1.2 電容器

電容器（Capacitor）簡稱電容，也是一種基本電子元件，它在電路中的文字符號是英文字母C。兩個相互靠近、彼此絕緣的金屬電極就能構成一個最簡單的電容。兩個電極間的絕緣物質稱為電容的介質（Capacitor Medium）。電容的基本功能是儲存電荷 （電能）。它在電子電路中用得十分廣泛，如用在交流耦合（AC Coupling）、隔離直流（DC Isolation）、濾波（Filtering）、交流或脈沖旁路（AC Or Pulse）、RC定時（Timing）及LC諧振選頻（Resonant Frequency Selective）等電路中。電容器可分為固定電容器和可變電容器，固定電容器是指其容量固定的電容器。

1.2.1 電容器的種類

固定電容器的種類很多，如圖1.9所示。例如，按其是否有極性，可分為無極性電容器和有極性電容器兩大類，它們在電路中的符號稍有差別，在電路中的連接方式也有一定區別。

1.無極性電容器

常見的無極性電容器有紙介電容器（Paper Condenser）、油浸紙介密封電容器（Oil-Immersed Encapsulated Paper Capacitor）、金屬化紙介電容器（Metallized Paper Capacitor）、云母電容器（Mica Capacitor）、有機薄膜電容器（Organic Film Capacitor）、玻璃釉電容器（Glass Glaze Capacitor）及陶瓷電容器（Ceramic Capacitor）等。它們的外形及在電路中的符號如圖1.10所示。無極性電容在電路中使用時不區分正負極，兩個引腳可以對調使用。

2.有極性電容

有極性電容器的內部構造比無極性電容器復雜。有極性電容器按正級材料的不同，可分為鋁電解電容器（Aluminium Electrolytic Capacitor）及鉭（或鈮）電解電容器（Tantalum Or Niobium Electrolytic Capacitor），電容外形、正負極標注及符號如圖1.11所示。有極性電容器的兩條引線，分別引出電容器的正極（Positive Pole）和負極（Negative Pole），因此在電路中不能接錯，在電路符號中也有明確的標志。注意在電路連接中一定要保證電解電容的正極接高電位。

1.2.2 電容的主要技術參數

電容的主要參數有標稱容量、允許偏差、額定電壓、絕緣電阻、漏電流、損耗因數及時間常數等。下面介紹最常用的幾個參數。

1.標稱容量及允許偏差

電容器的標稱容量簡稱電容量（Nominal Capacity），電容量及允許偏差（Permissible Deviation）的基本含義同電阻一樣，只是使用單位（電容量）與電阻不同。電容量的基本單位為F（法拉），其含義為在1V電壓下，電容所能儲存的電量為1C（庫侖），其容量即為1F。但在實際使用中，F作電容量單位往往顯得太大，所以常用mF（毫法）、μF（微法）、nF（納法）和pF（皮法）等小單位、它們之間的關系如下

為了簡化標稱容量規格，電容器大都是按E24、E12、E6、E3優選系列生產的。實際上應按系列標準選購，否則可能難以購到所需電容。當然特殊規格電容例外，可專門聯系定制或購買。E24～E3系列固定電容器標稱電容量及偏差值參見表1.7。其中標稱容量小于10pF的無機鹽介質電容，所用允許偏差一般為±0.1pF、±0.25pF、±0.5pF、±1pF四種。標稱容量大于4.7pF的電容采用E24系列；標稱容量小于等于4.7pF的電容采用E12系列；精密電容和E3系列電容的允許偏差通常采用以下值：±0.05%、±0.1%、±0.25%、±0.5%、±1%、±2%（精密型）、?10%～+30%、30%、?10%～+50%、?20%～+50%、?20%～+80%、?20%～+100%。

2.額定電壓

額定電壓（Nominal Voltage）通常也稱作耐壓，是指在允許的溫度范圍內，電容上可連續長期施加的最大電壓有效值。電容的額定電壓通常是指直流工作電壓，但也有少數品種標以交流額定電壓，這類電容主要專用于交流電路或交流分量大的電路中。如果電容工作于脈動電壓下，則交流分量通常不得超過直流電壓的百分之幾至百分之十幾（應隨交流分量頻率的增高而相應遞減），且交、直流分量的總和不得大于額定電壓。所以工作在交流分量較大的電路（如整流濾波電路）中的電容，選取額定電壓參數應適當放寬余量。

電容的額定電壓也有規定的系列值，如表1.8所示。選用時應在系列值中選取。

3.緣電阻

電容器中的介質不是絕對的絕緣體，它有一定的阻值。當電容加上直流電工作時，總有漏電流產生。若漏電流太大，電容就會發熱損壞，嚴重的會使外殼炸裂，電解電容器的電解液則會向外濺射。一般電容只要質量良好，其漏電流是極小的。而電解電容因漏電較大，一般用漏電流值表示其絕緣性（與容量成正比）。電容的絕緣電阻（Insulation Resistance）及漏電流是重要的性能參數，電子設備的故障有不少都是因某個電容漏電太大而被擊穿造成的，所以不要輕視這個參數。

4.損耗因數（tanQ）

電容的損耗因數（Dissipation Factor）定義為有功損耗與無功損耗功率之比，即

式（1.2）中的P為有功損耗功率，Pq為無功損耗功率，U為施加于電容的交流電壓值。這個解釋對有些初學者可能難以接受。我們可以從另一個角度來解釋：損耗因數是衡量電容損耗的參數之一，而電容損耗大小是代表其品質優劣的重要參數之一。通常，電容在電場作用下，其儲存或傳遞的一部分電能會因介質漏電及極化作用而變為無用有害的熱能，這部分發熱消耗的能量就是電容的損耗。顯然損耗越大，發熱也越嚴重，反之亦然。各類電容都規定了某頻率范圍內的損耗因數允許值，或者說它們都有各自適應的工作頻率范圍。在選用脈沖、交流、高頻等電路中的某些電容時，損耗因數是一個十分重要的參數。

1.2.3 電容器的標志識別

1.只標數字不標單位的直接表示法

普通電容器上標有“3”字，表示3pF；“4700”表示4700pF；而電解電容器標有“47”，則表示電容量為47μF。

2.數碼表示法

一般用3位數字表示電容器容量大小，其單位為pF。其中第1、第2位為有效數字，第3 位表示倍數，即表示有效值后有多少個“0”。例如“103”表示 10×103pF；“224”表示22×104pF。

另外，這種方法有一個特殊數字需特別注意，即第3位的數字為“9”，表示10?1，而不是109。例如，“229”表示22×10?1pF，即2.2pF。

3.色環表示法

采用這種表示法的電容器單位為pF，它用顏色黑、棕、紅、橙、黃、綠、藍、紫、灰、白，分別表示0～9的10個數字。通常，第1、第2環表示電容量的有效數字，第3環為倍乘數，第4環為允許誤差，比如標有黃、紫、橙三色的電容器，讀數為47×103pF。

4.誤差表示法

誤差表示法通常分為兩種。

（1）直接標明允許誤差的具體范圍和單位。例如，“10±5pF”表示容量為10pF，允許誤差為±0.5pF。

（2）容許誤差用百分數表示，但省略百分號，單位為 ΜF。例如，“47/5/250”表示容量為47μF，容許誤差為±5%μF，工作電壓為250V。另外還有字母表示法、色點表示法。

1.2.4 萬用表對電容器的粗測

所謂粗測，是指對電容器能否儲存電荷進行大概的測試，是運用電容器充放電（Charge and Discharge）的原理。通過觀察萬用表指針偏轉角度的大小，來粗略估計電容器的容量。測試時，應根據被測電容器的容量來選擇萬用表的電阻擋，選擇方法詳見表1.9。

1.2.5 萬用表對電容器μF值的測量

在測試前，根據被測電容器容量的大小，參考表1.9將萬用表的量程開關撥至合適的擋位，如圖1.12所示。由于此時萬用表既是電容的充電電源（表內電池），又是電容器充放電的監視器，所以操作起來非常方便。先將黑表筆搭在一腳上，再把紅表筆搭在另一只腳上。萬用表指針先向右邊偏轉一定角度，然后很快向左邊回到“∞”處，表示對電容器充電完畢。

小容量電容器，由于其容量小，所以充電電流也很小，乃至還未觀察到萬用表指針的擺動便回復到“∞”處。這時，可將表筆交換一下，再接觸引腳時，指針仍向右擺動一下后復原，但這一次向右擺動的幅度應比上一次大。這是因為電容器上已經充電，交換表筆后便改變了充電電源的極性，電容器要先放電后再充電，所以萬用表指針偏轉角度較前次大。

如果測試的是大容量的電解電容器，在交換表筆進行再次測量之前，需用螺絲丁的金屬桿與電解電容器的兩個引腳短接一下，放掉前一次測試中被充上的電荷，以避免因放電電流太大而致使萬用表指針打彎。

1.2.6 萬用表對小電容器性能的測試

對于小電容器的性能的測試可從以下5個方面來進行。

（1）測試時萬用表指針擺動一下后，很快返回到“∞”處，說明這只電容器性能正常。

（2）萬用表指針擺動一下后不回到“∞”處，而是指在某一阻值上，說明這只電容器漏電，這個阻值就是該電容器的漏電電阻的阻值。

（3）接好萬用表的表筆，但指針不擺動，仍停留在“∞”處，說明此電容器內部開路。但容量小于5000pF的小容量電容器，則是由于充放電不明顯所致，不能視為內部開路。

（4）萬用表指針擺動到“0”處不返回，說明該電容器已被擊穿，不能用了。

（5）萬用表指針擺動到刻度中間位置后停止，交換表筆再測時指針仍指在這一位置，如同是在測試一只電阻器，說明該電容器已經失效，不可再用。

1.2.7 數字萬用表對小容量電容器的測試

利用 DT-890 型數字萬用表可以直接測出小容量電容器的容值，方法如圖1.13所示。

根據被測電容器的標稱容值，選擇合適的電容量程CAP，如2μ擋（此表有2000pF、20nF、200nF、2μF、20μF 5擋），調整調零旋鈕（僅作測試電容用），使初始值（即空載電容值，指沒插入電容器之前，顯示屏所顯示數值）為“000”或“?000”，然后將被測電容器CX插入數字萬用表的CAP插座中，萬用表顯示屏立即顯示出被測電容器的容值。

1.2.8 萬用表對電解電容器極性的判斷

先任意測一下電容器的漏電阻，記下其大小；然后將電容器兩個引腳相碰短路放電后，再交換表筆進行測量，再次讀出漏電阻值，比較兩次測出的漏電阻值；以電阻大的一次為準，黑表筆所接的引腳為電解電容的正極，紅表筆所接的為負極。

如果通過兩次測量比較不出漏電阻的大小，可通過多次測量來判斷被測電容器的極性。但是，如果萬用表的電阻擋量程擋位太低，兩個阻值較大且互相接近時，須更換到量程較大的擋位進行測量。