呈现出台面形,因而得名。初期生产的台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成的。因此,又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来说,似乎大电流整流用的产品型号很少,而小电流开关用的产品型号却很多。6、平面型二极管在半导体单晶片(主要地是N型硅单晶片
4、)上,扩散P型杂质,利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。因此,不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。由于半导体表面被制作得平整,故而得名。并且,PN结合的表面,因被氧化膜覆盖,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。最初,对于被使用的半导体材料是采用外延法形成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用的型号很少,而作小电流开关用的型号则很多。7、合金扩散型二极管它是合金型的一种。合金材料是容易被扩散的材料。把难以制作的材料通过巧妙地掺配杂质,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。此法适用
5、于制造高灵敏度的变容二极管。8、外延型二极管用外延面长的过程制造PN结而形成的二极管。制造时需要非常高超的技术。因能随意地控制杂质的不同浓度的分布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。9、肖特基二极管基本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的接触面上,用已形成的肖特基来阻挡反向电压。肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右。其特长是:开关速度非常快:反向恢复时间trr特别地短。因此,能制作开关二极和低压大电流整流二极管。二、根据用途分类1、检波用二极管就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA
6、的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。2、整流用二极管就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,工作频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分AX共22档。分类如下:硅半导体整流二极管2CZ型、硅桥式整流器QL型、用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。3、限幅用二极管大多数
7、二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。4、调制用二极管通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。5、混频用二极管使用二极管混频方式时,在50010,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。6、放大用二极管用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量
8、放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。7、开关用二极管有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。8、变容二极管用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂
9、商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压,使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。9、频率倍增用二极管对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二
10、极管的工作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。10、稳压二极管是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成许多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的产品。工作在反向击穿状态,硅材料制作,动态
11、电阻RZ很小,一般为2CW型;将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。11、PIN型二极管(PINDiode)这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。PIN中的I是本征意义的英文略语。当其工作频率超过100MHz时,由于少数载流子的存贮效应和本征层中的渡越时间效应,其二极管失去整流作用而变成阻抗元件,并且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时,本征区的阻抗很高;在直流正向偏置时,由于载流子注入本征区,而使本征区呈现出低阻抗状态。因此,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路
12、中。12、雪崩二极管(AvalancheDiode)它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是栾的:利用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现负阻效应,从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。13、江崎二极管(TunnelDiode)它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应具备如下三个条件:费米能级位于导带和满带
13、内;空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比(IPPV),其中,下标P代表峰;而下标V代表谷。江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路中。14、快速关断(阶跃恢复)二极管(StepRecovaryDiode)它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是:在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而形成自助电场。由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结附近具有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个存贮时
14、间后才能降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃恢复二极管的自助电场缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。15、肖特基二极管(SchottkyBarrierDiode)它是具有肖特基特性的金属半导体结的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,
15、它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属绝缘体半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。16、阻尼二极管具有较高的反向工作电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。17、瞬变电压抑制二极管TVP管,对电路进行快速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W5000W)和电压(8.2V200V)分类。18、双基极二极管(单结晶体管)两个基极,一个发射极的三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它具有频率易调、温度稳定性好等优点。19、发光二极管用磷化镓、磷砷化镓材料制成,体积小,正
16、向驱动发光。工作电压低,工作电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。三、根据特性分类点接触型二极管,按正向和反向特性分类如下。1、一般用点接触型二极管这种二极管正如标题所说的那样,通常被使用于检波和整流电路中,是正向和反向特性既不特别好,也不特别坏的中间产品。如:SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。2、高反向耐压点接触型二极管是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产品。使用于高压电路的检波和整流。这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。在点接触型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗材料二极管,其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。3、高反向电阻
17、点接触型二极管正向电压特性和一般用二极管相同。虽然其反方向耐压也是特别地高,但反向电流小,因此其特长是反向电阻高。使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中,就锗材料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等属于这类二极管。4、高传导点接触型二极管它与高反向电阻型相反。其反向特性尽管很差,但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,能够得到更优良的特性。这类二极管,在负荷电阻特别低的情况下,整流效率较高。HYPERLINK/207274.html石英震荡器石英震荡器石英晶体振荡器是目前精确度和稳定度最高的振荡器,广泛应用于全球
18、定位系统(GPS)和移动通信等各种系统中。石英晶体振荡器是由品质因素极高的谐振器(石英晶体振子)和振荡电路组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子结构及电路形式等因素共同决定了振荡器的性能。国际电工委员会(IEC)将石英晶体振荡器分为4类:即普通晶体振荡器(SPXO)、电压控制式晶体振荡器(VCXO)、温度被偿式晶体振荡器(TCXO)、电压控制式晶体振荡器(OCXO)。当前石英晶体振荡器的发展,不仅表现在系列品种的增加和市场需求量的增长方面,而且体现在产品技术创新上。技术方面主要有以下几点:a.小型化、薄型化和片式化为满足以移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短、小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统
19、的裸金属外壳向覆塑料金属和陶瓷封装转变,近年来TCXO器件平均缩小了30多倍,有的近100倍。采用SMD封装的TCXO的厚度不足2mm,53mm尺寸的器件已经上市。在几种主要类型的石英晶体振荡器中,TCXO的体积缩小最明显,其次是VCXO。石英晶体振荡器体积的进一步缩小,使得晶体振子的频率可变范围变小,并使温度被偿困难化。同时,片式封装的回流焊作业至少要在240下一直持续约10秒钟,如不采取局部散热措施,很难使石英晶体振子的频率偏移量控制在0.510-6范围内,需要说明的是:此类器件远未进入微型化的极限,体积的进一步缩小仍有一定的余量。b.高精度与高稳定化移动通信技术的发展之所以能使石英晶体振
20、荡器焕发出勃勃生机,关键在于其具有很高的频率精度和稳定度,目前即使是无补偿式的晶体振荡器,其总精度也能达到25ppm。在TCXO、VCXO和OCXO三种类型的器件中,OCXO的频率稳定度最高,面VCXO的频率稳定度则相对稍许逊色一些。在070范围内,VCXO的频率稳定度一般为0.00015ppm。VCXO主流产品的频率稳定度大多控制在25ppm以下,频率调整范围可达25100ppm,老化率低于2ppm/年。目前,OCXO产品的一般水平是:频率稳定度在0.001ppm(-2060),年老化率低于0.05ppm。虽然OCXO体积较大,但在精密频率计数器、频谱及网络分析仪、基站及导航等领域中仍被广泛
21、应用。c.低噪声,高频化在全球定位系统(GPS)中是不允许频率颤抖的,相位噪声则是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。对OCXO器件来说,GPS系统往往要求其具有较高的抑制相位噪声的能力。这使得OCXO主流产品的相位噪声性能有了很大改善。目前除VCXO外,其它类型的晶体振荡器的最高输出频率一般不过200MHz。目前,提高VCXO振荡频率主要依靠石英晶体SAW谐振器、变容二极管、串联电感器及放大器组成的压控SAW振荡器(VCSO)来完成。在GSM和PDC等移动电话所有的振荡器中,频率较高的是UCV4系列压控振荡器(VCO),其频率范围为6501700MHz,电源电压为2.23.3V,工作电流为81
22、0mA。d.低功耗,启动快不同类型的石曲晶体振荡器的工作电压不同,但应尽可能的采用3.3V的电源电压。低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势,目前很多TCXO和VCXO产品的电流损耗不超过2mA。石英晶体振荡器在快速启动技术方面也取得了突破性进展。日本精工、爱普生公司生产的VG-2320SC型VCXO石英晶体振荡器在0.1ppm规定值范围内,其频率稳定时间小于4ms。在1ms以内输出振荡信号的振幅可达到额定值的90%.日本东京陶瓷公司生产的表面贴装TCXO,在振荡启动4ms后,其幅值可达到额定值的90%。OAK公司的1025MHz的OCXO等产品则可在5分钟的预热时间内达到0.01ppm的稳定度
23、。此外,目前绝大多数石英晶体振荡器的输出逻辑与TTL、高速CMOS(HCMOS)或TTL/HCMOS兼容,因而提高了器件的适应性和设计的灵活性。1.2石英晶体滤波器单片晶体滤波器(MCF)是在石英基片表面配置若干金属电极而构成的带通和带阻滤波器。它利用压电效应的能陷理论来选择电极振子的几何尺寸、返回频率和电极振子间矩,以控制超声波的声学耦合,从而达到滤波的目的。其特点是频率选择度十分陡峭、损耗低、稳定性好、阻带衰减高,现已在移动通信设备中大量使用,是必不可少的初级中频滤波器,对提高整机灵敏度和抗干扰能力具有重要作用。国外MCF产品实用化水平为:中心频率为几MHz150MHz,带宽0.0010.
24、1%,频道间隔12.525kHz,最小封装尺寸为883.2mm,重量为0.4g。MCF目前的发展方向集中在开发新型压电材料、扩展带宽、减少带内延时波动、增大带外衰减、扩充和提高中频点和线性度并使封装尺寸进一步小型化和片式化。2石英晶体元器件的应用领域石英晶体元器件主要用于通信、计算机、彩色电视机、钟表、音像制品、其它家用电器、电子玩具、医用电子设备、汽车电子、广播电视设备以及仪器仪表等各个方面。2.1通信石英晶体元器件可大量用于电话终端机、程控交换机、移动电话、无线电话、传呼机、传真机、无线通信、微波通信、卫星通信、通信海缆工程和通信地缆工程。近几年来移动通信作为中国信息产业的支柱产业得到了高
25、速发展,据统计,1993年中国的移动电话用户为1300万户,到1998年底已发展到2498万户,2000年已达到5000万以上,2001年,中国的移动电话用户将达到2亿。而每部电话需要三种石英晶体产品,即温度晶振、石英晶体元件及单元片晶体滤波器,因此石英晶体元器件的微型化和片式化将大大促进单机的小型化发展。目前中国蜂窝移动通信市场大部分被外国公司占领,而这些外国公司的基础元器件也都是从外国直接采购的,其整机的国产化率比较低,国家每年要花费大量的外汇从国外进口基础晶体元器件。2.2计算机石英晶体元器件可大量用于各类大中型计算机,尤其在微机及其周边设备中用量更大。一台多媒体微机大约使用10只晶体元
26、器件。在打印机、调制解调器、扫描仪中都要用到晶体元器件。2.3钟表屏蔽机箱上绝不允许有导线直接穿过。当导线必须穿过机箱时,一定要使用适当的滤波器,或对导线进行适当的屏蔽。干扰抑制滤波技术滤波技术的基本用途是选择信号和抑制干扰,为实现这两大功能而设计的网络都称为滤波器。通常按功用可把滤波器分为信号选择滤波器和电磁干扰(EMI)滤波器两大类。信号选择滤波器是以有效去除不需要的信号分量,同时是对被选择信号的幅度相位影响最小的滤波器。电磁干扰滤波器是以能够有效抑制电磁干扰为目标的滤波器。电磁干扰滤波器常常又分为信号线EMI滤波器、电源EMI滤波器、印刷电路板EMI滤波器、反射EMI率波器、隔离EMI滤
27、波器等几类。线路板上的导线是最有效的接收和辐射天线,由于导线的存在,往往会使线路板上产生过强的电磁辐射。同时,这些导线又能接受外部的电磁干扰,使电路对干扰很敏感。在道线上使用信号滤波器是一个解决高频电磁干扰辐射和接收很有效的方法。脉冲信号的高频成分很丰富,这些高频成分可以借助导线辐射,使线路板的辐射超标。信号滤波器的使用可使脉冲信号的高频成分大大减少,由于高频信号的辐射效率较高,这个高频成分的减少,线路板的辐射将大大改善。电源线是电磁干扰传入设备和传出设备主要途径。通过电源线,电网上的干扰可以传入设备,干扰设备的正常工作。同样,设备的干扰也可以通过电源线传导电网上,对网上其他设备造成干扰。为了
28、防止这两种情况的发生,必须在设备的电源入口处安装一个低通滤波器,这个滤波器只容许设备的工作频率(50Hz,60Hz,400Hz)通过,而对较高频率的干扰有很大的损耗,由于这个滤波器专门用于设备电源线上,所以称为电源线滤波石英晶体元器件进入钟表导致了钟表业的一次革命,它使时钟精度提高了几十倍,而又使价格和成本大幅度下降,从而使钟表业得到空前普及和发展。2.4家用电器石英晶体元件在彩色电视接收机上的主要用途是用于副载频恢复振荡器、计时、制式转换和遥控。在音像制品方面主要用于录像机、摄像机、VCD、DVD、CD、数字像机和数字收音机等。其它家用电器如电冰箱、微波炉、电饭锅、洗衣机、空调等都使用晶体计
29、时。另外,石英晶体元器件还可用于电子玩具:如电子游戏机、对讲机、遥控器等。2.5汽车电子在汽车电子方面,石英晶体元器件主要用于汽车导向、功能控制、电子地图、电子定位仪和汽车音响系统。2.6医用电子仪器在心脏起搏器、CT机、核磁共振仪、血压计等医用电子仪器仪表中,也要大量使用石英晶体元器件。2.7其它石英晶体具有很高的频率稳定性,同时对温度和力也很敏感,采用石英晶体的测温计的温度分辩率可达到百分之一的摄氏度。由于石英晶体对力的敏感更为特殊,因此,采用石英晶体的力学测量仪器既可以监测地壳的巨大应力,又可测出室内烟尘微粒的重量。3石英晶体元器件的市场需求随着电子信息产业的飞速发展和电子整机的小型化、
30、高性能的发展趋势,石英晶体元器件的市场需求量还将快速增长。对高档MCF单片晶体滤波器和TCXO温度被偿晶体振荡器的需求量将更大,而HC-49U/S型产品,因而受到世界的极大关注,应用这些产品的重要意义越来越被各企业所认识。目前全世界电子市场对石英晶体元器件的总需求量约为55亿只,年增长率为10%。在晶体的微型化与表面贴装发展方面,1996年,晶体的石英晶体元器件的片式化率已达27%,片式TCXO温度补偿晶体元器件已进入市场。目前表面安装的ICXO温度补偿晶体元器件和VCSO压控晶体元器件已大量上市,日本、菲律宾及中国的台湾、香港等国家和地区都已有此类产品的供应。中国是一个迅速发展的国家。产业结
31、构正在从劳动密集型向技术型转变。但国内的晶体行业还比较落后,虽然年产量不小,但分布散乱,规模小,档次低,难以满足石英晶体元器件市场的要求。1988年我国压电晶体元器件年产量已达4900万只,人造水晶158吨,销售额10638万元,利润2631万元,出口创汇679万美元。到1997年,晶体元器件的产量为13亿只,人造水晶约1000吨,销售额约17亿元,出口创汇18000万美元,比1988年分别增长26倍、6.3倍、15倍、26倍。我国石英晶体元器件的产量约为日本产量的一半,在亚洲居第二位。目前国内市场对石英晶体元器件的年需求量约1316亿只,年增长率近20%,国内生产的石英晶体元器件的出口量约占
32、总量的7080%.我国石英体元器件需求量近年来增幅较大,但价格下滑较快,普通低档晶体元件价格已经降到接近产品成本的水平。晶体元器件的价格取决于类型和性能指标,其价格从高到低的大体排序为:石英晶体元器件、SMD、UM系列、49/US、49/U。目前我国市场供应较多的SMD石英晶体元器件是市场大量需求的产品,也是今后我国石英晶体元器件的主要发展方向。HYPERLINK/207260.html电解电容电容器(capacitor)在音响组件中被广泛运用,滤波、反交连、高频补偿、直流回授.随处可见。但若依功能及制造材料、制造方法细分,那可不是一朝一夕能说得明白。所以缩小范围,本文只谈电解电容,而且只谈电
33、源平滑滤波用的铝质电解电容。每台音响机器都要吃电源除了被动式前级,既然需要供电,那就少不了滤波这个动作。不要和我争,采用电池供电当然无必要电源平滑滤波。但电池充电电路也有整流及滤波,故滤波电容器还是会存在。我们现在习用的滤波电容,正式的名称应是:铝箔干式电解电容器。就我的观察,除加拿大SonicFrontiers真空管前级,曾在高压稳压线路中选用PP塑料电容做滤波外,其它机种一概都是采用铝箔干式电解电容;因此网友有必要对它多做了解。面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器,你首先想到的会是什么?容量?耐压?电容器的封装外皮上一定有容量标示,那是指静电容量;也一定有耐压标示,那是指工作电压或额
34、定电压。工作电压(workingvoltage)简称WV,为绝对安全值;若是surgevoltage(简称SV或Vs),就是涌浪电压或崩溃电压;,超过这个电压值就保证此电容会被浪淹死小心电容会爆!根据国际IEC384-4规定,低于315V时,Vs=1.15Vr,高于315V时,Vs=1.1Vr。Vs是涌浪电压,Vr是额定电压(ratedvoltage)。电容器的电荷能量是以QCV来表示,Q是库伦,C是静电容量,V是电压;故当电压值不变时,加大静电容量就能增高电荷能量。请注意,电容器的容量单位应是F(farad),可是因计量太高造成数值偏低,故多改用F,1F=一百万F。国外也有用mF表示F,其实
35、mF不十分贴切,但机械式打字机上没有键,故用m代表micro。有了静电容量及工作耐压两个参数,若你正在选购电容,接下来你会考虑什么?直觉上是价钱。嗯,这个参数很重要,而且数值愈低愈佳。也有人先想到品牌,并坚持日本货打死不用还存着八年抗战情结?美国货也仅能排第二,瑞典或德国制造的才能排第一。嗯,这个参数也很重要。但既然谈到品牌,那就不能忽略系列型号;因为一个制造厂会生产许多不同系列的产品,系列不同,品质及价格就会不同。OK,我们先整理一下,有关电源平滑滤波电容器的参数已知有:静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列。不应该只有小猫两三只,外型尺寸也应该很重要,因为与它相关的有重
36、量及接脚型态,snap-in是插焊PC板式,screw是锁螺丝式。至于重量,同容量同耐压,但品牌不同的两个电容做比较,重量一定不同;而外型尺寸更与机箱规划有关。有些电容不是全圆型,有点像是多角型,Philips、BHC都有这种看起来似乎很高级的系列。现在我们再整理一下,加上重量、外型尺寸、接脚型态已有九个参数。外皮颜色?这是谁提出来的?很妙。因白色、黑色、蓝色塑胶封装都有厂商在用,它有时也具有某些意义,例如日规黑底金字常代表高级foraudio音响级电容。仅凭外观还能想到哪些?制造日期,9627就是1996年第27周出厂;近年来日制电容似乎逐渐有意省略制造日期的标示。但外皮颜色及文字印刷不直接
37、与品质有关,故仅加上制造日期参数。还有,别忘了适用工作温度,因为105度C比85度C更适用于真空管机。若机器要摆在南极,最好选耐负55度C的品种。容量误差也别遗漏,当采多颗并联,为求得单只特性均匀,误差当然是愈低愈佳。现在再加上工作温度及容量误差,咱们手上已有12个参数,对电容器应有三成以上了解。请别会错意,电容的工作温度不是指环境或表面温度不管几度,封装塑胶外皮都是一样,它是指铝箔工作温度,所以装管机选用85度C品种也绝对OK,只要将电容器远离管仔就一定安全。可是真正有关电容器品质的几个重要参数,却都只存在原厂规格书中,完全不会显露在成品封装外皮上,而这些重要参数才是本文谈论的重点。散逸因数
38、损失角散逸因数dissipationfactor(DF)存在于所有电容器中,有时DF值会以损失角tan表示。想想,损失角,既有损失,当然愈低愈好。塑料电容的损失角很低,但铝电解电容就相当高。DF值是高还是低,就同一品牌、同一系列的电容器来说,与温度、容量、电压、频率.都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。举实例做说明,同厂牌同系列的10000F电容,耐压80V的DF值一定比耐压63V的低。所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者,不是没有道理。此外温度愈高DF值愈高,频率愈高DF值也会愈高。但许多电容器制造厂,在规格书上常不注明散逸因数DF值,因为数值甚高很难看。以瑞典RIFA为例,其蓝色
39、PHE-420系列是MKP塑料电容,它的DF值最低是0.00005/最高是0.0008。但白色顶级PEH169系列铝质电解电容,就未标示损失角规格。若真注明DF值,可能会是1.0000,小数点是在1的后面。漏.漏电流哇!漏电!最好没有。可是没办法,铝电解电容在工作时一定会产生漏电流。漏电流(leakagecurrent)当然要低,它的计算公式大致是:IKCV。漏电流I的单位是A,K是常数,例如是0.01或0.03,每家制造厂会选择不同的常数。但不论如何,电容器容量愈高,漏电流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法,这个漏电流也请考虑在内。从计算式可得知额定电压愈高,漏电流也愈大,因此降低工
40、作电压亦可降低漏电流。但降低电容器的漏电流并不容易,低漏电流lowleakagecurrent-LL系列价格高昂,我曾向国内厂商订制一批低漏电流LL系列电容,价格比许多进口电容还贵。漏电流规格,铝电解电容就比钽电解电容差许多,钽质电容也有干式及湿式两种,不过它的容量及耐压都较低。除特别定制外,面对一般品,想要降低它的漏电流可设法提高Vs对Vr的比值。Vs是涌浪电压,其值当然比Vr额定电压高,但施加电压(真正的工作电压)还应该比Vr低,例如取Vr的90;找高耐压品种可说是完全正确。等效串联电阻ESR一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗,比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感这就
41、是容抗的基础。电容器提供电容量,要电阻干嘛?故ESR及ESL也要求低.低;但lowESR/lowESL通常都是高级系列。ESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度.都有关,当额定电压固定时,容量愈大ESR愈低。有人习用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗,其理论是电阻并联阻值降低。但若考虑电容接脚焊点的阻抗,以小并大,不见得一定会有收获。反过来说,当容量固定时,选用高WV额定电压的品种也能降低ESR;故耐压高确实好处多多。频率的影响:低频时ESR高,高频时ESR低;当然,高温也会造成ESR的提升。串联等效电阻ESR的单位是m,高级系列电容常是lowESR及lowESL。若比较低内阻及低漏
42、电流两种特性,则低内阻容易达成,故标示lowESR的电容倒很常见。ESR与损失角有关联,ESRtan/(Cs),Cs是电容量。有时电容器规格上会有Z,它与ESR的意义不同,但Z的计算示与ESR有关,同时也考虑到容抗及感抗,是真正的内阻。刚才提到电容的ESR单位是m,那是指大电容,若是220F小容量电容,其ESR单位就不是m而是。何种电容器的ESR最低?答案只有一个:Sanyo的OS有机半导体电容!涟波电流Irac前面谈到的散逸因数DF-损失角tan、漏电流、ESR-串联等效电阻.等,其值都是愈低愈好,但现在要提的涟波电流ripplecurrent却是愈高愈好。特别是现在都特别讲究后级扩大机要有
43、大电流输出,电源平滑滤波电容器的涟波电流Irac(或Iac)就显得格外突出。涟波电流Irac的标示至少应有低频及高频工作时两种规格数字,低频大约是以120Hz做标准,高频大概是以10KHz做标准,但不同制造厂商可能会有略微的差别。涟波电流与频率刚好成正比,因此低频时涟波电流也比较低。可是对我们音响迷来说,低频段的Irac值才是重要。所以在采购电容器时,涟波电流数字高低是极为重要的依据。在一般状况下,同品牌时,锁螺丝式电容的涟波电流通常比snap-in插PC板式来得高。曾经有一种说法:RIFA的10000F相当于其它厂牌15000F,因为大部份日制电容的涟波电流都不高,而RIFA又特别高,故好象
44、可以一个当两个用。德国Siemens、英国BHC电容,在Irac这项特性上也常优于日制品。就笔者所知,Irac最大的电容,是SiemensSIKOREL系列电容为最高,6800F/63V就高达20A!若是小容量电容,Irac最大的是SanyoOS电容。就后级扩大机的动作来说,很多人会认定低频时吃电流。有个方法可以试:以电表直流电压-DCV最低档量任一只射极电阻压降,最好是指针电表,播放唱片,将前级音量转大,注意电表指针的摆动,你就会发现低频固然会吃电流,四把吉它连弹也会猛吃电流!什么音乐最适合run-in后级扩大机?Holst的行星组曲第一曲MARS。现在你应该已经明了六成以上,或许你想问:有
45、没有体型不大,漏电低、ESR低、tan低、误差低、价格低,但涟波电流高、适用温度范围高的铝电解电容?嗯.,没有!关于容量误差,近年来铝质电解电容颇有进步,以往是-20+40,现在大多是+/-20。但其容量常偏而不是偏,故10000F测量起来有可能会接近12000F。精确量取大容量电容器的静电容量,是我多年来一直想做的事。不要怀疑,这种测试仪器很难买到,美国曾制造过,可量至99999F,并能同时显示DF值及ESR值;而且电容量是100Hz、1KHz、10KHz三段(不是两段)频率测试的平均值。这种仪器国内市场曾出现过,小卖新台币十万元只差漏电流的测试。额定工作电压的安全度,在我的标准是:至少理让
46、15。例如某电容的额定电压是50V,虽然涌浪电压可能高至63V,但我最高只会施加42V电压。让电容器的额定电压具有较多的余裕,能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命,一举数得何乐不为?以前曾看过日制扩大机,48V工作电压配上10000F/50V滤波电容;短时间内当然不会烧坏,但时日长久,寿命有可能降低,那就得更换新品或另购新机。所以日制品常有时间到了,该走了的宿命,你也不能指责它是偷工减料,毕竟做生意总要图利,若一辈子只能卖你一次,如何赚钱?容量愈高哼声愈低?自己装,最讨厌的就是哼声除不掉。有人将滤波电容加大,哼声就没了。我是不十分相信,因扩大机的哼声常是因地回路不当引起,来自电容器微乎
47、其微。但是理论上,容量愈高,电源平滑效果也就愈佳,所以大容量的做法,是许多设计者及DIY迷亦深信不疑。因此不少后级扩大机,特别是美国产品Krell、MarkLevinson,最爱采用大水塘大电容;丹麦的Dynaudio,连前级扩大机都用到十数万F之容量。至于AC&DC交直流,也比较倾向于大容量派,但尚适可而止。可是也有不少名厂走低容量路子,例如美国Amcron有台250W2专业后级扩大机,两声道合计500W,只用了2只8200F小滤波电容器(好象是小了点)。瑞士Goldmund算是Hi-End品牌,产品送到各杂志社试听,没有一个评论员胆敢说它坏,它的大后级就是采用小电容。瑞士FMAcousti
48、cs更是贵到毙,一台立体声后级后级可换一部Benz车。它的220W2专业后级,号称数十A电流输出,本人亲眼得见,全机只使用2只10000F/100V滤波电容。大容量滤波与低容量滤波两种理论基本上是对立的,但却同时存在于音响圈。以低容量论点设计扩大机,也可以完全没有哼声,而且低频表现也不比大水塘机差。重点是什么?Irac涟波电流。如果你如今还是满脑子的大容量,那你还不了解电解电容!给大家一个建议:组装后级若采用低容量滤波电容时,千万要配用高功率电源变压器。也就是瘦了电容器、肥了变压器,这可能就是扩大机好声的秘绝。以这几年详细之观察,后级扩大机若要好声,采用大功率电源变压器比采用大容量滤波电容有效
49、多了。一颗大的?多颗小的?OK,有人放心不下,滤波电容坚持要大F那是找一个大的,还是用十来个小的并接?又有人说用小颗并,不但内阻可以降低,反应速度也会也快,透明度及分辨率都比较好。MarkLevinson及Krell的后级不是以小并大,但有谁认为它反应速度慢、不透明有雾?面对此问题,我自己都长期陷入迷阵中。就机箱规划来说,用多颗小电容并联似乎比较理想,而且进货量大价格也便宜,甚至前级、后级、综合机,都可采用同一种电容。进口机与国产机的命运有些不同,当消费者面对数十万元进口机采用多颗小电容时,他会自我解释:这个很有道理;但面对国产品时,他可能会有另一套恶毒的说法:偷工减料!就音质表现,大水塘or
50、小水塘、一颗大的or多颗小的,应该没有绝对关系。邓小平说得好:管它黑猫、白猫,会捉老鼠的就是好猫。制造厂牌也关乎品质特性,前述有人终其一生不用日制品。美国原本有两大电容器品牌Mallory及Sprague,现在Sprague已成绝响,因为它被日本NipponChemi-con收购,且公司名称注册UnitedChemi-Con/简称UCC。但只要是仍在美国制造,外皮印有madeinUSA,商标更改与制造品质应无关联。不过外界已有耳语:UCC比Sprague差,可能性如何?日本商社一旦接手,行销政策自然会大幅改变,为了提高出货量必得降低售价;但假格下滑也会导致品质下滑。询问本地代理商瑞普公司,UCC电容销售量比Sprague低,显示国内厂商有排斥UCC的反映。若比较UCC及Sprague的规格特性,果然是一付Japanese样体型大为缩水,原本40mm80mm的改成40mm50mm,价格可能较低廉,但ESR增加、Irac减小怎不令人掷笔三叹?你对日制品有疑虑?没办法,非但美国如此,德国也需要日本资金进入来个德日合作,Siemens就和松下Matsusita共同生产SM电容器。这是未来趋势,几乎不可
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