電容究竟是什麼,起什麼作用?
發布時間:2019-12-05 責任編輯:xueqi
【導讀】nihuizaidianlushejizhongyongdianrongme,huozhenilijiedianrongdeyiyime,niduidianrongdegainianshishenme,youmeiyouyigewanzhengdeyinxiang,zhidaodianludoulibukaidianrong,dannixiangguomeiyoudianrongjiujingshishenme,qishenmezuoyong?
大家對電容的概念大多還停留在理想的電容階段,一般認為電容就是一個C。卻不知道電容還有很多重要的參數,也不知道一個1uF的瓷片電容和一個1uF的鋁電解電容有什麼不同。
實際的電容可以等效成下麵的電路形式:

C:電容容值
一般是指在1kHz,1V 等效AC電壓,直流偏壓為0V情況下測到的,不過也可有很多電容測量的環境不同。但有一點需注意,電容值C本身是會隨環境發生改變的。
ESL:電容等效串聯電感
電容的管腳是存在電感的。在低頻應用時感抗較小,所以可以不考慮。當頻率較高時,就要考慮這個電感了。舉個例子,一個0805封裝的0.1uF貼片電容,每管腳電感1.2nH,那麼ESL是2.4nH,可以算一下C和ESL的諧振頻率為10MHz左右,當頻率高於10MHz,則電容體現為電感特性。
ESR:電容等效串聯電阻
無wu論lun哪na種zhong電dian容rong都dou會hui有you一yi個ge等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zu,當dang電dian容rong工gong作zuo在zai諧xie振zhen點dian頻pin率lv時shi,電dian容rong的de容rong抗kang和he感gan抗kang大da小xiao相xiang等deng,於yu是shi等deng效xiao成cheng一yi個ge電dian阻zu,這zhe個ge電dian阻zu就jiu是shiESR。因電容結構不同而有很大差異。鋁電解電容ESR一般由幾百毫歐到幾歐,瓷片電容一般為幾十毫歐,鉭電容介於鋁電解電容和瓷片電容之間。
當然,電容相關的參數還有很多,不過,設計中最重要的還是C和ESR。
下麵簡單介紹一下我們常用到的三種電容:鋁電解電容,瓷片電容和鉭電容。
(1)鋁lv電dian容rong是shi由you鋁lv箔bo刻ke槽cao氧yang化hua後hou再zai夾jia絕jue緣yuan層ceng卷juan製zhi,然ran後hou再zai浸jin電dian解jie質zhi液ye製zhi成cheng的de,其qi原yuan理li是shi化hua學xue原yuan理li,電dian容rong充chong放fang電dian靠kao的de是shi化hua學xue反fan應ying,電dian容rong對dui信xin號hao的de響xiang應ying速su度du受shou電dian解jie質zhi中zhong帶dai電dian離li子zi的de移yi動dong速su度du限xian製zhi,一yi般ban都dou應ying用yong在zai頻pin率lv較jiao低di(1M 以下)的濾波場合,ESR主要為鋁萡電阻和電解液等效電阻的和,值比較大。
鋁電容的電解液會逐漸揮發而導致電容減小甚至失效,隨溫度升高揮發速度加快。溫度每升高10度,電解電容的壽命會減半。如果電容在室溫27 度時能使用10000小時的話,57度的環境下隻能使用1250小時。所以鋁電解電容盡量不要太靠近熱源。
(2)瓷片電容存放電靠的是物理反應,因而具有很高的響應速度,可以應用到上G的場合。不過,瓷片電容因為介質不同,也呈現很大的差異。性能最好的是C0G材質的電容,溫度係數小,不過材質介電常數小,所以容值不可能做太大。
而性能最差的是Z5U/Y5V材質,這種材質介電常數大,所以容值能做到幾十微法。但是這種材質受溫度影響和直流偏壓(直流電壓會致使材質極化,使電容量減小)影響很嚴重。
下麵我們看一下C0G、X5R、Y5V三種材質電容受環境溫度和直流工作電壓的影響。

可以看到C0G的容值基本不隨溫度變化,X5R穩定性稍差些,而Y5V材質在60度時,容量變為標稱值的50%。

可以看到50V 耐壓的Y5V 瓷片電容在應用在30V 時,容量隻有標稱值的30%。陶瓷電容有一個很大的缺點,就是易碎。所以需要避免磕碰,盡量遠離電路板易發生形變的地方。
(3)鉭電容無論是原理和結構都像一個電池。
下麵是鉭電容的內部結構示意圖:

鉭電容擁有體積小、容量大、速度快、ESRdidengyoushi,jiageyebijiaogao。juedingtandianrongronglianghenaiyadeshiyuancailiaotanfenkelidedaxiao。keliyuexikeyidedaoyuedadedianrong,erruguoxiangdedaojiaodadenaiyajiuxuyaojiaohoudeTa2O5,這就要求使用顆粒大些的鉭粉。所以體積相同要想獲得耐壓高而又容量大的鉭電容難度很大。
鉭電容需引起注意的另一個地方是:鉭tan電dian容rong比bi較jiao容rong易yi擊ji穿chuan而er呈cheng短duan路lu特te性xing,抗kang浪lang湧yong能neng力li差cha。很hen可ke能neng由you於yu一yi個ge大da的de瞬shun間jian電dian流liu導dao致zhi電dian容rong燒shao毀hui而er形xing成cheng短duan路lu。這zhe在zai使shi用yong超chao大da容rong量liang鉭tan電dian容rong時shi需xu考kao慮lv(比如1000uF 鉭電容)。
從上麵可以了解到不同的電容有不同的應用場合,並不是價格越高越好。
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