系列文章目录

本系列文章是我在学习电路基础知识过程中顺道记录下一些重点,感觉比较新颖,遂记之。
本文为基础元件学习中的一部分

  • 基础元件学习——元器件学习内容了解
  • 基础元件学习——电阻元件知识(一)
  • 基础元件学习——电阻元件知识(二)
  • 基础元件学习——敏感电阻知识
  • 基础元件学习——可变电阻及其应用
  • 基础元件学习——电容器知识

文章目录

  • 系列文章目录
  • 前言
  • 一、电容器认识
    • 1、电容器结构
    • 2、电容器分类
      • (1)、穿心瓷介电容
      • (2)、纸介电容
      • (3)、油浸电容
      • (4)、薄膜电容
      • (5)、陶瓷电容
      • (6)、独石电容
      • (7)、电解电容
      • (8)、贴片电容
  • 二、电容器参数
    • 1、电容器参数表示法
      • (1)、电容器参数直标法
      • (2)、电容器 3 位数表示法
      • (3)、电容器 4 位数表示法
      • (4)、字母数字混标法
    • 2、电容器容量
    • 3、电容器耐压
    • 4、电容器ESR
      • (1)、影响ESR的各种因素
      • (2)、 ESR 与纹波电压关系
      • (3)、ESR 与 tanδ 之间关系
      • (4)、ESR对电路的危害
    • 5、电容器ESL
    • 6、电容器Q值
    • 7、电容器漏电流
    • 8、电容器温度系数
    • 9、电容器介质损耗因数tanδ
    • 10、电容器纹波电压和纹波电流
    • 11、电容器绝缘电阻和时间常数
  • 三、可变电容了解
    • 1、工作原理
    • 2、外形特征
  • 总结

前言

本文讲解了电容器的详细知识,对其特性以及应用做了大致的介绍。

一、电容器认识

电容器(Capacitor)最为“著名”的特性是对直流信号和交流信号的自动识别能力,以及电容器对交流信号的频率所具有的“敏感”性,它能对不同频率的交流信号做出容抗大小不等的反应。所以,电容器是一种对交流信号进行处理时不可或缺的元件,利用电容器对不同频率交流信号所呈现的容抗变化,可以构成各种功能的电容电路。

1、电容器结构

从物理学上讲,电容器是一种静态电荷存储介质,形象地比喻就是电容器像一只水桶,水桶用来储水,电容器则可以将电荷存储进来。在没有放电回路的情况下,在不考虑介质漏电自放电效应时,电容器可以永久性地存放电荷。

(1)普通固定电容器共有两根引脚,这两根引脚是不分正、负极的(有极性电解电容器除外)。
(2)普通固定电容器的外形可以是圆柱形、长方形、圆片状等,当电容器是圆柱形时注意不要与电阻器相混。
(3)普通固定电容器的外壳是彩色的,在外壳上有的直接标出容量的大小,有的采用其他表示方式(字母、数字、色码)标出容量、允许偏差等。
(4)普通固定电容器的体积不大,有的体积比电阻器大些,有的体积比电阻器小。
(5)普通固定电容器在电路中可以是垂直方向安装,也可以是卧式安装,它的两根引脚是可以弯曲的。


上图是电容器的基本结构示意图。电容器有两块极板,两极板之间为绝缘介质,在两极板上分别引出一根引脚,这样就可以构成电容器了。无论哪种电容器,它的基本结构都是这样。
电容器的结构非常简单,保证两极板之间是绝缘的,如果两极板之间已接通,就不是电容器。电容器的电路图形符号中也表达了这一点,即两条平行横线表示两极板之间绝缘。



上图是贴片电容器等效电路示意图。从等效电路中可以看出,电容器除有电容外还有寄生电感 L 和寄生电阻 R,尽管 L 和 R 都很小,但是在工作频率很高时电感会起作用。L 与电容 C 构成一个 LC串联谐振电路。

上图是电容器的阻抗特性曲线。从曲线中可以看出,当电容器频率高到一定程度后寄生电感 L 的作用显现,总的阻抗特性曲线为 LC 串联谐振电路阻抗特性曲线。

2、电容器分类

电容器有很多种类,它们有不同的电气特性,被用在不同作用的电路中。

(1)、穿心瓷介电容


这类电容器的一个电极就是安装螺钉,具有引线电感极小、频率特性好、介电损耗小、有温度补偿作用等优点,特别适于高频旁路。但是这类电容器容量不能做大,受震动时会引起容量变化。

(2)、纸介电容


一般是用两条铝箔作为电极,中间以厚度为 0.008~0.012mm 的电容器纸隔开重叠卷绕而成。这种电容器的制造工艺简单,价格便宜,能得到较大的电容量。纸质电容器一般用在低频电路内,通常不能在高于 3MHz 的频率上运用。

(3)、油浸电容


油浸电容器的耐压比普通纸质电容器高,稳定性也好,适用于高压电路。

(4)、薄膜电容


这种电容器结构与纸质电容器相似,只是用聚酯、聚苯乙烯等低损耗材料作介质,所以频率特性好,介电损耗小,但是不能做成大容量的电容器,且耐热能力差。这种电容器用于滤波器、积分、振荡、定时电路等。

  • 在各种薄膜电容器中,以聚苯乙烯电容器的电性能为最好,温度系数可以被精确地控制,由于有可预测的温度特性,这种电容非常适合于LC 谐振电路,其中电感有相应的正温度系数。电容值返回偏差的典型值为 0.1%,损耗极小,其损耗因数约为 0.01%,然而最高工作温度不能超过 85℃。

(5)、陶瓷电容


陶瓷电容器用高介电常数的电容器陶瓷(钛酸钡 - 氧化钛)材料挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。
这种电容器又分高频瓷介和低频瓷介两种。陶瓷电容器具有较小的正温度系数,用于高稳定振荡电路,作为谐振电路电容器和垫整电容器。高频瓷介电容器适用于高频电路。低频瓷介电容器在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或用于对稳定性和损耗要求不高的场合(包括高频在内)。

(6)、独石电容


独石电容器又称多层陶瓷电容器,它是在若干片陶瓷薄膜坯上敷以电极浆材料,叠合后一次烧结成一块不可分割的整体,外面再用树脂包封而成的。它具有体积小、容量大、高可靠和耐高温的优点。

(7)、电解电容


电解电容器是固定电容器中的一种,将它与普通固定电容器分开讲述是因为它与普通电容器有较大的不同。电解电容器在电路中的使用量非常大,应用广泛。

(8)、贴片电容

表面贴装的薄膜电容器主要使用两种结构类型。最常用的是包括堆叠一面金属化的电介质薄膜在内的堆叠结构,这类电容器被称为堆叠薄膜片。另一种结构形式是绕制而不是堆叠,这类电容器被称为 MELF 片。
聚酯电容器在薄膜电容器中体积最小且最便宜。它是构成一般用途滤波器的首选元件,其工作频率低于几百千赫,工作温度可达125℃。电容量的范围从 1000pF~10μF。除非在要求数百伏额定电压的情况下,采用更厚更坚固的薄膜,建议不要使用 1000pF 以下的电容值。

二、电容器参数

电容器的标注参数主要有标称电容量、允许偏差和额定电压等。

1、电容器参数表示法

固定电容器的参数表示方法有多种,主要有直标法、色标法、字母数字混标法、3 位数表示法和 4 位数表示法。

(1)、电容器参数直标法

直标法在电容器中应用最广泛,是在电容器上用数字直接标注出标称电容量、耐压(额定电压)等。

如上图所示某电容器上标有 510p±10%、160V、CL12 字样,表示这一电容器是纸介(CL)电容器,标称电容量为 510pF,允许偏差为 ±10%,额定电压为 160V。
直标法便于观察,多用于电容体型较大,便于喷印的地方。对一些比较小的电容就有其他标注方法了。

(2)、电容器 3 位数表示法

电容器 3 位数表示法中,用 3 位整数来表示电容器的标称电容量,再用一个字母来表示允许偏差。
在一些体积较小的电容器中普遍采用 3 位数表示法,因为电容器体积小,采用直标法标出的参数,字太小,容易看不清和被磨掉。

3 位数字中,前两位数表示有效数字,第三位数表示倍乘,即表示是 10 的 n 次方,或是有效数字后有几个 0。在 3 位数表示法中的标称电**容量单位是 pF**。
上图中右下电容器的 3 位数是474,它的具体含义为 47×104pF,即标称容量为 470000pF,即为 0.47µF。K 是该电容器的误差标注,字母K表示±10%的误差。

(3)、电容器 4 位数表示法

电容器的 4 位数表示法有下列两种情况。

(1)用 4 位整数来表示标称容量此时电容器的容量单位是 pF。如上图所示,某只电容器上标出 6800 四个数字,这是采用 4 位数表示法的电容器,是4 位整数,所以电容单位是pF,这一电容器的标称容量是6800pF。

(2)用小数(有时不足 4 位数字)来表示标称容量,此时电容器的容量单位为 µF。,如上图所示,某只电容器上标出小数 0.47,这也是 4 位数表示法中的一种,由于此时为小数,所以标称容量的单位是 µF,即这一电容器的标称容量是 0.47µF。

(4)、字母数字混标法


电容器的字母数字混标法同电阻器的这一表示方法,在字母数字混标法中,n、m、p 都是词头符号,代表的是对应的单位。

2、电容器容量

电容器的容量大小表征了电容器存储电荷多少的能力,它是电容器的重要参数,不同功能的电路需选择不同容量大小的电容器。电容器容量用大写字母 C 表示,容量 C 由下式决定:
C=εSdC= \frac{εS}{d} C=dεS​
式中:εεε为介质的介电常数;
SSS为两极板相对重叠部分的极板面积;
ddd为两极板之间的距离。

由上式可知,电容器的容量 C 大小与两极板相对面积 S 成正比,而与两极板之间的距离d 成反比。

1F 电容量定义是这样:当外加在电容器上的电压为 1V,充电电流为 1A,充电时间为 1s时,将电容量定义为 1F

3、电容器耐压

电容器的耐压是电容器长时间能够安全工作的电压,即最大的直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。它又 称 为 工 作 电 压(Working Voltage,WV)、额定电压(UR)、耐压、标称电压、标称安全电压。

额定电压是一个重要参数,在使用中如果工作电压大于电容器的额定电压,电容器是要损坏的。如果电路故障造成加在电容器上的工作电压大于它的额定电压时,电容器将会被击穿。

4、电容器ESR

电容器因为其构造等因素会产生各种阻抗、感抗,其中主要是 等效串联电阻(ESR)及等效串联电感(ESL)。

(1)、影响ESR的各种因素

ESR 存在于各种电容器中。在绝大多数情况下,希望电容器的 ESR 愈小愈好,ESR 很小的电容器(称为低 ESR 电容器)价格很贵。电容 ESR 的大小跟电容的制造相关。电容器的 ESR 大小主要与下列因素相关。

  • 1.电容器的材料相同时,容量愈大,ESR 愈小。电容器 ESR 估计公式如下:
    RESR=1CR_{ESR}=\frac{1}{ \sqrt {C}}RESR​=C​1​
    上式中CCC为电容容量。

  • 2.同一品牌的电容器,在容量固定时,耐压高,ESR 往往低。在实用电路中,时常可以见到多只 ESR 比较高的电解电容器并联起来使用,这样可以减小整个并联电容器的 ESR 值。

  • 3.电容器的 ESR 与频率相关,下图所示是普通电解电容与低 ESR 电解电容的 ESR 曲线,从曲线中可以看出,低ESR 电解电容器的 ESR 在高频段明显低于普通电解电容器的 ESR。

  • 从曲线中可以看出,对于普通电解电容器而言,随着工作频率升高,电容器的 ESR 下降,下降得比较缓慢,且下降量不大。对于低 ESR 电解电容器而言,频率刚开始升高时,ESR下降明显,大约在1MHz时ESR达到最小。
  • 4.不同材料电容器的 ESR 也不相同。电解电容器的 ESR 明显高于薄膜电容器。在电解电容器中,铝电解电容的 ESR 又高于钽电解电容。在薄膜电容器中,聚丙烯、聚苯乙烯等材料的电容器 ESR 较小。
    曲线中多种电容器的容量相同,额定电压相同,从曲线中可以看出不同材料电容器的 ESR 变化较大。

    5.温度升高也会造成电容器 ESR 的提升。下图是不同温度下电容器 ESR 频率特性曲线,从曲线中可以看出,温度升高后电容器的ESR 明显上升。

(2)、 ESR 与纹波电压关系

电容器 ESR 与纹波电压之间关系可以用如下公式表示:
V=RESR×IV=R_{ESR} \times IV=RESR​×I
UUU为电容器上的纹波电压;
RESRR_{ESR}RESR​为电容器 ESR;
III为纹波电流。
从上式可见,电容器的 ESR 大小直接关系到了电容器两端纹波电压的大小。

(3)、ESR 与 tanδ 之间关系

ESR 与介质损耗正切值有关联,它们之间可以用下列公式来表示:
RESR=tanδω×CR_{ESR}=\frac{tan\delta}{\omega\times C}RESR​=ω×Ctanδ​
RESRR_{ESR}RESR​为电容器 ESR;
tanδtan\deltatanδ为介质损耗正切值;
CCC为电容量。

(4)、ESR对电路的危害

电容器 ESR 对电路功能的危害是相当多的,有时是相当大的。理想的电容器有一个特性,那就是电容两端电压不能发生突变,即在给电容器(内部无电荷)两端加电瞬间,电容器两端的电压为 0V。但是由于电容器 ESR 的存在,在给电容器两端加电瞬间就产生了电压,这个电压就是因为电容器 ESR 造成的,也就是ESR 两端的电压。显然,当电容器的 ESR 愈大时,对电容器的特性破坏就愈大。

  • 对电源滤波的危害。由于电容器 ESR的存在,纹波电流在 ESR 上产生压降,造成了电容器两端的纹波电压,这一纹波电压就会加到负载电路中,造成滤波效果的下降,所以电源滤波电路中的滤波电容器需要很小的 ESR,愈小滤波效果愈好。
  • 在振荡器电路等场合,ESR 也会引起电路在功能上发生变化,引起电路失效甚至损坏等严重后果。

5、电容器ESL

电容器的 ESL 就是电容器的等效串联电感,它由电容器的引脚电感和两个极板的等效电感串联而成,它使电容器在工作频率高到一定程度之后存在感抗的特性,而电容器本身只需要容性,显然电容器的感抗特性是不需要的,是要克服的问题。

  • 电容器的 ESL 主要引起电容器的串联谐振故障。在高级电容器中会出现低 ESL 电容器,即电容器的 ESL 很小。
  • 有时电容器规格书上会给出 Z(阻抗),这时说明考虑到了电容器 ESL 的感抗。
  • 电容器的ESL引发电容器故障的可能性小,所以影响电容器安全工作的主要原因还是 ESR。现在已渐渐忽略电容器的 ESL。

6、电容器Q值

电容器的 Q 值称为电容器的品质因数,它表征了电容器的质量。

  • 电容器的 Q 值由下列公式计算:
    Q=∣Z∣RESRQ=\frac{|Z|}{R_{ESR}}Q=RESR​∣Z∣​
    QQQ 为电容器的品质因数,且Q无量纲;
    ∣Z∣|Z|∣Z∣为阻抗绝对值,单位 Ω;
    RESRR_{ESR}RESR​为电容器的等效串联电阻,单位 Ω。
  • 电容器∣Z∣|Z|∣Z∣由下列公式计算
    Z=12πfCZ=\frac{1}{2 \pi fC}Z=2πfC1​
    ∣Z∣|Z|∣Z∣为阻抗绝对值,单位 Ω;
    fff为频率,单位 Hz;
    CCC为电容器容量,单位 F。

电容器的 Q 值是随频率变化而变化的。希望电容器的 Q 值愈大愈好

7、电容器漏电流

根据电容器的结构可知,电容器两极板之间是高度绝缘的,理想情况下不能通过电流。但是,任何绝缘体都不是理想的绝缘体,或多或少地存在着电阻,两极之间总会有电荷穿过绝缘物质,只不过数量很少而已,这样电容器两端加上电压后就会有电流流过电容器的两根引脚,这就称为电容器的漏电流。

  • 工艺方面因素。原材料的纯度对电容器的漏电流大小有很大的影响,如阳极金属箔(粉)的含杂质情况、负极箔的纯度、等离子水的纯度、电解质的纯度、衬垫物密封材料等。电容器内部材料的纯度对漏电流都有影响。
  • 铝电解电容器在工作过程中具有“自愈”特性。所谓“自愈”特性是指介质氧化膜的疵点或缺陷在电容器工作过程中随时可以得到修复,恢复其应具有的绝缘能力,避免导致电介质的雪崩式击穿。
  • 电容器漏电流估算公式如下:
    I=K×CVI=K \times CVI=K×CV
    VVV为电容器额定电压;
    CCC为电容器容量;
    KKK为常数,生产厂家根据制造工艺选择不同的常数KKK,例如,铝电解电容器的 KKK=0.01 或K=0.03,特优级产品的KKK=0.0001,特优级的接近了钽电解电容器的水平。 说明钽电容性能真的很好。

从上式中可以看出,KKK、CCC、VVV都影响电容器的漏电流,这3 个量都与漏电流成正比关系,如VVV高,漏电流大。上述公式中电流 I 的单位是 μA,电压的单位是 V,电容量的单位是 μF。

8、电容器温度系数

电容器温度系数(Temperature Coefficient of Capacitance)是表示电容器的容量随温度变化情况的一个参数。为了稳定电路的工作,使电路工作不受温度变化的影响,希望电容器的温度系数愈小愈好

例如在上图中,聚苯乙烯薄膜电容的温度系数就很低,因为其容量随温度变化很小,这说明他的性能很好。
电容器的许多参数与温度关系密切。在电路设计中应该注意到温度对电容器的影响,特别是在进行精密电路、长寿命电路设计时,更应该充分考虑到温度对电容器相关参数的影响。在使用中,应尽量使电容器工作在 20℃左右的条件下,避免温度对电容器众多参数的不良影响。

  • 电容器温度系数计算公式:
    ac=C2−C1C1(t2−t1)a_{c}=\frac{C_{2}-C_{1}}{C_{1}(t_{2}-t_{1})}ac​=C1​(t2​−t1​)C2​−C1​​
    aca_{c}ac​ 为电容器温度系数,单位 10−610^{-6}10−6/ ℃;
    t1t_{1}t1​为原室温时的温度,单位℃;
    t2t_{2}t2​为变化后的温度,单位℃。
    C2C_{2}C2​ 为温度变化后的电容器容量,即温度为 t2t_{2}t2​时容量,单位 μF;
    C1C_{1}C1​ 为原温度时的电容器容量,即温度为t1t_{1}t1​时容量,单位 μF。
  • 温度对电容寿命的影响:一般情况下,电容器的寿命随温度的升高而缩短,电解电容器受温度影响最明显。
  • 温度对损耗正切角的影响:一般情况下电容器损耗角正切值是随温度的升高而增加的。
  • 温度对绝缘电阻的影响:一般情况下,电容器的绝缘电阻随温度的升高而降低,绝缘电阻的降低又将导致电容器的漏电流增大。

9、电容器介质损耗因数tanδ

介质损耗正切值又称介质损耗因数,它是介质损耗角正切值,简称介损正切值,常用tanδ 表示。这一参数直接用来表示电容器的损耗情况。

在理想状态下,流过电容器的电流超前电容器两端的电压 90°。上图III是流过电容器电流,UUU是电容器两端的电压,
从图中可以看出电流超前电压正好 90°。

由于理想的电容器不存在,电容器或多或少地存在介质损耗,这时电流与电压之间的夹角不再是 90°的关系。上图是介质损耗角δ\deltaδ示意图。
将ICI_{C}IC​ 与III之间的夹角称为介质损耗角δ\deltaδ,将III和IRI_{R}IR​之间夹角称为功率因数角 φ\varphiφ 。

从电容器损耗的定义可看出介质损耗正切值的含义。电容器在工作过程中,除了向电路输出一定的无功功率 Q 外,还在电容器内部产生一定的有功功率 P,这一有功功率 P 就是电容器的损耗。
电容器的损耗与电容器的容量相关,这样就很难判断一只电容器的品质如何,为此采用了单位容量电容器的损耗来表示电容器的损耗情况,这样电容器的损耗就与容量无关,而直接与电容器制造过程中的工艺、材料、结构等相关,这样便能更科学地评价电容器的品质。这个单位容量电容器的损耗用电容器的介质损耗角正切来表示,即tanδtan\deltatanδ。
tanδ=PQtan\delta=\frac{P}{Q}tanδ=QP​
tanδtan\deltatanδ为电容器介质损耗正切角;
PPP为电容器的损耗;
QQQ为电容器的容量。
上式表示了单位容量电容器的损耗。
相对于电容器的等效电路而言,tanδtan\deltatanδ可以写成如下公式:
tanδ=PC=R⋅ω⋅C=2πf⋅R⋅Ctan\delta=\frac{P}{C}=R\cdot\omega\cdot C=2 \pi f\cdot R \cdot Ctanδ=CP​=R⋅ω⋅C=2πf⋅R⋅C
从上式可以看出,如果能够精确测量出上式中的 R 和 C,那么通过计算就能得到电容器的tanδtan\deltatanδ,从而就能准确地表示出电容器的损耗情况。电容器的tanδtan\deltatanδ愈大,电容器的损耗就愈大。电容器的tanδtan\deltatanδ有时用散逸因数(DissipationFactor,DF)表示。

影响电容器tanδtan\deltatanδ的因素:
1:电容等效串联电阻(ESR)的影响。电容器的 ESR 愈大,tanδtan\deltatanδ愈大,电容器的损耗就愈大。可见,电容器的损耗的关键因素是 ESR,所以高品质电容器中的 ESR 要求愈小愈好,这样就出现了低 ESR 的电容器。
2:电容器的tanδtan\deltatanδ与频率相关。生产厂家给出的tanδtan\deltatanδ值其测试频率为20Hz。
3:电容器的tanδtan\deltatanδ与温度相关。温度越高tanδtan\deltatanδ越大。

10、电容器纹波电压和纹波电流

电容器纹波电压(Ripple Voltage)和纹波电流(Ripple Current)又称为涟波电压和涟波电流,还有称为叠加交流电压和叠加交流电流。

纹波电压或纹波电流是指电流中的高次谐波成分,它们是交流成分,会带来电流或电压幅值的大小变化,即在电容器上的电压表现为脉动或纹波电压的波动。换句话讲,理想的直流电压应该是电压大小恒定不变的(一条直线),而纹波电压则是水平线上的波峰和波谷,如上图所示。

  • 由于这是交流成分,所以它会通过电容器,并在电容器上发生耗散,如果电流的纹波成分超过了电容器的最大容许纹波电流,会导致电容器损坏

一般情况下,纹波电流与频率成正比,因此高频时纹波电流比较高,低频时纹波电流比较低。在音响电路中使用的电容器,需要更加关心低频段的纹波电流,因为低音是音响设备表现最为薄弱的环节,可恰恰又是音响表现的关键频段。

  • 当纹波电压增大时,纹波电流也会随之增大。纹波电压与纹波电流、等效串联电阻有关,它们之间的关系可以用下列公式表示:
    Urms=Irms×RESRU_{rms}=I_{rms} \times R_{ESR}Urms​=Irms​×RESR​
    UrmsU_{rms}Urms​ 为纹波电压;
    IrmsI_{rms}Irms​为纹波电流;
    RESRR_{ESR}RESR​为电容器等效串联电阻。
  • 电容器发热是因为等效串联电阻造成的,因为纹波电流流过电容器时引起了等效串联电阻发热,这样就会引起电容器发热,从而影响了电容器的使用寿命。

11、电容器绝缘电阻和时间常数

电容器的绝缘电阻是指电容器两根引脚之间的综合电阻值,它包括了介质的绝缘电阻和两个电极间外壳绝缘物质形成的电阻。
绝缘电阻在电容器的等效电路中表现为并联在电容器两根引脚之间的电阻,所以称为等效并联电阻(Equivalent Parallel Resistance,EPR)。电容器的绝缘电阻通常很大,达兆欧级,一般为几百兆欧至几千兆欧。
电容器的漏电流是由绝缘电阻产生的,所以也将电容器的绝缘电阻称为漏电阻。绝缘电阻也可以用IRIRIR表示。

  • 电容器绝缘电阻为电容器充电 1min 后所加的直流电压和流经电容器的漏电流之比。电容器的绝缘电阻可以用下列公式计算:
    R=UIR=\frac{U}{I}R=IU​
    RRR为电容器绝缘电阻,单位 Ω;
    UUU为加在电容器两端的电压,单位 V;
    III为两极板之间的总漏电流,单位 A。

决定电容器绝缘电阻的因素有两个电阻,一是电容器内部介质的电阻,二是绝缘外壳的电阻,这两种电阻都是并联在电容器两电极之间的。在这两种因素中,电容器的绝缘电阻主要由介质电阻决定。

  • 时间常数和绝缘电阻都是用来表示电容器绝缘特性的,只是通常在标称容量小于 0.33μF时用绝缘电阻表示,当标称容量大于 0.33μF 时则用时间常数表示。
    电容器的时间常数计算公式如下:
    t=IR×Ct=IR \times Ct=IR×C
    ttt为电容器的时间常数,单位 s;
    IRIRIR 为绝缘电阻,单位 MΩ;
    CCC为电容量,单位 μF。

三、可变电容了解

微调电容器和可变电容器都是容量可以改变的电容器,前者容量变化范围较小,后者大一些。

1、工作原理


上图是瓷介微调电容器示意图。瓷介微调电容器中,中间为瓷片介质,作为电容器两极板之间的绝缘体。上片称为动片,可以随调节而转动,下片固定不动。这样调节上片时,上、下两片银层的重叠面积随之改变,即改变了电容器两极板的相对面积大小,达到改变电容器容量的目的。
实用电路中,要将动片接地,这样可消除调节动片时的有害干扰,因为调整时手指(人体)与动片相接触,动片接地后,相当于人体接触的是电路中的地线,可以大大减小人体对电路工作的干扰。


上图是空气单联可变电容。它有一个可随转柄转动的动片(由许多片组成),还有不能转动的定片(由许多片组成),动片与定片之间不相碰(绝缘),以空气为介质。
当转动转柄时,动片与定片之间的重叠面积改变,达到改变容量的目的。当动片全部旋进时容量为最大,当动片全部旋出时容量为最小。在实用电路中,为减小调节动片时的干扰影响,将动片引脚接地。

这些可变电容,在早期多用在收音机电路中,在现在已经很少使用。

2、外形特征



可变电阻的样子通常都比较大,其通过改变两极片接触面积,来改变对应的电容值。

(1)可变电容器和微调电容器体积比较大,比普通电容器要大许多。
(2)有动片和定片之分。可变电容器的引脚有多根,一只微调电容器共有两根引脚,当多只微调电容器组合在一起时,各微调电容器的动片可以共用一根引脚。
(3)可变电容器和微调电容器的动片可以转动,可变电容器通过转柄转动动片。微调电容器上设有调整用的螺丝刀缺口,可以转动动片。
(4)许多情况下,微调电容器固定在可变电容器上。


总结

这篇文章是在学习电容时摘录的比较重要的知识点,尤其是对电容参数的讲解,十分透彻和清晰。推荐学习了解。

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