电容器的工作原理及选型指南

分类：技术中心 1510人浏览 2019-06-12

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电容器是一种容纳电荷的器件。通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。

工作原理
电容器与电池类似，也具有两个电极。在电容器内部，这两个电极分别连接到被电介质隔开的两块金属板上。电介质可以是空气、纸张、塑料或其他任何不导电并能防止这两个金属极相互接触的物质。

电容器上与电池负极相连的金属板将吸收电池产生的电子。电容器上与电池正极相连的金属板将向电池释放电子。充电完成后，电容器与电池具有相同的电压（如果电池电压是1.5伏特，则电容器电压也是1.5伏特）。

选型指南
电容器的选择主要考虑以下因素：

（1）型号

一般在电路中用于低频耦合、旁路去耦等，性能要求不严格时可以采用纸介电容器、电解电容器。低频放大器的耦合电容器，选用1-22μF的电解电容器；

旁路电容根据电路工作频率来选，如在低频电路中，发射极旁路电容选用电解电容器，容量在10-220μF之间；

在中频电路中可选用0.01-0.1μF的纸介、金属化纸介、有机薄膜电容器等；

在高频电路中，则应选用云母电容器和瓷介电容器。在电源滤波和退耦电路中，可选用电解电容器。

（2）精度

在旁路、退耦、低频耦合电路中，一般对电容器的精度没有很严格要求，选用时可根据设计值，选用相近容量或容量略大些的电容器。

但在另一些电路中，如振荡回路、延时回路、音调控制电路中，电容器的容量就应尽可能和计算值一致。

在各种滤波器和各种网络中，对电容量的精度有更高要求，应选用高精度的电容器来满足电路的要求。

（3）额定工作电压

电容器的额定工作电压应高于实际工作电压，并留有足够余量，以防因电压波动而导致损坏。一般而言，应使工作电压低于电容器的额定工作电压的10%-20%。

在某些电路中，电压波动幅度较大，可留有更大的余量。

有极性的电容器不能用于交流电路。

电解电容器的耐温性能很差，如果工作电压超过允许值，介质损耗将增大，很容易导致温升过高，最终导致损坏。

一般说来，电容器工作时只允许出现较低温升，否则属于不正常现象。因此，在设备安装时，应尽量远离发热元件（如大功率管、变压器等）。如果工作环境温度较高，则应降低工作电压使用。

一般小容量的电容器介质损耗很小，耐温性能和稳定性都比较好，但电路对它们的要求往往也比较高，因此选择额定工作电压时仍应留有一定的余量，也要注意环境工作温度的影响。

（4）绝缘电阻

绝缘电阻越小的电容器，其漏电流就越大，漏电流不仅损耗了电路中的电能，重要的是它会导致电路工作失常或降低电路的性能。漏电流产生的功率损耗，会使电容器发热，而其温度升高，又会产生更大的漏电流，如此循环，极易损坏电容器。因此在选用电容器时，应选择绝缘电阻足够高的电容器，特别是高温和高压条件下使用的电容器。

作为电桥电路中的桥臂、运算元件等场合，绝缘电阻的高低将影响测量、运算等的精度，必须采用高绝缘电阻值的电容器。

电容器的损耗在许多场合也直接影响到电路的性能，在滤波器，中频回路、振荡回路等电路中，要求损耗尽可能小，这样可以提高回路的品质因数，改善电路的性能。

（5）温度系数

电容器的温度系数越大，其容量随温度的变化越大，使得电路产生漂移，造成电路工作的不稳定。这在很多电路中是不允许的，例如振荡电路中的振荡回路元件、滤波器等，这些场合应选用温度系数小的电容器，以确保其能稳定工作。

（6）频率特性

在高频应用时，由于电容器自身电感、引线电感和高频损耗的影响，电容器的性能会变差。频率特性差的电容器不仅不能发挥其应有的作用，而且还会带来许多麻烦。例如，纸介电容器的分布电感会使高频放大器产生超高频寄生反馈，使电路不能工作。所以选用高频电路的电容器时，一要注意电容器的频率参数，二要注意电容器的引线不能留得过长，以减小引线电感对电路的不良因影响。

（7）降额

降额使用可以提高可靠性，处于最差工况工作的元件，是实际寿命达不到额定寿命的重要因素。

（8）使用环境

使用环境的好坏，直接影响电容器的性能和寿命。在工作温度较高的环境中，电容器容易产生漏电并加速老化。因此在设计和安装时，应尽可能使用温度系数小的电容器，并远离热源和改善机内通风散热，必要时，应强迫风冷。在寒冷条件下，由于气温很低，普通电解电容器会因电解液结冰而失效，使设备工作失常，因此必须使用耐寒的电解电容器。

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