电解电容器的电工符号如图所示

一、电容的基本信息

.定义：两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成

单位：1f=1000mf=1000000ηf 1ηf=1000nf=1000000pf

串联：与电阻并联相同 并联：与电阻串联相同

二、参数

1、 标称电容量和允许偏差

电容器上标识的容值

电解电容器的容值，取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值，也就是交流电容值，随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准JISC 5102 规定：铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz，最大交流电压为 0.5Vrms，DC bias 电压为1.5 ～ 2.0V 的条件下进行。可以断言，铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。

电容器中存储的能量 E = CV^2/2

电容器的线性充电量 I = C (dV/dt)

电容的总阻抗(欧姆) Z = √ [ RS^2 + (XC – XL)^2 ]

容性电抗(欧姆)XC = 1/(2πfC)

电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。

精度等级与允许误差对应关系：00(01)-±1%、0(02)-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-(+20%-10%)、Ⅴ-(+50%-20%)、Ⅵ-(+50%-30%)

一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，根据用途选取。

2、额定电压

在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。

3、绝缘电阻

直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。

当电容较小时，主要取决于电容的表面状态，容量〉0.1uf 时，主要取决于介质的性能，绝缘电阻越大越好。

电容的时间常数：为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

4、损耗

电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。

在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小，在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。

5、频率特性

随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。电容器参数的基本公式C=ES/4Kmd

6、 相位角 Ф

理想电容器：超前当前电压 90度

理想电感器：滞后当前电压 90度

理想电阻器：与当前电压的相位相同

7、耗散系数 (%)

损耗角正切值 Tan δ

在电容器的等效电路中，串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Tan δ， 这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然，Tan δ 随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大。

D.F. = tan δ (损耗角)= ESR / Xc = (2πfC)(ESR)

损耗因数，因为电容器的泄漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感，这三项指标几乎总是很难分开，所以许多电容器制造厂家将它们合并成一项指标，称作损耗因数，主要用来描述电容器的无效程度。损耗因数定义为电容器每周期损耗能量与储存能量之比。又称为损耗角正切。

图1中，电容的泄露电阻Rp、有效串联电阻Rs和有效串联电感L式寄生元件，可能会降低外部电路的性能。一般将这些元件的效应合并考虑，定义为损耗因数或DF。

电容的泄漏是指施加电压时流过电介质的微小电流。虽然模型中表现为与电容并联的简单绝缘电阻Rp，但实际上泄露与电压并非线性关系。制造商常常将将泄漏规定为 MΩ-μF 积，用来描述电介质的自放电时间常数，单位为秒。其范围介于 1 秒或更短与数百秒之间，前者如铝和钽电容，后者如陶瓷电容。玻璃电容的自放电时间常数为 1,000 或更大;特氟龙和薄膜电容(聚苯乙烯、聚丙烯)的泄漏性能最佳，时间常数超过 1,000,000 MΩ-μF。对于这种器件，器件外壳的表面污染或相关配线、物理装配会产生泄漏路径，其影响远远超过电介质泄漏。

有效串联电感 ESL(图 1)产生自电容引脚和电容板的电感，它能将一般的容抗变成感抗，尤其是在较高频率时;其幅值取决于电容内部的具体构造。管式箔卷电容的引脚电感显著大于模制辐射式引脚配置的引脚电感。多层陶瓷和薄膜电容的串联阻抗通常最低，而铝电解电容的串联阻抗通常最高。因此，电解电容一般不适合高频旁路应用。

电容制造商常常通过阻抗与频率的关系图来说明有效串联电感。不出意料的话，这些图会显示：在低频时，器件主要表现出容性电抗;频率较高时，由于串联电感的存在，阻抗会升高。

有效串联电阻 ESR(图 1 的电阻 Rs)由引脚和电容板的电阻组成。如上文所述，许多制造商将 ESR、ESL 和泄漏的影响合并为一个参数，称为“损耗因数”或 DF。损耗因数衡量电容的基本无效性。制造商将它定义为每个周期电容所损失的能量与所存储的能量之比。特定频率的等效串联电阻与总容性电抗之比近似于损耗因数，而前者等于品质因数 Q 的倒数。

损耗因数常常随着温度和频率而改变。采用云母和玻璃电介质的电容，其 DF 值一般在 0.03% 至 1.0% 之间。室温时，陶瓷电容的 DF 范围是 0.1% 至 2.5%。电解电容的 DF 值通常会超出上述范围。薄膜电容通常是最佳的，其 DF 值小于 0.1%。

8、品质因素

Q = cotan δ = 1/ DF

9、等效串联电阻ESR(欧姆)

ESR = (DF) Xc = DF/ 2πfC

10、功率消耗

Power Loss = (2πfCV2) (DF)

11、功率因数

PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)

12、阻抗 Z

在特定的频率下，阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗(Z)。它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关，且与 ESR 也有关系。

Z = √ [ESR^2 + (XL - XC)^2 ]

式中，XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC

XL = ωL = 2πfL

电容的容抗(XC)在低频率范围内随着频率的增加逐步减小，频率继续增加达到中频范围时电抗(XL)降至 ESR 的值。当频率达到高频范围时感抗(XL)变为主导，所以阻抗是随着频率的增加而增加。

13、漏电流

电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而，由于铝氧化膜介质上浸有电解液，在施加电压时，重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。通常，漏电流会随着温度和电压的升高而增大。

14、纹波电流和纹波电压

在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”，其实就是 ripple current，ripple voltage。 含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和ESR 之间的关系密切，可以用下面的式子表示：

Urms = Irms × R

式中，Vrms 表示纹波电压，Irms 表示纹波电流，R 表示电容的ESR

由上可见，当纹波电流增大的时候，即使在 ESR 保持不变的情况下，涟波电压也会成倍提高。换言之，当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热，从而影响到电容器的使用寿命。一般的，纹波电流与频率成正比，因此低频时纹波电流也比较低。

三、各种电容关键参数：

1、 铝电解电容器、

用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，薄的化氧化膜作介质的电容器。因为氧化膜有单向导电性质，所以电解电容器具有极性。容量大，能耐受大的脉动电流，容量误差大，泄漏电流大;普通的不适于在高频和低温下应用，不宜使用在25kHz 以上频率低频旁路、信号耦合、电源滤波。

电容量：0.47--10000u

额定电压：6.3--450V

主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大

应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等

2、 钽电解电容器(CA)铌电解电容(CN)

用烧结的钽块作正极，电解质使用固体二氧化锰温度特性、频率特性和可靠性均优于普

通电解电容器，特别是漏电流极小，贮存性良好，寿命长，容量误差小，而且体积小，单位体积下能得到最大的电容电压乘积对脉动电流的耐受能力差，若损坏易呈短路状态超小型高可靠机件中。

电容量：0.1--1000u

额定电压：6.3--125V

主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容

应用：在要求高的电路中代替铝电解电容

3、 薄膜电容器

结构与纸质电容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质频率特性好，介电损

耗小不能做成大的容量，耐热能力差滤波器、积分、振荡、定时电路。

a 聚酯(涤纶)电容(CL)

电容量：40p--4u

额定电压：63--630V

主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差

应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路

b 聚苯乙烯电容(CB)

电容量：10p--1u

额定电压：100V--30KV

主要特点：稳定，低损耗，体积较大

应用：对稳定性和损耗要求较高的电路

c 聚丙烯电容(CBB)

电容量：1000p--10u

额定电压：63--2000V

主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差

应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路

4、 瓷介电容器

穿心式或支柱式结构瓷介电容器，它的一个电极就是安装螺丝。引线电感极小，频率特

性好，介电损耗小，有温度补偿作用不能做成大的容量，受振动会引起容量变化特别适于高频旁路。

a 高频瓷介电容(CC)

电容量：1--6800p

额定电压：63--500V

主要特点：高频损耗小，稳定性好

应用：高频电路

b 低频瓷介电容(CT)

电容量：10p--4.7u

额定电压：50V--100V

主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差

应用：要求不高的低频电路

5、 独石电容器

(多层陶瓷电容器)在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极桨材料，叠合后一次绕结成一块不可分割的整体，外面再用树脂包封而成小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型电容器，高介电常数的低频独石电容器也具有稳定的性能，体积极小，Q 值高容量误差较大噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路。

容量范围：0.5PF--1UF

耐压：二倍额定电压。

电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。

应用范围：广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。

6、 纸质电容器

一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008～0.012mm 的电容器纸隔开重叠卷绕而成。制造工艺简单，价格便宜，能得到较大的电容量。

一般在低频电路内，通常不能在高于3～4MHz 的频率上运用。油浸电容器的耐压比普通纸质。电容器高，稳定性也好，适用于高压电路。

7、 微调电容器

电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值。 瓷介微调电容器的Q 值高，体积也小，通常可分为圆管式及圆片式两种。 云母和聚苯乙烯介质的通常都采用弹簧式东，结构简单，但稳定性较差。 线绕瓷介微调电容器是拆铜丝〈外电极〉来变动电容量的，故容量只能变小，不适合在需反复调试的场合使用。

a 空气介质可变电容器

可变电容量：100--1500p

主要特点：损耗小，效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等

应用：电子仪器，广播电视设备等

b 薄膜介质可变电容器

可变电容量：15--550p

主要特点：体积小，重量轻;损耗比空气介质的大

应用：通讯，广播接收机等

c 薄膜介质微调电容器

可变电容量：1--29p

主要特点：损耗较大，体积小

应用：收录机，电子仪器等电路作电路补偿

d 陶瓷介质微调电容器

可变电容量：0.3--22p

主要特点：损耗较小，体积较小

应用：精密调谐的高频振荡回路

8、 陶瓷电容器

用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。 具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。高频瓷介电容器适用于高频电路。

9、 玻璃釉电容器(CI)

由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成，介质再以银层电极经烧结而成“独石”结构性能可与云母电容器媲美，能耐受各种气候环境，一般可在200℃或更高温度下工作，额定工作电压可达500V，损耗tgδ0.0005～0.008

电容量：10p--0.1u

额定电压：63--400V

主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温(200 度)

应用：脉冲、耦合、旁路等电路

四、充放电曲线及过程

电容的充电放电过程我看最好用“充水”的模型来帮助理解。作为基本模型，我们假定有固定水压---对应衡定电压，固定流量---对应衡定电流的模型，如图。

先看上边的衡压输入模型：

假设有一个无限大的水库给一个水杯充水，那么，自从开始充水起，水位就会逐渐上升。

从上升的速度看，是先快后慢，直至无穷小;

从充水的流速看，是流量是先大后小，直至无穷小;

从两边的水压差看是先大后小，直至无穷小。

这样，在经历无穷大的时间后，水杯的水位与水库的水位持平。在上述过程中，用于电路理解方面最有用的是流速和压差。

压差趋于无穷小意味着充水水流也趋于无穷小，这意味着就那么充水的流速也无穷小，是永远无法“充满”的----两边的水平是永远无法真正持平的。

回到电路上来。我们假设一个电路的时间常数RC小，则表明它容易满足电路的电流要求，否则，表明它在满足电流要求方面能力不足----就象我们一个人工作能力那样。对应地，如果是RC常数大，也相当于工作压力大、阻力了。当然，实际电路有时出于需要是有意设置合适障碍----特地加大它的“工作压力”的，这一点就是我们电路设计和调试时不断地修改电路参数。

对于衡流充电放电的情况是相似的。理想的衡流充电/充水，不能再用图上边而要用下边的模型，不然就成了积分模型了。具体情形大家可以结合实际想象一下----衡压输入的电路虽然是积分，但电流不是固定的，而电压也是逐渐减小的，因而，该模型是正确的。

需要说明的是，对应于下图中的电路模型，我们要注意区别为什么它们的电路模型不同。对照模型图，衡压充水/充电时由于用节流孔的限制来控制流量的，因此，电阻对电容是串联的----注入的水丝毫无损地存到了电容里。与此相反，衡流模型中水是边注入边流出的，因此，电阻是并联。至于模型中谁是电容C，不用解释了吧?

实际电路的问题：这里我们给出的模型是理想模型，比如衡压/恒压，衡流/恒流，实际上由于系统的响应速度(负载能力)有限，因此在开始时刻的冲击负载下可能满足不了，因此与理想情况有所差异。这些差异如：启动----打开阀门的时间不能地瞬间完成→对应→电路上升沿不够徒峭;水压不能维持恒定→对应→电源电压波动;系统反应速度慢→对应→电路常数等。这些情形类似于冲击负载，象开关电源的开关开启或关断瞬间(波形上升或下降边沿)，电路的变化都属于最激烈的时刻，就象飞机起降，孕妇待产等的样子----看来呀，万事开头难，结束也难哪----结束难不是我们平时所常说的，算个有始无终吧----电源中的保护电路都为它们而设置的。

五、品牌

一线电容厂商：

Sanyo--------三洋

Rubycon------红宝石

Nichicon-----尼吉康

NCC----------日本化工

Panasonic----松下

二线电容厂商：

OST-------奥斯特

Jackcon---融欣

Taicon----台容

Teapo-----智宝

其他电容厂商：

Sacon-----士康

GSC-------杰商

Choyo-----台湾电容

Chocon----台湾电容

Fcon------台湾电容

六、材质

这个是按美国电工协会(EIA)标准，不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级(工类)的介质材料为COG或NPO;稳定级(II类)的介质材料为X7R;能用级(Ⅲ)的介质材料Y5V。

这类参数描述了电容采用的电介质材料类别，温度特性以及误差等参数，不同的值也对应着一定的电容容量的范围。具体来说，就是：X7R常用于容量为3300pF~0.33uF的电容，这类电容适用于滤波，耦合等场合，电介质常数比较大，当温度从0°C变化为70°C时，电容容量的变化为±15%;Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容，温度范围比较宽，随着温度变化，电容容量变化范围为±10%或者+22%/-82%。对于其他的编码与温度特性的关系，大家可以参考表4-1。例如，X5R的意思就是该电容的正常工作温度为-55°C~+85°C，对应的电容容量变化为±15%。

下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是AVX公司的命名方法，其他公 司的产品请参照该公司的产品手册。NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。

a、 NPO电容器

NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%，

相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。

NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。通常COG和NPO指的是I 类电介质，温度特性-2-55℃~125℃容量变化率30ppm以内，现在C特性都用COG来表示，不用NP0表示了。

b、X7R电容器

X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。

X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。

X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。下表给出了X7R电容器可选取的容量范围。

c、Z5U电容器

Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。这里首先需要考虑的是使用温度范围，对于Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本。对于上述三种陶瓷 单片电容起来说在相同的体积下Z5U电容器有最大的电容量。但它的电容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率最大可达每10年下降5%。

尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、良好的频率响应，使其具有广泛的应用范围。尤其是在退耦电路的应用中。下表给出了Z5U电容器的取值范围。

Z5U电容器的其他技术指标如下:工作温度范围 +10℃ --- +85℃ 温度特性 +22% ---- -56% 介质损耗 最大 4%

d、Y5V电容器

Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%。

Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达4.7μF电容器。

Y5V电容器的取值范围如下表所示

Y5V电容器的其他技术指标如下:工作温度范围 -30℃ --- +85℃ 温度特性 +22% ---- -82% 介质损耗 最大 5%

贴片电容器命名方法可到AVX网站上找到。

e 、NPO,X7R及Y5V电容的特性及主要用途

NPO的特性及主要用途

属1类陶瓷介质，电气性能稳定，基本上不随时间、温度、电压变化，适用于高可靠、高稳定的高额、特高频场合。

特性：

电容范围：1pF～0.1uF (1±0.2V rms 1MHz)

环境温度： -55℃～+125℃ 组别：CG

温度特性： 0±30ppm/℃

损耗角正切值： 15x10-4

绝缘电阻： ≥10GΩ

抗电强度：2.5倍额定电压 5秒 浪涌电流：≤50毫安

X7R的特性及主要用途

属2类陶瓷介质，电气性能较稳定，随时间、温度、电压的变化，其特性变化不明显，适用于要求较高的耦合、旁路、源波电路以及10兆周以下的频率场合。

特性：

电容范围 300pF～3.3uF (1.0±0.2V rms 1KHz)

环境温度：-55℃～+125℃ 组别：2X1

温度特性：±15%

损耗角正切值：100Volts: 2.5% max

50Volts: 2.5% max

25Volts: 3.0% max

16Volts: 3.5% max

10Volts: 5.0% max

绝缘电阻：≥4GΩ或 ≥100S/C (单位：MΩ)

抗电强度：2.5倍额定电压5秒 浪涌电流：≤50毫安

Y5V的特性及主要用途

属 2类陶瓷介质，具有很高的介电系数，能较容易做到小体积，大容量，其容量随温度变化比较明显，但成本较低。广泛应用于对容量，损耗要求不高的场合。

特性：

电容范围 1000pF～22uF (0.3V 1KHz)

环境温度：-30℃～+85℃

温度特性：±22%～-82%

损耗角正切值：50Volts: 3.5%

25Volts: 5.0%

16Volts: 7.0%

绝缘电阻：≥4GΩ或 ≥100S/C (单位：MΩ)

抗电强度：2.5倍额定电压 5秒 浪涌电流：≤50毫安

七、常规功能

1.隔直流：阻止直流信号通过而让交流通过，将交流信号耦合到地或者下一信号级

2.去耦：一是储能，二是去除高频噪声，干扰的方式是通过电磁辐射

集成电路在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而集成电路的

电源引脚到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗

也会很大(线路的电感影响非常大)，这样会导致器件在需要电流的时候，

不能及时供给，而去耦电容器可以弥补此不足，这也是为什么很多电路板在

高频器件电源引脚处放置小电容的原因之一

3.耦合：两个线路之间的连接，允许交流通过并传输到下一级

4.滤波：隔直通交

5.温度补偿：针对 某些元件对电路的适应性而进行的补偿，改善电路

6.计时：RC配合使用，确定电路时间常数

7.调谐：与f相关的电路进行系统调谐

8.储能：充放电

9.功率因数补偿：在电容上建立电压首先需要有个充电的过程随着充电过程的进行，电容上的电压逐渐提高，这样就会先有电流，后建立电压，通常我们叫I超前U90度。电动机、变压器等有线圈的电感电路，因通过电感的电流不能突变，与电容相反，需在线圈上先建立电压，后才有电流，I滞后U90度。由于P=U*I，这样得到的功率为零，C的U、I与L的U、I关系刚好相反，用C来补偿L的无功，这就是无功补偿的原理

在高电压信号处理中，如果电压信号超过电容的耐压值，可两只电容串联并并联分压电阻，由于电容寄生内阻的不一致