2.3　電容器

電容器是儲存電荷的元件，通常簡稱為電容，是一種最基本最常用的電子元件。電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類，在電子電路中具有廣泛的應用。

固定電容器包括無極性電容器和有極性電容器，外形如圖2-53所示。無極性固定電容器主要有紙介電容器、滌綸電容器、云母電容器、聚苯乙烯電容器、聚酯電容器、玻璃釉電容器及瓷介電容器等。有極性固定電容器主要有鋁電解電容器、鉭電解電容器、鈮電解電容器等。

2.3.1　怎樣識別電容器

電容器的文字符號為“C”，圖形符號如圖2-54所示。

電容器的型號命名由4部分組成，如圖2-55所示。第一部分用字母“C”表示電容器的主稱，第二部分用字母表示電容器的介質材料，第三部分用數字或字母表示電容器的類別，第四部分用數字表示序號。

電容器型號中，第二部分介質材料字母代號的意義見表2-4，第三部分類別代號的意義見表2-5。

使用有極性電容器時應注意其引線有正、負極之分，在電路中，其正極引線應接在電位高的一端，負極引線應接在電位低的一端。如果極性接反了，會使漏電流增大并易損壞電容器。

2.3.2　電容器有什么特點

電容器的特點是隔直流通交流，即直流電流不能通過電容器，交流電流可以通過電容器。

電容器對交流電流具有一定的阻力，稱之為容抗，用符號“XC”表示，單位為Ω。容抗等于電容器兩端交流電壓（有效值）與通過電容器的交流電流（有效值）的比值，即如圖2-56所示。

如圖2-57所示為容抗曲線，從曲線可知，容抗XC分別與交流電流的頻率f和電容器的容量C成反比，即。

電容器的工作原理可以從它的結構來理解。電容器的基本結構是兩塊金屬電極之間夾著一絕緣介質層，如圖2-58所示，可見兩電極之間是互相絕緣的，直流電無法通過電容器。但是對于交流電來說情況就不同了，交流電可以通過在兩電極之間充、放電而“通過”電容器。

在交流電正半周時，電容器被充電，有一充電電流通過電容器，如圖2-59（a）所示。

在交流電負半周時，電容器放電并反方向充電，放電和反方向充電電流通過電容器，如圖2-59（b）所示。

2.3.3　怎樣理解電容器的參數

電容器的主要參數有電容量和耐壓。

（1）電容量

電容器儲存電荷的能力叫作電容量，簡稱容量，基本單位是法拉，簡稱法（F）。由于法拉作單位在實際運用中往往顯得太大，所以常用微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF）作為單位。它們之間的換算關系是1F=106μF，1μF=1000nF，1nF=1000pF。

（2）電容器上容量的標示方法

電容器上容量的標示方法常見的有以下兩種。

一是直標法，即將容量數值直接印刷在電容器上，如圖2-60所示。例如，100pF的電容器上印有“100”字樣，0.01μF的電容器上印有“0.01”字樣，2.2μF的電容器上印有“2.2μ”或“2μ2”字樣，47μF的電容器上印有“47μ”字樣。有極性電容器上還印有極性標志。

二是數碼表示法，一般用三位數字表示容量的大小，其單位為pF。三位數字中，前兩位是有效數字，第三位是倍乘數，即表示有效數字后有多少個“0”，如圖2-61所示。

倍乘數的標示數字所代表的含義見表2-6，標示數為0～8時分別表示100～108，而9則是表示1。例如，103表示10×103=10000pF=0.01μF，229表示22×10-1=2.2pF。

（3）耐壓

耐壓是電容器的另一主要參數，表示電容器在連續工作中所能承受的最高電壓。耐壓值一般直接印在電容器上，如圖2-62所示。也有一些體積很小的小容量電容器不標示耐壓值。

電路圖中對電容器耐壓的要求一般直接用數字標出，不作標示的可根據電路的電源電壓選用電容器。使用中應保證加在電容器兩端的電壓不超過其耐壓值，否則將會損壞電容器。

除主要參數外，電容器還有一些其他參數指標。但在實際使用中一般只考慮容量和耐壓，只有在有特殊要求的電路中才考慮容量誤差、高頻損耗等參數。

2.3.4　電容器有哪些用途

電容器的基本功能是隔直流通交流，電容器的各項作用都是這一基本功能的具體應用。電容器的主要作用是耦合、旁路濾波、移相和諧振。

（1）耦合

電容器具有耦合作用。如圖2-63所示為兩級音頻放大電路，晶體管VT1集電極輸出的交流信號通過電容C傳輸到VT2基極，而VT1集電極的直流電位則不會影響到VT2基極，VT1與VT2可以有各自適當的直流工作點，這就是電容器的耦合作用。

（2）旁路濾波

電容器具有旁路濾波作用。如圖2-64所示為整流電源電路，二極管整流出來的電壓Ui是脈動直流，其中既有直流成分也有交流成分，由于輸出端接有濾波電容器C，交流成分被C旁路到地，輸出電壓Uo就是較純凈的直流電壓了。

（3）移相

電容器具有移相作用。由于通過電容器的電流大小取決于交流電壓的變化率，因此電容器上電流超前電壓90°，如圖2-65所示。

利用電容器上電流超前電壓的特性，可以構成RC移相網絡，如圖2-66所示。RC移相網絡中，輸出電壓Uo取自電阻R，由于電容器C上電流i超前輸入電壓Ui，因此Uo超前Ui一個相移角φ，φ在0°～90°，由R、C的比值決定。

當需要的相移角超過90°時，可用多節移相網絡來實現。如圖2-67（a）所示為三節RC移相網絡，每節移相60°，三節共移相180°，圖2-67（b）為其矢量圖。該移相網絡可用于晶體管RC振蕩器，如圖2-68所示，振蕩頻率。

（4）諧振

電容器可以與電感器組成諧振回路。如圖2-69所示為超外差收音機中放電路，電容器C與中頻變壓器T的初級線圈L1組成并聯諧振回路，諧振于465kHz中頻頻率上，使中頻信號得到放大。

2.3.5　怎樣選用電容器

常用電容器主要有瓷片電容器、滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器、獨石電容器、鋁電解電容器、鉭電解電容器等。

（1）瓷片電容器

瓷片電容器是較常用的電容器之一，結構如圖2-70所示，它是在陶瓷片兩表面涂覆一層銀膜作為電極，再焊上引線，外表涂上保護漆制成的。

瓷片電容器的特點是耐熱性和耐腐蝕性好，絕緣性能好，損耗小，穩定性高，體積小，但容量一般不大。瓷片電容器分為高頻和低頻兩類，容量范圍通常為1×10-6～0.47μF，分別應用于高頻和低頻電路。

（2）滌綸電容器

滌綸電容器結構如圖2-71所示，它是在滌綸薄膜上鍍上金屬膜作為電極并焊上引線，然后卷繞成型，最后用環氧樹脂包封起來。

滌綸電容器的特點是耐高溫，耐高壓，耐潮濕，容量大，體積小，價格低，但穩定性較差。滌綸電容器的容量范圍通常為0.47×10-3～4μF，適用于對穩定性要求不高的場合。

（3）聚丙烯電容器

聚丙烯電容器結構與滌綸電容器類似，所不同之處是聚丙烯電容器采用無極性聚丙烯薄膜作為介質材料。

聚丙烯電容器具有更好的電氣性能，具有損耗小、絕緣性好、性能穩定、容量大的特點。聚丙烯電容器的容量范圍通常為1×10-3～10μF，廣泛應用在各種電子電路、特別是高保真放大和信號處理電路中。

（4）云母電容器

云母電容器是高性能電容器之一，結構如圖2-72所示，它是在云母片上涂覆一層銀膜作為電極，根據容量大小將若干片疊加起來，焊上引線，封壓在塑料外殼中制成的。

云母電容器的特點是穩定性和可靠性好，分布電感小，頻率特性優良，精度高，損耗小，絕緣電阻很高。云母電容器的容量范圍通常為0.05×10-4～0.05μF，主要應用于高頻電路和對穩定性與可靠性要求高的場合。

（5）獨石電容器

獨石電容器也是一種瓷介電容器，它是采用多層陶瓷膜片疊加起來燒結而成。由于外形像塊獨石，所以稱其為獨石電容器。

獨石電容器的特點是性能穩定可靠，耐高溫，耐潮濕，體積小，容量大。獨石電容器的容量范圍通常為1×10-6～1μF，廣泛應用于電子儀器及各種電子產品中。獨石電容器也分為高頻和低頻兩類，分別應用于高頻和低頻電路。

（6）鋁電解電容器

電解電容器的特點是含有電解質，絕大多數為有極性電容器。

鋁電解電容器是最常用的電解電容器之一，結構如圖2-73所示。鋁電解電容器的正極為鋁箔，介質為氧化膜，負極為電解質，疊加卷繞成電容器芯后封裝在外殼中。

鋁電解電容器的特點是單位體積的電容量大，價格低，但穩定性較差、損耗大。鋁電解電容器的容量范圍通常為0.33～47000μF，應用十分廣泛。

（7）鉭電解電容器

鉭電解電容器的結構與鋁電解電容器類似，所不同的是鉭電解電容器的正極為金屬鉭，介質為氧化鉭，負極仍為電解質。

鉭電解電容器的特點是損耗小，絕緣電阻大，體積小，容量大，可靠性高，穩定性好，但價格較貴。鉭電解電容器的容量范圍通常為0.1～1000μF，主要應用在要求較高的場合。

2.3.6　怎樣檢測電容器

電容器的好壞可以用萬用表進行檢測。

（1）指針式萬用表檢測

指針式萬用表的電阻擋可以檢測電容器。首先根據電容器容量的大小，將萬用表上的擋位旋鈕轉到適當的“Ω”擋位。例如，100μF以上的電容器用“R×100”擋，1～100μF的電容器用“R×1k”擋，1μF以下的電容器用“R×10k”擋，如圖2-74所示。

然后用萬用表的兩表筆（不分正、負）分別與被測電容器的兩引線相接，在剛接觸的一瞬間，表針應向右偏轉，然后緩慢向左回歸，如圖2-75所示。對調兩表筆后再測，表針應重復以上過程。電容器容量越大，表針右偏越大，向左回歸也越慢。

如果萬用表表針不動，說明該電容器已斷路損壞，如圖2-76所示。如果表針向右偏轉后不向左回歸，說明該電容器已短路損壞，如圖2-77所示。如果表針向右偏轉然后向左回歸穩定后，阻值指示<500kΩ，如圖2-78所示，說明該電容器絕緣電阻太小，漏電流較大，也不宜使用。

對于容量<0.01μF的電容器，由于充電電流極小，幾乎看不出表針右偏，只能檢測其是否短路。

對于正負極標志模糊不清的電解電容器，可用測量其正、反向絕緣電阻的方法，判斷出其引腳的正、負極。具體方法是用萬用表“R×1k”擋測出電解電容器的絕緣電阻，將紅、黑表筆對調后再測出第二個絕緣電阻。

兩次測量中，絕緣電阻較大的那一次，黑表筆（與萬用表中電池正極相連）所接為電解電容器的正極，紅表筆（與萬用表中電池負極相連）所接為電解電容器的負極，如圖2-79所示。

（2）數字萬用表檢測

電容器也可用數字萬用表的電容擋進行檢測。特別是對于容量很小、指針式萬用表無法檢測的電容器，只能用數字萬用表檢測。

檢測時，將數字萬用表上擋位旋鈕轉到適當的“F”擋位，一般測量2000pF以下電容器可選“2nF”擋，2～19.99nF電容器可選“20nF”擋，20～199.9nF電容器可選“200nF”擋，0.2～1.999μF電容器可選“2μF”擋，2～19.99μF電容器可選“20μF”擋。

將被測電容器插入數字萬用表上的“CX”插孔，如圖2-80所示，LCD顯示屏即顯示出被測電容器C的容量。如顯示“000”（短路）、僅最高位顯示“1”（斷路）、或顯示值與電容器上標示值相差很大，則說明該電容器已損壞。