1.1.2 电容器
电容器在各类电子线路中是一种必不可少的重要元件，是一种储能元件，具有充电、放电、通交（能通过交流信号，其通过交流信号的频率与电容量成反比）和隔直（隔断直流信号）的特点。在电路中常用于电源滤波，交流信号的隔直耦合、旁路、调谐，能量转换等。
电容器的基本结构是用一层绝缘材料（介质）间隔的两片导体。当两端加上电压以后，极板间的电介质即处于电场之中。电介质在电场的作用下，原来的电中性不能继续维持，其内部也形成电场，这种现象叫做电介质的极化。在极化状态下的介质两边，可以储存一定量的电荷，储存电荷的能力用电容量表示。电容量的基本单位是F（法），常用单位是μF（微法）和pF（皮法）。
1.电容器的命名与分类
根据国家标准，电容器型号的命名由四部分内容组成：
其中第三部分作为补充，说明电容器的某些特征；如无说明，则只需三部分组成，即两个字母一个数字。大多数电容器的型号都由三部分内容组成，见表1.7。
表1.7 电容器的分类代号及其意义
例如，CJX-250-0.33-±10% 电容器的含义是额定工作电压250 V、标称容量为0.33 μF、误差为±10%的小型金属化纸介质电容器。
电容器的种类很多，分类原则也各不相同，通常可按结构、用途或介质、电极材料分成如表1.8所示的几种。
表1.8 常用电容器的种类
从表1.8可知，电容器按结构可分为固定式和可变式两类；其中，固定式又分为有机介质电容器、无机介质电容器和电解电容器。由于现代高分子合成技术的进步，新的有机介质薄膜不断出现，这类电容器发展很快。除了传统的纸介、金属化纸介电容器外，常见的涤纶、聚苯乙烯电容器等均属此类。陶瓷、云母、玻璃等材料可制成无机介质电容器。电解电容器以金属氧化膜作为介质，以金属和电解质作为电容的两极，金属为阳极，电解质为阴极。使用电解电容器必须注意极性，由于介质单向极化的性质，它不能用于交流电路，极性不能接反，否则会影响介质的极化，使电容器漏液、容量下降，甚至发热、击穿、爆炸。
2.电容器的主要技术参数
电容器的主要参数有标称电容量（简称容量）、允许偏差、额定直流工作电压（耐压）、绝缘电阻、损耗、温度系数、频率特性等。通常情况下，选用时考虑多是电容量、额定工作电压、绝缘电阻、频率特性，除电路有特别的要求，才会考虑其他相关的一些特性参数。
1）标称容量及偏差
电容量是电容器的基本参数，它是指电容器加上电压后存储电荷的能力。电容器上标记的电容数是电容器的标称容量。我国常用固定式电容标称容量系列为E24、E12、E6与表1.4类似。常用电容器的标称容量和实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表1.9。
表1.9 允许误差等级
2）额定工作电压
在极化状态下，电荷受到介质的束缚而不能自由移动，只有极少数电荷摆脱束缚形成漏电流；当外加电场增强到一定程度，介质就会被击穿，大量电荷脱离束缚流过绝缘材料，此时电容器已经遭到损坏。电容器在规定的工作电压范围内，长期、可靠地工作而不致击穿电容器的最大电压称为电容器的额定工作电压。常用固定电容器的直流工作电压为6.3 V、10 V、16 V、25 V、40 V、63 V、100 V、250 V和400 V。
3）绝缘电阻
绝缘电阻是指加在电容器上的直流电压与通过它的漏电流的比值。绝缘电阻一般应在5000 MΩ 以上，优质电容器的绝缘电阻可达TΩ（1012Ω）级。
4）介质损耗
电容器介质的绝缘性能取决于材料及厚度，绝缘电阻越大，漏电流越小。而漏电流将使电容器消耗一定电能，这种消耗称为电容器的损耗。所谓介质损耗是指介质缓慢极化和介质电导所引起的损耗。通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切来表示：
不同类型的电容器，其tanδ 的数值不同，一般为10-2～10-4。tanδ 真实地表征了电容器的质量优劣。在同容量、同工作条件下，损耗角越大，电容器的损耗也越大。损耗角大的电容器不适合高频工作。
3.电容器的合理选用
电容器的种类繁多，性能指标各异，合理选用电容器对于产品设计十分重要。所谓合理选用，就是要在满足电路要求的前提下综合考虑体积、重量、成本、可靠性等各方面的因素。为了合理选用电容器，应该广泛收集产品目录，及时掌握市场信息，熟悉各类电容器的性能特点；了解电路的使用条件和要求以及每个电容器在电路中的作用，如耐压、容量、允许偏差、介质损耗、工作环境、体积、价格等因素。
在具体选用电容器时，还应注意如下问题：
（1）电容器型号选择。根据电路的要求合理选择电容器型号。一般，电路极间耦合多选用金属化纸介电容器或涤纶电容器；电源滤波和低频旁路宜选用铝电解电容器；高频电路和要求电容量稳定的地方应该用高频瓷介电容器、云母电容器或钽电解电容器；如果在使用中要求电容量作经常性调整，可选用可变电容器；如果不需要经常调整，可使用微调电容器。
（2）电容器的额定电压。不同类型的电容器有不同的额定电压系列，所选电容器应该符合标准系列，额定电压一般应高于电容器两端实际电压的1～2倍。不论选用何种电容器，都不得使其额定电压低于电路的实际工作电压，否则，电容器将会被击穿；也不要使其额定电压太高，否则不仅提高了成本，而且电容器的体积必然加大。
（3）标称容量及精度等级。各类电容器均有其容量标称值系列及精度等级。电容器在电路中的作用各不相同，大多数情况下，对电容器的容量精度要求并不严格。但在振荡回路、延时电路及音调控制电路中，电容器的容量则应和计算要求值尽量一致。在一些滤波网络中，电容器的容量则要求非常精确。
（4）对tanδ 值的选择。介质材料的区别使电容器的tanδ 值相差很大。在高频电路或对信号相位要求严格的电路中，tanδ 值对电路性能的影响很大，直接关系到整机的技术指标，所以应该选择tanδ 值较小的电容器。
（5）成本。由于各类电容器的生产工艺相差很大，因此价格也相差很大。在满足产品技术要求的情况下，应该尽量选用价格低廉的电容器，以便降低产品成本。