告訴你電容器那些鮮為人知的秘密

說(shuō)到電容器，各位肯定不會(huì)陌生，它是電子設(shè)計(jì)中最基本的物理器件，與電阻和電感一樣屬于電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件。

之所以稱它們?yōu)榛A(chǔ)元件，是因?yàn)樵?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/167/" target="_blank">電路設(shè)計(jì)中不管有沒(méi)有使用，它們都直接或者間接地存在：等效電容或者寄生電容，它們無(wú)所不在，在自然界中，它們寄生在導(dǎo)體與絕緣體之間；在電子電路中，它們可以寄生在任何元器件里。因此對(duì)電容器特性的深度理解，才能熟練地掌控和應(yīng)用它們。

電容器模型和技術(shù)規(guī)格

C

指的是電容器的標(biāo)稱值，單位通常為μF、nF和pF，電容器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值可以參考下圖。

ESR

電容器中的等效串聯(lián)電阻，理想值為0。陶瓷電容器具有最佳的ESR（通常為毫歐級(jí)），鉭電解電容器的ESR為數(shù)百毫歐，而鋁電解電容器的ESR為歐姆級(jí)。

ESL

電容器的等效串聯(lián)電感，理想值為0。ESL的范圍通常在100pH~10nH之間。

Rp

為并聯(lián)泄露電阻（或稱為絕緣電阻），理想值為無(wú)限小，其范圍可以從某些電解電容器的數(shù)十兆歐，至陶瓷電容器的幾十千兆歐。

電壓額定值

指可以施加到電容器上的最大電壓，超過(guò)這個(gè)值會(huì)損壞電容器。

電壓系數(shù)

指電容隨著施加電壓的變化值，單位是ppm/V。高壓系數(shù)會(huì)引入失真，COG電容器具有最低的電壓系數(shù)，而把電容器用于信號(hào)處理（如濾波）的環(huán)境中，電壓系數(shù)最為重要。

溫度系數(shù)

電容值在溫度范圍內(nèi)的變化率，單位是ppm/℃。在理想的情況下，溫度系數(shù)為0。最大指定的漂移值通常在10~100ppm/℃的范圍內(nèi)，或者更大，這取決于電容器的類型，下面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。

頻率響應(yīng)

由于ESR和ESL的存在，電容器在某些特定的頻點(diǎn)（由ESR和ESL共同決定）會(huì)出現(xiàn)對(duì)信號(hào)阻抗變小的現(xiàn)象，下圖是ESR和ESL對(duì)電容器頻響的影響關(guān)系：

電容器類型介紹

COG/NP0（1類陶瓷電容器）

• 用于信號(hào)路徑、濾波、低失真、音頻和高精度場(chǎng)合中；
• 電容范圍：0.1pF~0.47μF；
• 最低溫度系數(shù)：±30ppm/℃；
• 低壓系數(shù)；
• 最小電壓效應(yīng) ；
• 良好的公差：±1%~±10%；
• 溫度范圍：-55℃~125℃（150℃以及更高的溫度）；
• 對(duì)于較大的電容值，電壓范圍也許會(huì)受到限制。

X7R（2類陶瓷電容器）

• 用于去耦合和其它應(yīng)用，并且在設(shè)計(jì)中對(duì)精度和低失真沒(méi)有要求；
• 電容值范圍：10pF~47μF；
• 溫度系數(shù)：±833ppm/℃（在溫度范圍內(nèi)的±15%）；
• 實(shí)質(zhì)電壓系數(shù)公差：±5%~-20%/+80%；
• 溫度范圍：-55℃~125℃；
• 對(duì)于較大的電容值，電壓范圍也許會(huì)受到限制。

Y5V（2類陶瓷電容器）

• 溫度范圍內(nèi)的溫度系數(shù)：-20%/+80%；
• 溫度范圍：-30℃~85℃；
• 其它特性與X7R以及其它2類陶瓷電容器類似。

氧化鋁電解電容器

• 用于需要大電容值的大型去耦合應(yīng)用和其它場(chǎng)合；
• 需要特別注意，電解電容器是被極化的電容器，如果極性接反，就會(huì)損壞電容器 ；
• 電容值范圍：1μF~68000μF；
• 溫度系數(shù)：±30ppm/℃；
• 實(shí)質(zhì)溫度系數(shù)公差：±20%；
• 溫度范圍：-55℃~125℃（150℃以及更高的溫度）；
• 具有比其它類型電容器更高的ESR 。

鉭電解電容器

• 電容值范圍：1μF~150μF；
• 特性與氧化鋁電解電容器相類似，但尺寸更小。

聚丙烯薄膜電容器

• 電容值范圍：100pF~10μF；
• 極低的電壓系數(shù)（低失真） ；
• 成本比其它類型的電容器要更高；
• 單位電容值尺寸要大于其它類型電容器；
• 溫度系數(shù)：在溫度范圍內(nèi)為2%；
• 溫度范圍：-55℃~100℃。

熟練地理解并掌握這些基本特性，在特定的應(yīng)用場(chǎng)合中將起到至關(guān)重要的作用。