1.2 电容（器）

电容（或电容器，以下统一用电容表示）用字母C表示。电容有存储电荷的作用，由此决定了它可以通交流阻直流、通高频阻低频。它常用于隔直、滤波、旁路。

电容的两个最基本的指标是容量和击穿电压。容量标志着电容的储存能力，其计量单位有法（F）、微法（μF）、皮法（pF）等。由于电容简单来说是由两个相互绝缘的导体构成的，所以当电压升高到一定程度时，会击穿导体间的绝缘。这个极限电压就是电容的击穿电压值。

电容按有无极性可分为有极性电容和无极性电容两种（一般情况下，有极性电容的正、负极不可接反）；按制作材料可分为铝电解电容（成本低、容量大、耐热性差、稳定性差）、钮电解电容（成本高、精度高、体积小、漏电小）、磁片电容、聚丙烯电容、纸质电容及金属膜电容等多种；按容量是否可变分为固定电容和可调电容。电容的符号如图1-12所示。

1.2.1 电容的主要参数

电容有以下主要参数。

1.容量C

电容容量的单位为法拉（F），常使用的单位有微法（μF），皮法（pF）。它们的换算关系为1μF=10-6F，1pF=10-12F。

下面以平板电容为例说明电容容量值的计算方法：

式中，d为极板的间距；S为平板相对部分的面积；ε为极板间的电介质（以下简称极间介质）的介电常数。

2.耐压UP-P

UP-P指电容的直流工作电压的峰-峰值。如果是在交流电路中，则要注意所加的交流电压的最大值不能超过电容的直流工作电压值。

3.额定电压

额定电压指的是在最低环境温度和额定环境温度之间的任一温度下，可以连续加在电容上的最高直流电压或交流电压的有效值。额定电压的大小与电容所用的电介质有关。

4.绝缘电阻

电容绝缘电阻的大小说明其绝缘性能的好坏。若电容加上直流电压U长时间充电后，其电流（称为电容的漏电电流I）最终仍保留一定的值，这时绝缘电阻R=U/I（U的单位为V，I的单位为μA，R的单位为MΩ）。绝缘电阻的大小和电介质的体积、电阻系数、介质厚度及两极板面积的大小有关。为了减少漏电电流的影响，要求电容应具有尽可能高的绝缘电阻值。

5.容许误差

容许误差指实际电容量和标称电容量之间的最大容许误差范围。一般分为3级：I级，±5%；Ⅱ级，±10%；Ⅲ级，±20%。在有些情况下，还有0级，此时的容许误差为±20%。

精密电容的容许误差较小，而电解电容的容许误差较大，它们采用不同的精度等级。

常用电容的精度等级和电阻的表示方法相同，如D（用字母表示）——005级（用数字表示）——±0.5%（用百分比的误差表示）；F——01级——±1%；G——02级——±2%；J——I级——±5%；K——Ⅱ级——±10%；M——Ⅲ级——±20%。

6.温度系数

温度系数指在一定温度范围内，温度每变化1℃，电容量的相对变化值。温度系数越小越好。

7.损耗

损耗指在电场的作用下，电容在单位时间内发热而消耗的能量。这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。它通常用损耗角的正切值来表示。

8.频率特性

频率特性指电容的电参数随电场频率变化而变化的性质。例如，电容的电容量会随着频率的升高而减小（因为介电常数在高频时比低频时小），损耗也随频率的升高而增加。另外，在高频下工作时，电容的分布参数，如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等，都会影响其性能。所有这些因素使得电容的使用频率受到限制。

不同品种的电容，其最高使用频率不同：小型云母电容在250MHz以内；圆片型瓷介电容为300MHz；圆管型瓷介电容为200MHz；圆盘型瓷介电容可达3000MHz；小型纸介电容为80MHz；中型纸介电容只有8MHz。

1.2.2 电容的种类与符号

1.常见的电容种类

（1）铝电解电容：它是用铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，再插入一片弯曲的铝带做正极制成的。它还需进行直流电压的处理，使得正极上形成一层氧化膜（用做介质）。其特点是容量大，但是漏电大、稳定性差，有正负极性，适用于电源滤波或低频电路中。使用时，其正、负极不能接反。

（2）钽铌电解电容：它是用金属钽或铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成的。其特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度性能好，用在要求较高的设备中。

（3）陶瓷电容：它是用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成的。其特点是体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适用于高频电路。铁电陶瓷电容的容量较大，但损耗和温度系数也较大，因此它适用于低频电路。

（4）云母电容：它是用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成的。其特点是介质损耗小、绝缘电阻大、温度系数小，适用于高频电路。

（5）薄膜电容：其结构与纸介电容相同，其介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容的介质常数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜用做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容的介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大，可用于高频电路。

（6）纸介电容：它是用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容器纸中，卷成圆柱形或扁柱形芯子，然后密封在金属壳或绝缘材料壳中制成的。其特点是体积较小，容量可以做得较大，但是固有电感和损耗比较大，适用于低频电路。

（7）金属化纸介电容：其结构与纸介电容基本相同，只是它在电容器纸上覆上了一层金属膜来替代金属箔。其特点是体积小、容量较大，一般用于低频电路。

（8）油浸纸介电容：它把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高，但体积较大。

在实际应用中，要注意以下几点：

第一，要根据不同的用途选择不同类型的电容；

第二，要考虑电容的标称容量、容许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数；

第三，对于有正、负极性的电解电容来说，其正、负极在焊接时不要接反。

2.电容类别的标注

电容的种类很多，为了区别开来，也常用几个拉丁字母来表示其类别，如图1-13所示。图1-13中的上图是小型纸介电容，下图是立式矩形密封纸介电容。表1-9列出了电容的类别和符号。表1-10列出了常用电容的几项特性。

表1-9 电容的类别和符号

表1-10 常用电容的几项特性

3.进口电容的标注

（1）进口电容一般由6项标注符号组成。

第一项：用字母表示类别。

第二项：用两位数字表示其外形、结构、封装与引线方式。

第三项：温度补偿型电容的温度特性，有用字母标注的，也有用颜色标注的，其意义如表1-11中所示。

表1-11 进口电容的标注方法与性能

注：温度系数的单位为10-6/℃；容许误差的单位为%。

第四项：用数字和字母表示耐压，其中字母代表有效数值，数字代表被乘数的10的幂。

第五项：标称容量，用三位数字表示，其中前两位为有效数值，第三位为10的幂。当有小数时，用R或P表示。普通电容的单位是pF，电解电容的单位是μF。

第六项：容许误差，用一个字母表示，其意义和国产电容的意义相同。

（2）进口电容也有用色标法标注的，其意义和国产电容的标注方法相同。

① 标有单位的直接表示法。例如，220μF表示220微法；.01μF表示0.01微法。还有一些电容用字母“R”表示小数点，如R56μF表示0.56微法。

② 不标单位的直接表示法。其中用一位到四位数表示的电容，其单位一般为pF。而电解电容的容量单位则为μF。

③ 电容量的p、n、μ、m表示法。p表示微微法（10-12F），n表示毫微法（10-9F），μ表示微法（10-6F），m表示毫法（10-3F）。用2～4位数字和一个字母来表示标称容量时，数字表示有效值，字母表示数值的量级。字母有时还表示“小数点”的位置。例如，1p5表示1.5pF；470n表示0.47μF；4μ7表示4.7μF；1m5表示1500μF。

④ 电容量的数码表示法。数码一般为三位数，从左算起，第一、二位数字为有效数字位，表示电容量值的有效数字。第三位数字为倍乘位，表示有效数字后面跟的零的个数。数码表示的电容量单位为pF。例如，103表示容量为10×10-3pF=10-4pF=0.01μF；224K表示22×104pF=0.22μF。另外，还有一种特例——第三位用9表示的，此电容量是1.0～9.9pF，即此电容的容量为有效数字乘上10-1，如229表示22×10-1pF=2.2pF。

⑤ 电容量的色码表示法。顺引线方向，第一、二环色码表示电容量值的有效数字（黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白分别代表0～9十个数字），第三环色码表示后面跟的零的个数。色码表示的电容量单位也是pF。有些电容上的色环较宽，占二个或三个色环宽度，则表示这里有同一种颜色的二个或三个色环。

1.2.3 电容的标称值与容许误差

与电阻一样，电容的标称值系列通常采用E系列。E系列是一种由几何级数构成的数列，源自Electricity的第一个字母。它是以101/6=1.5、101/12=1.2、101/24=1.1为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列和E24系列。E6系列适用于容许误差为±20%的电阻、电容数值，E12系列适用于容许误差为±10%的电阻、电容数值，E24系列适用于容许误差为±5%的电阻和电容数值。

图1-14给出了E系列标称值选取的示意图。可以看出，E24系列在大于等于1，小于10的范围内，按照几何级数，确定了24个值。E12系列则是在相同的范围内，确定了12个值。E6系列则是在相同的范围内，确定了6个值。这种选取方法，一方面保证了厂家在生产时，仅需要提供有限的种类；另一方面，也可以满足绝大多数用户的需求。例如，在E12系列中，电容值的容许误差为±10%，则1和1.2之间（如图1-14中所示）不存在空白区域。也就是说，尽管厂家或市场仅提供1μF、1.2μF，10μF、12μF，100μF、120μF等电容值，但用户仍然可以通过电容筛选，选择出在这两个标称值之间自己需要的电容值来。

表1-12给出了E系列标称值。

表1-12 E系列标称值

目前，电阻一般采用E24系列，而电容则采用E12系列或E6系列。

1.2.4 电容的特殊问题

在使用电容时有一些特殊问题需要重视，否则不仅会造成电路达不到应有的性能，还可能造成电容爆炸，以致损毁电路甚至伤害身体。

1.电解电容

在使用较大容量（如大于1μF时）的电容，只有电解电容可以选用。在选用电解电容时必须注意以下几点。

（1）电解电容的标称耐压值必须大于在电路中可能承受的电压值的2倍以上。特别注意其工作电压不能长时间接近甚至高于它的耐压值，否则它会发烫甚至爆裂。

（2）电解电容有极性，因此应保证长期工作时，其正极电压高于负极电压（长期的反压将会造成电解液起泡，并集聚压力而爆炸）。判断电解电容引脚极性的方法有两种：电解电容上“-”对应的引脚为负极，另一个引脚为正极；对于一个新的、未做过任何操作的电能电容，其长引脚为正极，短引脚为负极。

（3）应尽量避免电解电容工作在较高电压（如几十伏或以上）的交流状态，这是因为电解电容具有较大的损耗电阻，长时间工作在高压交流下极易使它发烫甚至爆裂。

（4）电解电容的容量衰退得很快，放置几年后的旧电解电容的容量可能仅有其原始容量的60%左右，因此在将它用于精度较高的滤波器时，需要在使用前检查一下其容量。

（5）普通电解电容的工作频率较低，在制作开关电源等工作频率较高的场合需要选用高频电解电容。

2.容量与容许误差

常用的电容均采用E6或E12系列的标称值，而且更多地采用E6的标称值，这就意味着其容许误差高达20%。因此，在设计精度较高的振荡器、滤波器时，一定注意要筛选所需容量的电容，而不能仅仅根据其标注值使用。

3.损耗与频率特性

损耗与频率特性这两个参数在高频电路中的影响较大，但它们往往容易被忽视。因此，在设计高频电路时需要选择适合的电容。