1簡(jiǎn)介
定義:是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)在兩金屬電極間加上電壓時(shí),電極上就會(huì)存儲(chǔ)電荷,所以電容器是儲(chǔ)能元件。任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體,組成一個(gè)電容器。平行板電容器由電容器的極板和電介質(zhì)組成。
特點(diǎn):
1.它具有充放電特性和阻止直流電流通過(guò),允許交流電流通過(guò)的能力。
2.在充電和放電過(guò)程中,兩極板上的電荷有積累過(guò)程,也即電壓有建立過(guò)程,因此,電容器上的電壓不能突變。
電容器的充電:兩板分別帶等量異種電荷,每個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫電容器的帶電量。
電容器的放電:電容器兩極正負(fù)電荷通過(guò)導(dǎo)線中和。在放電過(guò)程中導(dǎo)線上有短暫的電流產(chǎn)生。
電容充電過(guò)程
3.電容器的容抗與頻率、容量之間成反比。即分析容抗大小時(shí)就得聯(lián)系信號(hào)的頻率高低、容量大小。
平行板電容器的電容公式:
介電常數(shù)真空εr=1,k為靜電力常量,S為兩板正對(duì)面積,d為兩板間距離。
說(shuō)明:平行板電容器內(nèi)的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)
2作用
電容器
在直流電路中,電容器是相當(dāng)于斷路的。電容器是一種能夠儲(chǔ)藏電荷的元件,也是最常用的電子元件之一。
這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說(shuō)起。最簡(jiǎn)單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢(shì)差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個(gè)電容器是不導(dǎo)電的。不過(guò),這樣的情況是在沒(méi)有超過(guò)電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對(duì)絕緣的,當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)是都可以導(dǎo)電的,我們稱這個(gè)電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過(guò)在中學(xué)階段,這樣的電壓在電路中是見(jiàn)不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當(dāng)做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因?yàn)殡娏鞯姆较蚴请S時(shí)間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過(guò)程是有時(shí)間的,這個(gè)時(shí)候,在極板間形成變化的電場(chǎng),而這個(gè)電場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的函數(shù)。實(shí)際上,電流是通過(guò)電場(chǎng)的形式在電容器間通過(guò)的。
電容器的作用:
●耦合:用在耦合電路中的電容稱為耦合電容,在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路,起隔直流通交流作用。
●濾波:用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容,在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路,濾波電容將一定頻段內(nèi)的信號(hào)從總信號(hào)中去除。
●退耦:用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容,在多級(jí)放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路,退耦電容消除每級(jí)放大器之間的有害低頻交連。
●高頻消振:用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容,在音頻負(fù)反饋放大器中,為了消振可能出現(xiàn)的高頻自激,采用這種電容電路,以消除放大器可能出現(xiàn)的高頻嘯叫。
●諧振:用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容,LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路。
●旁路:用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容,電路中如果需要從信號(hào)中去掉某一頻段的信號(hào),可以使用旁路電容電路,根據(jù)所去掉信號(hào)頻率不同,有全頻域(所有交流信號(hào))旁路電容電路和高頻旁路電容電路。
●中和:用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機(jī)高頻和中頻放大器,電視機(jī)高頻放大器中,采用這種中和電容電路,以消除自激。
●定時(shí):用在定時(shí)電路中的電容器稱為定時(shí)電容。在需要通過(guò)電容充電、放電進(jìn)行時(shí)間控制的電路中使用定時(shí)電容電路,電容起控制時(shí)間常數(shù)大小的作用。
●積分:用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢(shì)場(chǎng)掃描的同步分離電路中,采用這種積分電容電路,可以從場(chǎng)復(fù)合同步信號(hào)中取出場(chǎng)同步信號(hào)。
●微分:用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號(hào),采用這種微分電容電路,以從各類(主要是矩形脈沖)信號(hào)中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號(hào)。
●補(bǔ)償:用在補(bǔ)償電路中的電容器稱為補(bǔ)償電容,在卡座的低音補(bǔ)償電路中,使用這種低頻補(bǔ)償電容電路,以提升放音信號(hào)中的低頻信號(hào),此外,還有高頻補(bǔ)償電容電路。
●自舉:用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容,常用的OTL功率放大器輸出級(jí)電路采用這種自舉電容電路,以通過(guò)正反饋的方式少量提升信號(hào)的正半周幅度。
●分頻:在分頻電路中的電容器稱為分頻電容,在音箱的揚(yáng)聲器分頻電路中,使用分頻電容電路,以使高頻揚(yáng)聲器工作在高頻段,中頻揚(yáng)聲器工作在中頻段,低頻揚(yáng)聲器工作在低頻段。
●負(fù)載電容:是指與石英晶體諧振器一起決定負(fù)載諧振頻率的有效外界電容。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負(fù)載電容可以根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,通過(guò)調(diào)整一般可以將諧振器的工作頻率調(diào)到標(biāo)稱值。
4分類
根據(jù)分析統(tǒng)計(jì),電容器主要分為以下10類:
1.按照結(jié)構(gòu)分三大類:固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。
2.按電解質(zhì)分類:有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質(zhì)電容器等。
3、按用途分有:高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。
4.按制造材料的不同可以分為:瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容,還有先進(jìn)的聚丙烯電容等等
5.高頻旁路:陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。
6.低頻旁路:紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。
7、濾波:鋁電解電容器、紙介電容器、復(fù)合紙介電容器、液體鉭電容器。
8.調(diào)諧:陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。
9.低耦合:紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。
10.小型電容:金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器。
5類型
鋁電解電容器
用浸有糊狀電解質(zhì)的吸水紙夾在兩條鋁箔中間卷繞而成,薄的化氧化膜作介質(zhì)的電容器。因?yàn)檠趸び袉蜗驅(qū)щ娦再|(zhì),所以電解電容器具有極性。
容量大,能耐受大的脈動(dòng)電流。
容量誤差大,泄漏電流大;普通的不適于在高頻和低溫下應(yīng)用,不宜使用在25kHz以上頻率。
低頻旁路、信號(hào)耦合、電源濾波。
鉭電解電容器
用燒結(jié)的鉭塊作正極,電解質(zhì)使用固體二氧化錳。
溫度特性、頻率特性和可靠性均優(yōu)于普通電解電容器,特別是漏電流極小,貯存性良好,壽命長(zhǎng),容量誤差小,而且體積小,單位體積下能得到最大的電容電壓乘積。
對(duì)脈動(dòng)電流的耐受能力差,若損壞易呈短路狀態(tài)。
超小型高可靠機(jī)件中。
自愈式并聯(lián)電容器
結(jié)構(gòu)與紙質(zhì)電容器相似,但用聚脂、聚苯乙烯等低損耗塑材作介質(zhì)。
頻率特性好,介電損耗小。
不能做成大的容量,耐熱能力差。
濾波器、積分、振蕩、定時(shí)電路。瓷介電容器 穿心式或支柱式結(jié)構(gòu)瓷介電容器,它的一個(gè)電極就是安裝螺絲。引線電感極小,
頻率特性好,介電損耗小,有溫度補(bǔ)償作用。
不能做成大的容量,受振動(dòng)會(huì)引起容量變化。
特別適于高頻旁路。
獨(dú)石電容器(多層陶瓷電容器)
在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以電極槳材料,疊合后一次繞結(jié)成一塊不可分割的整體,外面再用樹脂包封而成
小體積、大容量、高可靠和耐高溫的新型電容器,高介電常數(shù)的低頻獨(dú)石電容器也具有穩(wěn)定的性能,體積極小,Q值高
容量誤差較大
噪聲旁路、濾波器、積分、振蕩電路紙介電容器
一般是用兩條鋁箔作為電極,中間以厚度為0.008~0.012mm的電容器紙隔開重疊卷繞而成。
制造工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,能得到較大的電容量
金屬化聚丙烯電容器
一般在低頻電路內(nèi),通常不能在高于3~4MHz的頻率上運(yùn)用。油浸電容器的耐壓比普通紙質(zhì)電容器高,穩(wěn)定性也好,適用于高壓電路微調(diào)電容器(半可變電容器) 電容量可在某一小范圍內(nèi)調(diào)整,并可在調(diào)整后固定于某個(gè)電容值。
瓷介微調(diào)電容器的Q值高,體積也小,通??煞譃閳A管式及圓片式兩種。
云母和聚苯乙烯介質(zhì)的通常都采用彈簧式東,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但穩(wěn)定性較差。
線繞瓷介微調(diào)電容器是拆銅絲〈外電極〉來(lái)變動(dòng)電容量的,故容量只能變小,不適合在需反復(fù)調(diào)試的場(chǎng)合使
用。
陶瓷電容器
用高介電常數(shù)的電容器陶瓷〈鈦酸鋇一氧化鈦〉擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì),并用燒滲法將銀鍍?cè)谔沾缮献鳛殡姌O制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。
具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器,用于高穩(wěn)定振蕩回路中,作為回路電容器及墊整電容器。
低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用,或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場(chǎng)合〈包括高頻在內(nèi)〉。這種電容器不宜使用在脈沖電路中,因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。
高頻瓷介電容器
適用于高頻電路云母電容器
就結(jié)構(gòu)而言,可分為箔片式及被銀式。被銀式電極為直接在云母片上用真空蒸發(fā)法或燒滲法鍍上銀層而成,由于消除了空氣間隙,溫度系數(shù)大為下降,電容穩(wěn)定性也比箔片式高。
頻率特性好,Q值高,溫度系數(shù)小
不能做成大的容量
廣泛應(yīng)用在高頻電器中,并可用作標(biāo)準(zhǔn)電容器玻璃釉電容器
由一種濃度適于噴涂的特殊混合物噴涂成薄膜而成,介質(zhì)再以銀層電極經(jīng)燒結(jié)而成"獨(dú)石"結(jié)構(gòu)
性能可與云母電容器媲美,能耐受各種氣候環(huán)境,一般可在200℃或更高溫度下工作,額定工作電壓可達(dá)500V,損耗tgδ0.0005~0.008
氣泵電容器
電容器:電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號(hào)的旁路、交直流電路的交流耦合等的電子元件稱為電容器。電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類,其中固定電容器又可根據(jù)所使用的介質(zhì)材料分為云母電容器、陶瓷電容器、紙/塑料薄膜電容器、電解電容器和玻璃釉電容器等;可變電容器也可以是玻璃、空氣或陶瓷介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
電容器的損耗與漏電和使用環(huán)境的溫度有極大的關(guān)系?。?!
固定電容器
固定電容器的檢測(cè)方法
A.檢測(cè)10pF以下的小電容因10pF以下的固定電容器容量太小,用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量,只能定性的檢查其是否有漏電,內(nèi)部短路或擊穿現(xiàn)象。測(cè)量時(shí),可選用萬(wàn)用表R×10k擋,用兩表筆分別任意接電容的兩個(gè)引腳,阻值應(yīng)為無(wú)窮大。若測(cè)出阻值(指針向右擺動(dòng))為零,則說(shuō)明電容漏電損壞或內(nèi)部擊穿。
B.檢測(cè)10PF~001μF固定電容器是否有充電現(xiàn)象,進(jìn)而判斷其好壞。萬(wàn)用表選用R×1k擋。兩只三極管的β值均為100以上,且穿透電流要小??蛇x用3DG6等型號(hào)硅三極管組成復(fù)合管。萬(wàn)用表的紅和黑表筆分別與復(fù)合管的發(fā)射極e和集電極c相接。由于復(fù)合三極管的放大作用,把被測(cè)電容的充放電過(guò)程予以放大,使萬(wàn)用表指針擺幅度加大,從而便于觀察。
應(yīng)注意的是:在測(cè)試操作時(shí),特別是在測(cè)較小容量的電容時(shí),要反復(fù)調(diào)換被測(cè)電容引腳接觸A、B兩點(diǎn),才能明顯地看到萬(wàn)用表指針的擺動(dòng)。C對(duì)于001μF以上的固定電容,可用萬(wàn)用表的R×10k擋直接測(cè)試電容器有無(wú)充電過(guò)程以及有無(wú)內(nèi)部短路或漏電,并可根據(jù)指針向右擺動(dòng)的幅度大小估計(jì)出電容器的容量。
6注意事項(xiàng)
由于電容器的兩極具有剩留殘余電荷的特點(diǎn),所以,首先應(yīng)設(shè)法將其電荷放盡,否則容易發(fā)生觸電事故。處理故障電容器時(shí),首先應(yīng)拉開電容器組的斷路器及其上下隔離開關(guān),如采用熔斷器保護(hù),則應(yīng)先取下熔絲管。此時(shí),電容器組雖已經(jīng)過(guò)放電電阻自行放電,但仍會(huì)有部分殘余電荷,因此,必須進(jìn)行人工放電。放電時(shí),要先將接地線的接地端與接地網(wǎng)固定好,再用接地棒多次對(duì)電容器放電,直至無(wú)火花和放電聲為止,最后將接地線固定好。同時(shí),還應(yīng)注意,電容器如果有內(nèi)部斷線、熔絲熔斷或引線接觸不良時(shí),其兩極間還可能會(huì)有殘余電荷,而在自動(dòng)放電或人工放電時(shí),這些殘余電荷是不會(huì)被放掉的。故運(yùn)行或檢修人員在接觸故障電容器前,還應(yīng)戴好絕緣手套,并用短路線短接故障電容器的兩極以使其放電。另外,對(duì)采用串聯(lián)接線方式的電容器還應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行放電。