1.2 電容器

1.2.1 電容器的基本知識

電容器是用來儲存電荷的裝置。電容器是由兩個彼此絕緣的金屬極板，中間夾有絕緣材料（絕緣介質）構成的。絕緣材料的不同，構成電容器的種類也不同。電容器是一種儲能元件，在電路中具有隔直流、通交流的作用，常用于濾波、去耦、旁路、級間耦合和信號調諧等方面。

電容器用字母C表示，單位是法拉（F），常用的單位還有微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）。它們的換算關系為：1F=10⁶μF=10⁹ nF=10¹² pF。

1.電容器的種類

電容器按電容量是否可調節，分為固定電容器、可變電容器和半可變電容器；按是否有極性，分為有極性電容器和無極性電容器；按其介質材料不同，分為空氣介質電容器、固體介質（云母、紙介、陶瓷、滌綸和聚苯乙烯等）電容器和電解電容器；按電容的用途分為耦合電容、旁路電容、隔直電容和濾波電容等。

常見電容器的外形如圖1-14所示。電容器的電路圖形符號如圖1-15所示。

2.電容器的主要參數

（1）電容器的標稱容量和允許誤差

標在電容器外殼上的電容量數值稱為電容器的標稱容量。它表征了電容器存儲電荷的能力。標稱容量有許多系列，常用的有E24、E12和E6系列。表1-5是固定電容器的標稱容量系列。

電容器的允許偏差含義與電阻器相同，常用的是±5%、±10%、±20%，通常容量越小，允許偏差越小。

（2）額定工作電壓

額定工作電壓（也稱為耐壓值）是指在規定溫度范圍內，電路中電容器長期可靠地工作所允許加的最高直流電壓。電容器在使用中不允許超過這個電壓值，如果超過，電容器可能損壞或被擊穿。電容器工作在交流電路中時，交流電壓的峰值不得超過額定工作電壓。

（3）絕緣電阻

絕緣電阻是指電容器兩極之間的電阻，也稱為漏電阻，它表明電容器漏電流的大小。絕緣電阻的大小取決于電容器的介質性質，一般在1000MΩ以上。絕緣電阻越小，漏電流越大。電容器漏電流會引起能量損耗，這種損耗不僅影響電容的壽命，而且會影響電路的工作，因此，電容器的絕緣電阻越大越好。

3.電容器標識

（1）色標法

在電容器上標注色環或色點來表示其電容量及允許偏差的方法稱為色標法。識讀色環的順序是從電容的頂部沿著電容器引線方向，即頂部為第一環，靠引腳的是最后一環。

電容器為四環標志時，第一、二環表示有效數值，第三環表示有效數字后面加零的個數，第四環表示允許偏差（普通電容器）。電容器為五環色標志時，第一、二、三環表示有效數值，第四環表示有效數字后面零的個數，第五環表示允許偏差（精密電容器）。其單位為pF。色環顏色規定與電阻的色標法相同。

例如某電容器色環標志是“棕、黑、橙、金”四環標志時，表示其電容量為0.01μF，允許偏差為±5%。如色環標志是“棕、黑、黑、紅、棕”五環標志時，表示其電容量為0.01μF，允許偏差為±1%。

如遇到電容器色環的寬度為兩個或3個色環的寬度時，就表示這種顏色的兩個或3個相同的數字。

（2）直標法

直標法是利用數字和文字符號在產品上直接標出電容器的主要參數如標稱容量、耐壓和允許偏差等。主要用于體積較大的電容器的標注，如電解電容，瓷片電容等，當電容上未標注偏差，則默認偏差為±20%。有的電容器由于體積小，習慣上省略其單位。但應遵循如下規則：

① 不帶小數點的整數，若無標志單位，則表示pF，如3300表示3300pF。

② 帶小數點的數值，若無標志單位、則表示μF，如0.47表示0.47μF。

③ 許多小型固定電容器，如瓷介電容器等，其耐壓均在100V以上，由于體積小可以不標注耐壓值。

（3）文字符號法

文字符號法是用特定符號和數字表示電容器主要參數的方法，其中數字表示有效數值，字母表示數值的量級。常用字母有m、μ、n和p等，m表示毫法（mF），μ 表示微法（μF）、n表示納法（nF），p表示皮法（pF）。如10p表示10pF。字母有時也表示小數點，如3μ3表示3.3μF，2p2表示2.2pF。

有時數字前面加字母μ或p表示零點幾微法或皮法。例如p33表示0.33pF，μ22表示0.22μF。另外，零點幾微法電容器也可在數字前加上R來表示，如R33表示0.33μF。

（4）數碼法

用3位數碼來表示電容器的容量的方法稱數碼法，單位為pF。前兩位為有效數字，后一位表示有效數字后零的個數，但當第三位數為“9”時，用有效數字乘上10 ^-1來表示。例如102表示1000pF；103表示0.01μF；339表示3.3pF。

1.2.2 常用電容器及選用

1.常用電容器

（1）電解電容

電解電容是以金屬氧化膜為介質，金屬為正極，電解質為負極。使用時注意極性，正極接高電位，負極接低電位，如果電容器極性接反，將使電容的漏電流劇增，最終導致電容器損壞。電解電容器按正極材料不同分為鋁電解電容、鉭電解電容等。實物如圖1-16a所示。

鋁電解電容的容量大，但損耗大，溫度、頻率特性差，絕緣性能差，長期存放可能干涸、老化等。適合在低頻旁路、濾波等電路中使用。

鉭電解電容與鋁電解電容相比，絕緣性好，相對體積和損耗都小，溫度、頻率特性好，耐用、不易老化，主要用在積分、計時、延時開關等對電性能要求比較高的電路中。

（2）云母電容器

云母電容器采用云母作為介質，在云母表面噴一層金屬膜（銀）作為電極，按需要的容量疊片后經浸漬、壓塑在膠木殼（或陶瓷、塑料）內構成。實物如圖1-16b所示。云母電容器具有穩定性好、分布電感小、精度高、損耗小、絕緣電阻大、溫度特性及頻率特性好、工作電壓高（50V～7kV）等優點；但成本高、生產工藝復雜。適用于高頻和高壓電路。

（3）瓷介電容器

瓷介電容器的介質是陶瓷，根據陶瓷成分不同可分為高頻瓷介電容器和低頻瓷介電容器兩種。實物如圖1-16c所示。高頻瓷介電容器容量范圍在1pF～0.1μF。常用在要求損耗小、容量穩定的高頻電路中，作調諧、振蕩回路電容和溫度補償電容。低頻瓷介電容器相對于高頻瓷介電容器體積小、容量大，最大容量達4.7μF；但其絕緣電阻低、損耗大，穩定性差。適合在低頻電路中作旁路使用。

（4）紙介電容器

紙介電容器是用電容器專用紙作為介質，用鋁箔或鉛箔作為電極，經卷繞成型、浸漬后封裝而成。紙介電容器生產工藝簡單、成本低、電壓范圍較寬；缺點是電容量不易控制、損耗較大、穩定性較差、電感大。適用于直流及低頻電路，有時也用于脈沖、儲能和移相電路等。

金屬化紙介電容器是采用真空蒸發技術，在涂有漆膜的紙上再蒸鍍一層金屬膜作為電極而成。實物如圖1-16d所示。與普通紙介電容相比，體積小、容量大。這種電容器自愈能力強，當電容器介質某點被擊穿后，這點的短路電流將使金屬膜蒸發，使短路點消失，從而恢復正常。

（5）玻璃釉電容器

玻璃釉電容器以玻璃為介質，它的特點是體積小、高溫性能好、能在200℃下長期穩定工作、抗濕性好、能在相對濕度為90%的條件下正常工作。適用于交直流電路和脈沖電路。實物如圖1-16e所示。

（6）有機薄膜電容器

有機薄膜電容器以有機薄膜為介質，該類電容器總性能上比低頻瓷介電容器及紙介電容器要好、容量范圍大，但穩定性不夠高。有機薄膜種類很多，常見的有滌綸薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜等，其中滌綸電容適用于低頻電路，聚苯乙烯電容高頻特性好，適用于高頻電路，聚丙烯電容器能耐高壓。實物如圖1-16f～h所示。

2.電容器的選用

（1）根據在電路中的功能不同選擇電容器

電路中使用什么種類的電容器應根據其在電路中的功能來確定。如在電源濾波電路中選擇電解電容；在高頻或對電容量要求穩定的場合，應選用瓷介質電容、云母電容或鉭電容。對于一般極間耦合，多選用金屬化介質電容器或滌綸電容器；在選用時還應注意電容器的引線形式。

（2）耐壓選擇

在選用電容器時，其耐壓值一般應高于實際電路中工作電壓的10%～20%，對于工作穩定性較差的電路，可留有較大的余量，以確保電容器不被損壞和擊穿。

（3）電容器容量和誤差選擇

在對容量要求不太嚴格的一般電路中，選用比設計值略大些的電容；在振蕩、延時、選頻和濾波等特殊電路中，選用與設計值盡量一致的電容；當現有電容與要求的容量不一致時，可采用串聯或并聯的方法選配。

對于業余小制作一般可不考慮電容器的容量誤差；對于振蕩、延時電路，電容器的容量誤差應盡量小，選擇誤差應小于5%；對用于低頻耦合、電源濾波等電路的電容器其誤差可以大些，選±5%、±10%、±20%的誤差等級都是可以的。

（4）介質選擇

電容器介質不同，其特性差異較大，用途也不相同。在選用電容的介質時，要首先了解各介質的特性，然后確定適用何種場合。

（5）電容器的代用

在選購電容器時可能沒有所需的型號或所需容量的電容器，或在維修時手頭有的與所需的不相符合時，便要考慮代用。代用的原則是：電容器的容量基本相同；電容器的耐壓不低于原電容器的耐壓值；對于旁路電容和耦合電容，可選用比原電容量大的電容器代用；在高頻電路中的電容，代換時要考慮頻率特性，使其滿足電路的頻率要求。

1.2.3 電容器的檢測

為使電容器能在電路中正常工作，在裝配電路前要對其進行檢測。

1.固定無極性電容的檢測

（1）5000pF以上無極性電容器的檢測

用指針萬用表電阻檔R×10kΩ或R×1kΩ測量電容器兩端，表頭指針應先擺動一定角度后返回∞處。若指針沒有任何變動，則說明電容器已開路；若指針最后不能返回∞，則說明電容漏電，距∞處越遠，漏電越嚴重；若為0Ω，則說明電容器已擊穿。電容器容量越大，指針擺動幅度就越大。可以根據指針擺動最大幅度值來判斷電容器容量的大小，以確定電容器容量是否減小了。這就要求記錄好測量不同容量的電容器時萬用表指針擺動的最大幅度，以便比較。若因容量太小看不清指針的擺動，則可調轉電容兩極再測一次，這次指針擺動幅度會大些。

（2）5000pF以下無極性電容器的檢測

用指針萬用表R×10kΩ檔測量，指針應一直指到∞處。指針指向無窮大，說明電容器沒有漏電，但不能確定其容量是否正常。可利用數字萬用表電容檔測量其容量。

2.電解電容器的檢測

（1）電解電容器極性的判別

1）外觀判別。通過電容器引腳和電容體的白色色帶來判別，帶“-”號的白色色帶對應的引腳為負極。長引腳是正極，短引腳是負極，如圖1-17所示。

2）萬用表識別。用指針式萬用表的 R×10kΩ檔測量電容器兩端的正、反向電阻值，在兩次測量中，漏電阻小的一次，黑表筆所接為負極。

（2）電解電容漏電阻的測量

指針萬用表的紅表筆接電容器的負極，黑表筆接正極。在接觸的瞬間，萬用表指針即向右偏轉較大幅度（對于同一電阻檔，容量越大，擺幅越大），然后逐漸向左回轉，直到停在某一位置。此指示電阻值即為電容器的正向漏電阻。

再將紅黑表筆對調，萬用表指針將重復上述擺動現象。此時所測阻值為電容器的反向漏電阻，此值應略小于正向漏電阻。若測量電容器的正、反向電阻值均為0，則該電容器已擊穿損壞。

經驗表明，電解電容的漏電阻一般應在500kΩ以上性能較好，在200～500kΩ時性能一般，小于200kΩ時漏電較為嚴重。

測量電解電容時注意：

電解電容的容量較一般固定電容大得多，所以，測量時，應針對不同容量選用合適的量程。一般情況下選用R×10kΩ檔或R×1kΩ檔，但47μF以上的電容器不再選用R×10kΩ檔；容量大于470μF的電容器測量時，可先用R×1Ω檔測量對電容充滿電后（指針指向無窮大）再調至R×1kΩ檔，待指針穩定后，就可以讀出其漏電電阻。

從電路中拆下的電容器（尤其是大容量和高壓電容器），應對電容器放電后，再用萬用表進行測量，否則會造成儀表損壞。

3.可變電容器的檢測

用萬用表的R×10kΩ檔，測量動片與定片之間的絕緣電阻，即用兩表筆分別接觸電容器的動片和定片，然后慢慢旋轉動片，如轉動到某一位置時阻值為零，表明有碰片短路現象。如動片轉到某一位置時表針不為無窮大，而是出現了一定的阻值，表明動片與定片之間有漏電現象。如將動片全部旋進、旋出后，阻值均為無窮大，表明可變電容器良好。

4.用數字萬用表檢測電容器

一些數字式萬用表上設有電容器容量的測量功能，可以用這一功能檔來檢測電容器的質量。具體方法如下。

（1）利用數字萬用表的電容器測試孔測量電容器的好壞

1）將萬用表功能旋鈕旋到電容檔，量程選擇大于被測電容的容量。

2）將被測電容器的兩根引腳短接一下，放掉電。然后將兩只引腳分別插入電容器測試孔中，如果是有極性電解電容要注意插入的極性。

3）從顯示屏上讀出電容值。將讀出的值與電容器的標稱值比較，如果指示的電容量大小等于電容器的標稱容量，說明電容器正常。若相差太大，說明該電容器的容量不足或性能不良。

（2）利用數字萬用表的電阻檔測量電容器的好壞

1）將萬用表調到歐姆檔的適當檔位，一般容量在1μF以下的電容器用“20k”檔測量，1～100μF內的電容器用“2k”檔測量，容量大于100μF的電容器用“200”檔或二極管檔檢測。

2）用萬用表的兩只表筆分別與電容器的兩引腳相接，紅表筆接電解電容的正極，黑表筆接電解電容的負極，如果顯示值從“000”開始逐漸增加，最后顯示溢出符號“1”，表明電容器正常，如果萬用表始終顯示“000”，則說明電容器內部短路；如果始終顯示“1”，則可能電容器內部極間斷路。