1.2 電容類元件

在電子設備中，電容器也是常用的元件之一，通常簡稱為電容。電容器可以儲存電能，具有充電、放電及隔直流、通交流的特性。

電容器的主要物理特征是儲存電荷。由于電荷的儲存意味著能量的儲存，因此也可以說，電容器是一個能夠儲存電能的元件。

1. 電容器的電路圖形符號

電容器是由兩個相互靠近的金屬電極板構成的，中間呈絕緣狀，當在兩電極加上電壓時，電容器就可以儲存電能。

電容器在電路中用字母“C”表示，各種電容器的電路圖形符號如圖1-5所示。

電容器的種類很多，如按是否有極性來分，可分為無極性電容器和有極性電容器兩類，它們在電路中的符號稍有差別。無極性電容器的外形及電路符號如圖1-6左半部所示，有極性電容器的外形及電路符號如圖1-6右半部所示。

2. 無極性電容器

常見的無極性電容器按介質不同來分類，有紙介電容器、油浸紙介密封電容器，金屬化紙介電容器、云母電容器，有機介質薄膜電容器、玻璃釉電容器、陶瓷電容器等。

（1） 紙介電容器

紙介電容器體積大，損耗大。除了油浸紙介密封電容器和金屬化紙介電容器還有少量應用外，其他紙介電容器現在已基本不用了。

（2） 云母電容器

云母電容器的容量穩定，絕緣電阻大，但容量較小，一般用于高頻電路中。

（3） 陶瓷電容器

陶瓷電容器體積小，性能穩定，耐熱性能好，適用于高頻電路中。

（4） 有機介質薄膜電容器

有機介質薄膜電容器的介質有聚苯乙烯和滌綸，前者絕緣電阻大，性能穩定，精度高，可用于高頻電路中；后者容量大，體積小，廣泛應用于中、低頻電路中。

3. 有極性電容器

有極性電容器的內部構造比無極性電容器復雜。此類電容器如按正極材料的不同，可分為鋁電解電容器及鉭（或鈮）電解電容器等。由于此類電容器的兩條引線分別引出電容器的正極和負極，因此在電路中不能接錯。

電解電容器是通過電化學方法在金屬極板上形成氧化膜作為介質的電容器。陽極可為鋁、鉭、鈮、鈦等金屬或合金，陰極是液體、半流體電解質，介質是金屬氧化膜。

（1） 鋁電解電容器

鋁電解電容器容量大，體積大，漏電大，適用于低頻電路中。使用中注意引線不能接反，漏電不可過大。

（2） 鉭（或鈮）電解電容器

鉭（或鈮）電解電容器體積小，容量穩定，絕緣電阻大，溫度特性好，但價格較貴，一般應用于較高級的電子設備中。

（3） 雙極性電解電容器

雙極性電解電容器是由兩個有極性電容器封裝在一起的，由于兩個正負極相互低消，故也稱為無極性電解電容器，它的兩個極板均經過相同的處理，可用于電聲分頻電路和脈沖電路中。

4. 可變電容器

可變電容器按其結構分類，可分為單聯可變電容器、雙聯可變電容器和多聯可變電容器；按其介質分類，可分為空氣介質可變電容器和有機介質薄膜可變電容器；按其作用分類，可分為可變電容器和半可變（微調）電容器。

各種可變電容器的外形和電路符號如圖1-7所示。

（1） 單聯可變電容器

單聯可變電容器分為空氣介質單聯可變電容器和有機介質單聯可變電容器。單聯可變電容器有兩組平行極板，如圖1-7（a）所示，其中一組固定不動，另一組固定在轉軸上，分別稱為定片和動片。動片全部旋入時，可變電容器的容量最大；反之則最小。

空氣介質單聯可變電容器體積大，容量不夠穩定；有機介質單聯可變電容器體積小，密封于塑料外殼中，它的容量表示的是可變化的范圍，如12/360 pF、7/270 pF等。

（2） 雙聯可變電容器

雙聯可變電容器分為空氣介質雙聯可變電容器和有機介質雙聯可變電容器兩種。它有兩組動片和兩組定片，動片連接在一起，通過旋軸實現同步旋轉，與單聯可變電容器一樣

都可以作為收音機的調諧選臺用。

雙聯可變電容器的容量有等容表示法和差容表示法兩種。等容表示法為2×270 pF，2 ×360 pF，差容表示法為兩聯最大容量，如60/127 pF，250/290 pF等。

（3） 多聯可變電容器

四聯、五聯可變電容器常用于帶調幅（AM）、調頻（FM）的廣播收音機調諧選臺。其他多聯可變電容器用于特殊的電子設備中。

（4） 半可變電容器

半可變電容器也稱為微調電容器，常見的有瓷介質、空氣介質和有機介質薄膜電容器，還有一種稱為拉線微調電容器。它們的作用類似于微調電容器。

5. 電容器的作用

電容器在電路中有隔直流、旁路及耦合等作用，它還能與電感器組成諧振回路，與電阻器組成濾波電路等。

（1） 電容器的充、放電作用

電容器具有充、放電作用。把電容器兩個金屬極板分別接到電池的正、負極，接正極的極板上就將充上正電荷，另外一個極板就將充上負電荷，這就是充電；當將充有電荷的電容器兩極板相連，則極板上的電荷就會通過導線而中和，直到兩極板上的電荷完全消失，這就是放電。

（2） 電容器的隔直流作用

由電容器的充、放電作用可看出，直流電是不能通過電容器的。但是，如果電容器兩端所加的是交流電，它的極性和電壓大小不斷變化，電容器就會不斷充電和放電，導線中就會有充、放電電流，故從這個意義上來說，認為交流電可以通過電容器。

（3） 電容器對交流電流的特殊阻礙作用

交流電可以通過電容器，但是容量不同的電容器對頻率不同的交流電流有不同的阻礙作用，形成的交流電流也不同，這就是電容器對交流電流的特殊阻礙作用。

6. 電容器的標稱容量單位

電容器儲存電荷的能力，用電容量表示。電容量與極板面積和介質材料有關。其基本單位是“法拉”，用“F”表示；在實際使用中，經常用“F”的百萬分之一作單位，即“微法”，用字母“μF”表示，在電路圖上，一般只寫一個“μ”；在實際使用中，有時也用μF的百萬分之一作單位，即“皮法”，用“pF”表示，在電路圖上，一般只寫一個“p”字。它們之間的關系為：

1F=106 μF=1012 pF

1 μF=10-6F=106 pF

在一些進口電容器上還用mF及nF作單位，歐洲有些國家將電容器的單位用千兆微微法縮寫成一個“G”字（注意這里的G與國際單位制中詞頭G代表的因數為109是不同的）。這些單位之間的關系為：

1 G=10-3F=103 μF=109 PF=106nF

1 mF（毫法）=10-3F=1000 μF

1nF（納法）=10-9F=10-3 μF =103 pF=10-6 G

一只100 pF的電容器，加到10 V電源上，兩極板充的電荷與極板間電壓成正比：

Q=CU=100×10-12×10=10-9C

式中 Q ——極板上所充得的電荷，單位為庫侖；

C ——電容器的電容量，單位為法拉；

U ——極板上所加的電壓，單位為伏特。

7. 電容器標稱量值

各種電容器參數表示方法較多，其參數標注方法如圖1-8所示。將圖中所表示的方法歸納起來主要有以下7種。

（1） 電容器標稱量值的標注

這種表示方法較簡單，多用于體積稍大的電容器，它是直接在其外表面寫上標稱容量值，并寫上單位，如圖1-8（a）～（e）所示。還有一些電容器上標出的容量不標注單位：如帶有小數點，則容量單位是μF，如圖1-8（d）、（e）所示，如不帶小數點的四位數或兩位數的容量，它們的單位為pF。

進口電容器上有時用n兼作小數點，R代表小數點，例如：

2n9即為2.9nF=2900 pF；R56 μF即為R56 μF=0.56 μF。

（2） 電容器標稱量值的數碼表示法

此法較為常見，一般用三位數字表示電容器容量大小，如圖1-8（f）～（i）所示，其單位用皮法（pF）來表示，前面兩位數表示電容器容量的有效數字，第三位數表示有效數字后面要加多少個零（即乘以10x次冪，x為第三位數字）。

例如：容量標為“223”，則標稱容量為：

22×103 pF=22000 pF=0.022 μF

容量標為“472”，則標稱容量為：

47×102 pF=4700 pF

若第三位數字是“9”，則表示容量在1 pF～9.9 pF之間，這個“9”是“10-1”的意思。

例如：容量標為“339”，則標稱容量為：

33×10-1 pF=3.3 pF

（3） 電容器標稱量值的色碼表示法

色碼或色環表示法與數碼表示法相似，但它標的不是數字，而是用不同的顏色代表不同的數值。顏色與數值的對應關系與電阻器的色環標注法相同，具體為：

電容器上色碼表示方法示意圖如圖1-9所示，沿著引線方向第一色、第二色表示電容量的有效數字，第三色表示有效數字后面應補加的零的個數，其單位也是pF。

例如：沿著引線方向，第一色環是紅，第二色環仍然是紅，第三色環是黃，則其數碼為224，按上述方法即可得容量值為：

22×104 pF=220000 pF=0.22 μF

又如：沿引線方向顏色分別為“棕”、“黑”、“綠”，則其數碼為105，容量值為：

10×155 pF=1000000 pF=1 μF

以上的0.22 μF實例，是將色環相同的合并加寬而成的，即由寬的紅加黃組合而成。如電容器上只有一條很寬的色環為紅色，則說明三位數字都是2，即222，容量值為：

22×102 pF=2200 pF

（4） 電容器標稱量值的字母表示法

此法是國際電工委員會推薦的標志方法。通常用字母m（10-3法拉）、μ（10-6法拉）、n（10-9法拉）和p（10-12法拉）來表示電容量的數量級，并表示小數點位置。

例如：4n7表示為4.7×10-9F=4700 pF

6 p8表示為6.8×10-12F=6.8 pF

3 μ3表示為3.3×10-6F=3.3 μF

（5） 電容器標稱量值的其他表示法

[1] 有些在數字前面冠以R來表示容量，這種電容量一般只有零點幾微法。

例如：R33表示0.33 μF，R10表示0.1 μF，這里的R相當于小數點。

[2] 還有不標單位的表示法，可以憑經驗看出容量是多少。用1位至4位數字表示的，則容量單位為pF。

例如：2200表示容量為2200 pF，39表示容量為39 pF。

第二種是用零點幾或零點零幾來表示的，其單位是μF。

例如：0.1表示為0.1 μF，0.047表示為0.047 μF。

（6） 電容器的允許誤差表示法

[1] 直接表示法。例如：用±5%、±10%、±29%等表示；也有用I級（±5%）、Ⅱ級（±10%）、Ⅲ級（±20%）等來表示。

[2] 用字母表示法。用各種字母表示電容器誤差的含義見表1-2所列。其中：允許誤差值為5%、10%、20%的電容器使用最多，因而應記住其對應的字母。

（7） 電解電容器上極性標志

小型塑料封裝電解電容器的兩條引線，有一條較長，它是正極引線。鋁外殼的電解電容器上用“+”符號作為正極標記，如圖1-8（a）所示。還有些電解電容器用“-”號表示負極標記，如圖1-8（b）所示。