电容基础知识ppt课件

1、Frank,.,Date: Aug.13, 2006,认知电容初级篇 Frank.Yao Aug.13, 2007,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,内容提纲,概念定义 电容的分类 认识不同的电容 不同种类电容的剖析 电容的特性参赛 电容的温度特性 电容的频率特性 电解电容的失效问题,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容的定义,电容器就是一种存储电荷的容器，简称电容。它是一种储能元件，在电路中用于滤波、耦合、隔直、旁路、调谐、能量转换和延时等。属于全球用量最大的电子元器件之一，基本可以说有电路的地方就会有电容。,Frank,.,Date: Aug.13

2、, 2006,电容的定义,电容的基本公式是,等效模型如下:,显然，减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。而低频时电感可忽略不计。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容的分类,根据不同的标准电容就会有不同的分类，比如可以按照安装形式可以分为插件和贴片，按照极性可以分为有极和无极等等，也可以根据材料分为铝电解、钽电解、瓷片、云母、涤纶等等。今天我们就以我们实验室能找到的电容做一个分类研究介绍：首先还是先看插件的，总共搜集了下图这么一堆，我们一个一个看看他们是哪一类？有什么特性？,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,分类介

3、绍认识电容 1,名称：高频瓷介电容 符号：CC 电容量：1-6800p 额定电压：63-500V 主要特点：高频损耗小，稳定性好 应用：高频电路 名称：低频瓷介电容 符号：CT 电容量：10p4.7u 额定电压：50V-100V 主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差 应用：要求不高的低频电路,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,分类介绍认识电容 2,名称：聚酯（涤纶）电容 符号：CL 电容量：40p-4u 额定电压：63-630V 主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，温度特性好，稳定性略差。 应用：要求不高的低频振荡电路,Frank,.,Date: Aug.13, 200

4、6,分类介绍认识电容 3,名称：聚苯乙烯电容 符号：CB 电容量：10p-1u 额定电压：100V-30KV 主要特点：稳定，低损耗，体积较大 应用：对稳定性和损耗要求较高的电路,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,分类介绍认识电容 4,名称：聚丙烯电容 符号：CBB 电容量：1000p-10u 额定电压：63-2000V 主要特点：性能与聚苯乙烯相似但体积小，稳定性略差 应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,分类介绍认识电容 5,名称：云母电容 符号：CY 电容量：10p0.1u 额定电压：100V-7k

5、V 主要特点：高稳定性，高可靠性，耐高温，温度系数小 应用：高频振荡，脉冲或高温等要求较高的电路,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,分类介绍认识电容 6,名称：铝电解电容 符号：CD 电容量：0.47u-10000u 额定电压：6.3-450V 主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大 应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,分类介绍认识电容 7,名称：钽电解电容 符号： CA 电容量：0.1-1000u 额定电压：6.3-125V 主要特点：体积小，损耗低、漏电小 应用：在要求高的电路中代替铝电解电容,Frank,.,

6、Date: Aug.13, 2006,分类介绍认识电容 8*,名称：独石电容 电容量：0.5PF-1UF 主要特点：电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。 应用：广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。,独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，1型 性能较好，但容量小，一般小于0.2U，另一种叫 II型，容量大，但性能一般。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,分类介绍认识电容 9*,名称：陶瓷介质微调电容器 符号： 可变电容量：0.3-22p 主要特点：损耗较小，体积较小 应用：精密调谐的高频振荡回路,Frank,.,Date: Au

7、g.13, 2006,主要性能参数,指标参数 1. 标称容量和允许误差 2. 额定工作电压 3. 绝缘电阻 4. 介质损耗 特性参数 温度特性 电压特性 频率特性,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,主要性能参数,标称容量和允许误差 电容器储存电荷的能力，常用的单位是F、uF、nF 、 pF。电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见下表1。常用固定电容的标称容量系列见表2。为了简便起见，大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。没有小数点的，它的单位是 pF，有小数点的，它的单位是uF。如有的电容上标有“

8、332”（3300pF）三位有效数字，左起两位给出电容量的第一、二位数字，而第三位数字则表示在后加0的个数，单位是pF。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,主要性能参数,标称容量和允许误差 （表1）,常用固定电容允许误差的等级,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,主要性能参数,标称容量和允许误差 （表2）,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,主要性能参数,2. 额定工作电压 在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容

9、的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有 6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、630V、1000V。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,主要性能参数,3. 绝缘电阻 由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上，电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻，大小是额定工作电压下的直流电压与通过电容的漏电流的比值。漏电电阻越小，漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容的寿命，而且会影响电路的工作。因此，漏电电阻越大越好。,Frank,.,Date: Au

10、g.13, 2006,主要性能参数,4.介质损耗 电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示。损耗角越大，电容器的损耗越大，损耗角大的电容不适于高频情况下工作。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,常用电容的主要性能参数,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容剖析,1 瓷片,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容剖析,1 瓷片,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容剖析,2 涤纶,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容剖析,4 聚丙稀,Frank,.,

11、Date: Aug.13, 2006,电容剖析,5 云母,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容剖析,6 电解,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容剖析,7 钽电解,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容剖析,8 独石,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,从上面两个瓷片电容的温度特性可以发现103瓷片的电容值25oC时12.63nF,到1

12、00oC时却只有4.36nF,下降了65.4%. 而102的瓷片电容25oC时位1061pF, 到100oC时为918pF, 下降13.5%. 都是瓷片,为什么温度特性就有这么大的差异呢?!,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,图解区别,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,从上面几张图片可以发现几个问题; 1. 102内部电极比103的还要大 2. 102中的介质是黄色的,而103中的介质是黑色的. 3. 回头看看外观,发现103的颜色比102深. 所有我们可以作出如下结论: 这两个电容中使用了不同的电介质,所

13、以具有不同的温度特性. 我们这个结论有没有其它依据呢?,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,陶瓷电容器种类: 依照细部材质, 形状, 及功能特性可再区分为Class-1 (T.C. Type)温度补偿型, Class-2 (Hi-K Type)高诱电型, Class-3 (S.C. Type)半导体型等. 按照行业的名称分为 NPO材质系列；X7R材质系列；Y5V材质系列；X5R材质系列；Z5U材质系列 NPO材质系列 NPO (COG):一类电介质（Class-1），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，适用于对稳定性要求高的高频电

14、路。事实上我们经常说到的精密电容，就是这一种，因为其他材质电容的容值随温度变化误差较大。 NPO材质电容温度特性 55125 |容值变化| 30PPM/C (PPM为百万分之一)。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,X7R材质系列 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，偶合旁路与对容量稳定性要求不太高的全频鉴电路。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。 X7R材质电容温度特性 55125 |容值变化| 15% 老化特性 10年小于1% X5R材质系列 X5R :

15、二类电介质，类似X7R,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,Y5V&Z5U材质系列 Y5V (2F4)(Z5U):三类电介质，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。 温度特性： 3085 82% 容值变化 +22% 老化特性： 10年 5% 以上可见1类材料最好,那为什么不都用一类材料来做呢?!,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究-瓷片,陶瓷电容器容量范围 a、T/C type(一类材料)的电容量范围为1 pF-68

16、0pF, 测试频率为1MHz. b、Hi-K type(二类材料)的电容量范围为100pF-0.047uF, 测试频率为1KHz. c、S/C type(三类材料)的电容量范围为0.01uF-0.33uF.,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究涤纶,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究涤纶,涤纶电容的温度特性 可见涤纶电容的温度特性比较平坦,超过70oC的时候才开始略有上升,25oC时容量为3.45nF, 而100oC时为3.79nF, 变化率为9.85%.,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研

17、究聚丙稀,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究聚丙稀,聚丙稀电容的温度特性 可见聚丙稀电容的温度特性也很好,25oC时3.54nF,而100oC时为3.70nF, 变化率仅为4.52%, 超过了涤纶电容.,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究独石,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究独石,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究独石,独石电容的温度特性 可见两种独石电容也是温度差距非常大,绿色的204从25oC到100oC变化了18.7%, 而黄色的224从25o

18、C到100oC则变化了70%.,这就是1类材料和2类材料的问题。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究其它,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究曲线比较,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容温度特性研究资料回顾,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容频率特性研究,对于不同的频率电容特性会不会有所改变呢？ 不同的电容频率特性又如何呢？ 我们使用中应该如何选择呢？ 电容真的和右图等效吗？,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容频率特性研究-102,Frank,.,Dat

19、e: Aug.13, 2006,电容频率特性研究-103,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容频率特性研究-104,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容频率特性研究-104L,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容频率特性研究-104L,104,104L（长腿）,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容频率特性研究,注：以上数据使用的HP4195网络分析仪测试得出，能测试的频率范围是100KHz到500MHz,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电容频率特性研究-资料,资料来自现任中国电子学会电子产业战略研究分会委员，清华大学工程物理系兼职教授,北京交通大学兼职教授 白同云的电磁兼容讲义。,Frank,.,Date: Aug.13, 2006,电解电容的失效问题,电解电容的概况 重要性：多用于电源滤波，一旦短路，后果严重 优点：电容量大，价格低 缺点：寿命短，漏电流大，易燃 延长