走出誤區 電容器深入解析一電容器的構造

一、前言

   screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>

　　現代電子電路（無論數字或模擬）均可以分解為四大組成元素：電阻器、電容器、電感器、PN結（二極管和三極管）。或許有些朋友會感到驚訝和質疑，密布各種元器件的板卡以及高集成度的CPU竟然能夠被分為這麼簡單的四件東西事實無容置疑，CPU主要由晶體三極管（晶體管）構成，而晶體三極管的主要元素為PN結。而板卡上的各種芯片和元件也無一例外由這四大元素構成，甚至連導線我們也可以將其看作是一個阻值極低的電阻器。可以說，當今芯片和板卡的設計根本其實就是對這四大元素的調配和應用，只要了解了這四大元素就了解了現代電子電路。

　　在這四大元素中，電腦用戶最為關注、討論最多的就是電容器（Capacitor）。各大電腦硬件論壇中，關於電容器的討論數不勝數，各類觀點也是層出不窮。其中雖不乏真知灼見，但也產生了一些誤區並發生了大范圍傳播，影響了人們對一些產品的正確評估。因此，筆者特別進行了大量研究及咨詢，盡可能使用通俗易懂的語言向各位深入淺出的講述電容器，讓大家走出現存的誤區，更全面認知電容器。

　　本文將會分為兩（電腦沒聲音）部分：1.電容器的構造；2.電容器的功用與性能指標。在第一部分中筆者將為各位詳細講述電容器的分類、結構以及現存的誤區；在第二部分中筆者會講述電容的功能以及真正能夠衡量電容優劣的指標和方式。




二、電容的封裝類型

人們對物品的第一印象通常都源自它們的外觀。對於電子元器件來說，我們首先看到的就是它們的封裝類型。我們可以將其分為兩（電腦沒聲音）類：貼片式和穿孔式。

穿孔式

screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>

　　穿孔式封裝的元器件應該是人們最熟悉的類型，其詳細還可分為引線式和插接式兩（電腦沒聲音）種，它們的顯著標志就是擁有引腳，插接式通常還有一個固定腳。安裝它們時需要將引腳穿過PCB。盡管元器件的安裝方式基本相同，但不同類型和定位的元件其形狀和內部結構也各不相同，適用於不同的場合。

貼片式（Surface Mount Type）

screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>

　　貼片式元器件常會被簡寫為SMD（Surface Mount Device），貼片式電容僅僅是其中的一種。和引線式相比，此類封裝的元器件僅需安裝與PCB表面，而無須穿透整個PCB，便於自動化安裝，也節省了PCB面積。同時還可以讓PCB內部走線更加自如，也會在一定程度上減少干擾。不過貼片式元器件焊接溫度較高，對器件本身的耐溫能力也會有一定的要求，並不是所有規格的元器件都可以采用。簡單說，在元器件規格相同的情況下，貼片式封裝要優於引線式，當然，成本也會更高。


誤區
　　1．貼片式電容性能一定更好
　　盡管貼片式封裝有諸多優點，但電容本身的指標基本不會因此而改變。相比有引線式電容器，貼片式電容器可以在一定程度上減少引線電阻、分布電感、分布電容等會對電路造成干擾的元素。但是，在多數情況下其效果並非那麼明顯，至少為了追求貼片式元件而犧牲規格是絕對不劃算的。總的來說，規格相同的電容器，采用貼片式封裝只會在某些要求較高的部分優於引線式。不過由於貼片式元件無需穿透PCB，所以在板卡設計布局等方面會占較明顯的優勢。

　　2．電容器的顏色決定品質級別
　　目前網友們之間流傳著一些以顏色分級電容的說法，例如紫色>綠色>藍色>紅色之類，這在如今其實是沒有任何指導意義的。由於早年廠商和產品種類都較少時，所以人們根據經驗用此規則進行判斷和篩選。但時至今日，電容器品牌和種類層出不窮，即使某廠商確實采用不同顏色為自己的電容器產品進行分級，這個規則也絕不可以延伸至整個電容器產業。內在才能在根本上決定電容器品質，而電容器外殼的顏色通常僅僅是廠商的一種選擇而已。有些還成為了廠商的標志性色彩，一般並不擁有分級含義。例如SANYO偏好紫色，Nippon Chemi-Con多用藍色，而著名薄膜電容器廠商WIMA的產品基本都采用紅色。

　　3．電容器的外殼和形狀決定電容器類型
電容器的外殼和形狀並不會決定電容器的類型。這就如同一個人不會因為穿正裝或便裝而改變，也不會因為坐臥或站立而改變。盡管有些類型的電容器的外殼擁有一些規律，但決定電容器類型的是外殼以內的物質，我們也應該透過現象看本質。

screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>


盡管外形相似，但其本質不同（左固態、右液態）


screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>


驚訝麼左圖為鋁電解電容器，右圖為钽電解電容器
　　可見僅通過外形，在一些情況下是無法判斷電容器的類型的，要想確認電容器類型，除了靠經驗之外，最根本還是應該參照廠商的官方PDF文檔。

　　電容器究竟分為哪些種類呢以什麼為區分依據呢接下來筆者就為各位解答這些問題。


三、電容器的物理結構及分類：基本元素和雲母電容器

電容器的基本元素

screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>

　　電容器的基本結構十分簡單，它是由兩（電腦沒聲音）塊平http://www.xsyzj.cn行金屬極板以及極板之間的絕緣電介質組成。電容器極板上每單位電壓能夠存儲的電荷數量稱為電容器的電容，通常用大寫字母C標示。電容器每單位電壓能夠存儲的電荷越多，那麼其容量越大，即：C = Q/V。

　　電容的基本單位是法拉（F）。1法拉的電容表示1庫侖的電荷存儲在電壓差為1V的兩（電腦沒聲音）塊極板上時的電容。法拉是一個非常巨大的單位，地球的電容才能達到法拉級別，所以我們通常會使用微法（μF）和皮法（pF）為單位。1微法為百萬分之一法拉（1μF = 1 × 10-6F）；1皮法是一百萬兆分之一法拉（1pF = 1 × 10-12F）。

　　電容器的電容與兩（電腦沒聲音）極板重疊區域所確定的極板物理面積成正比，與極板間隔成反比。電容器中，不同的絕緣電介質擁有不同的介電常數，電容與介電常數成正比。

　　電容器的電容是會隨溫度變化而改變的，人們通常用溫度系數來表示電容隨溫度的變化大小及方向。溫度系數通常以百萬分之幾每攝氏度來標明（ppm/°C）。正溫度系數意味著電容隨溫度的增高而增加，隨溫度的降低而減少；負溫度系數意味著電容隨溫度增高而減少，隨溫度降低而增加。例如1μF電容器的溫度系數為-150 ppm/°C，則溫度每上升1°C，電容減小150pF（1皮法為百萬分之一微法）

　　絕緣電介質的絕緣強http://.度（V/mil，伏特/密耳，1密耳 = 0.001英寸）和厚度決定了電容器的最高直流耐壓。若直流電壓超出該數值，電介質就可能被擊穿，且傳導電流，從而導致電容器的永久損壞。電容器上所標識的電壓值為額定電壓，通常小於最高耐壓值。


電容器的分類
　　電容器的類型通常以電介質的種類作為區分標准。嚴格來說電容器的種類很多，不過由於很多種類在日常生活中使用極少或者可以被其他類所取代，所以筆者在此僅介紹現