【电容十说】之二：电容的选型
时间：2021-09-07 11:28:51
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上一篇文章我们讲解了电容的作用，了解电容的基本作用后，针对我们设计的电路，应该如何为选择一颗合适的电容呢？小编认为，至少应考虑以下几个电容的参数：
额定容量与误差额定工作电压温度系数绝缘电阻损耗
频率特性
那么，是否有捷径可寻呢？其实，电容作为器件的外围元件，几乎每个器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比较明确地指明了外围元件的选择参数，也就是说，据此可以获得基本的器件选择要求，然后再进一步完善细化之。如下图所示是一种电容的参数手册，基本给定了如下的参数。
01额定容量与误差
电容量即电容加上电荷后储存电荷的能力大小。电容量误差是指其实际容量与标称容量间的偏差，通常有±10%、±20%，用在射频电路中PI匹配中的电容±0.5%、±0.75%的小误差电容
02额定电压
额定工作电压是该电容器在电路中能够长期可靠地工作而不被击穿所能承受的最大直流电压(又称耐压)。它与电容器的结构、介质材料和介质的厚度有关，一般来说，对于结构、介质相同，容量相等的电容器，其耐压值越高，体积也越大。
当在电容器的两极板间施加电压之后，极板间的电解质便处于电场中，本来是中性的电介质，由于外电场力的作用，介质分子内的正负电荷将在空间位置上发生少许偏移(如负电荷逆电场方向移动)，形成所谓的电偶极子，也就是介质内部出现了电场，破坏了原来的电中性状态。这种现象叫做电解质的极化。可见，极化状态下的介质是带负电荷的，但这些电荷依然受介质本身的束缚而不能自由移动，介质的绝缘性能尚未遭到破坏，只有少数电荷脱离束缚而形成很小的漏电流。如果外加电压不断加强，最后将使极化电荷大量脱离束缚，引起漏电流大大增加，于是介质的绝缘性能遭到破坏，使两个极板短接，完全丧失电容的作用。这种现象称为介质击穿。介质击穿之后，电容器被毁坏。因此电容器的工作电压要有一定限制，不能随意增加。
03温度系数
电容器电容量随温度变化的大小用温度系数(在一定温度范围内，温度每变化1℃，电容量的相对变化值)来表示，这一点和电阻是一样一样的。
04绝缘电阻
电容器漏电的大小用绝缘电阻来衡量。电容器漏电越小越好，也就是绝缘电阻越大越好。一般小电容器的绝缘电阻很大，可达几百兆欧或几千兆欧。电解电容器的绝缘电阻一般较小。
05损耗
在电场作用下，电容器单位时间内发热而消耗的能量叫电容器的损耗。 理想电容器在电路中不应消耗能量，但在实际上，电容器或多或少都要消耗能量，其能量消耗主要由介质损耗和金属部分的损耗组成，通常用损耗角正切值来表示。
06频率特性
电容器的频率特性通常是指电容器的电参数(如电容量、损耗角正切值等)随电场频率而变化的性质。在高频下工作的电容器，由于介电常数在高频时比低频时小，因此电容量将相应地减小。与此同时，它的损耗将随频率的升高而增加。此外在高频工作时，电容器的分布参数，如极片电阻、引线和极片接触电阻，极片的自身电感，引线电感等，都将影响电容器的性能，由于这些因素的影响，使得电容器的使用频率受到限制。End
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额定容量与误差额定工作电压温度系数绝缘电阻损耗
频率特性
那么，是否有捷径可寻呢？其实，电容作为器件的外围元件，几乎每个器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比较明确地指明了外围元件的选择参数，也就是说，据此可以获得基本的器件选择要求，然后再进一步完善细化之。如下图所示是一种电容的参数手册，基本给定了如下的参数。
01额定容量与误差
电容量即电容加上电荷后储存电荷的能力大小。电容量误差是指其实际容量与标称容量间的偏差，通常有±10%、±20%，用在射频电路中PI匹配中的电容±0.5%、±0.75%的小误差电容
02额定电压
额定工作电压是该电容器在电路中能够长期可靠地工作而不被击穿所能承受的最大直流电压(又称耐压)。它与电容器的结构、介质材料和介质的厚度有关，一般来说，对于结构、介质相同，容量相等的电容器，其耐压值越高，体积也越大。
当在电容器的两极板间施加电压之后，极板间的电解质便处于电场中，本来是中性的电介质，由于外电场力的作用，介质分子内的正负电荷将在空间位置上发生少许偏移(如负电荷逆电场方向移动)，形成所谓的电偶极子，也就是介质内部出现了电场，破坏了原来的电中性状态。这种现象叫做电解质的极化。可见，极化状态下的介质是带负电荷的，但这些电荷依然受介质本身的束缚而不能自由移动，介质的绝缘性能尚未遭到破坏，只有少数电荷脱离束缚而形成很小的漏电流。如果外加电压不断加强，最后将使极化电荷大量脱离束缚，引起漏电流大大增加，于是介质的绝缘性能遭到破坏，使两个极板短接，完全丧失电容的作用。这种现象称为介质击穿。介质击穿之后，电容器被毁坏。因此电容器的工作电压要有一定限制，不能随意增加。
03温度系数
电容器电容量随温度变化的大小用温度系数(在一定温度范围内，温度每变化1℃，电容量的相对变化值)来表示，这一点和电阻是一样一样的。
04绝缘电阻
电容器漏电的大小用绝缘电阻来衡量。电容器漏电越小越好，也就是绝缘电阻越大越好。一般小电容器的绝缘电阻很大，可达几百兆欧或几千兆欧。电解电容器的绝缘电阻一般较小。
05损耗
在电场作用下，电容器单位时间内发热而消耗的能量叫电容器的损耗。 理想电容器在电路中不应消耗能量，但在实际上，电容器或多或少都要消耗能量，其能量消耗主要由介质损耗和金属部分的损耗组成，通常用损耗角正切值来表示。
06频率特性
电容器的频率特性通常是指电容器的电参数(如电容量、损耗角正切值等)随电场频率而变化的性质。在高频下工作的电容器，由于介电常数在高频时比低频时小，因此电容量将相应地减小。与此同时，它的损耗将随频率的升高而增加。此外在高频工作时，电容器的分布参数，如极片电阻、引线和极片接触电阻，极片的自身电感，引线电感等，都将影响电容器的性能，由于这些因素的影响，使得电容器的使用频率受到限制。End
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