放眼看元件——电容篇
硬件周刊
编者按：如果你接触过主板的话，应该见过在CPU插槽附近有很多像“烟囱”一样的圆柱形物体，以及铜线缠绕的线圈。另外，板子上还到处分布着一个个“颗粒”状的小东西。其实，这些都是主板、显卡等电脑配件必不可少的电子元件。从本期开始，“硬派学堂”的“放眼看元件”系列将陆续给大家讲解这方面的知识。
今天，我们谈谈电子设备中最基本、最重要的元件之一──电容。我们刚才提到的像“烟囱”一样的物体，就是电容的一种。其实，电容不但可以在主板上找到，在显卡上、电源里、音箱内，甚至除电脑之外的所有电子设备都可以看到它们的“身影”。
一、电容的作用是什么
电容，即存储电荷的容器，它是由两块导体构成，有的中间夹着一块绝缘体。别看电容个头不大，它却能过滤掉电流中的杂波，将纯净的电流输出给CPU、内存等配件，有了电容的“呵护”，系统的稳定性便可以得到保证。
此外，电容还有隔直流功能(阻止直流电通过而让交流电通过)、去耦功能(为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路)、耦合功能(作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路)、温度补偿功能(针对其他元件对温度的适应性不够带来的影响来进行补偿，从而改善电路的稳定性)等。从某种程度上说，电子设备的好坏与电容的质量高低有着密切的关系。
二、电容“家族成员”有哪些
如果根据构成电容中间的那块绝缘体，即介质来分类的话，电容可以分为无机介质电容、有机介质电容和电解电容三大类。
1.无机介质电容：例如陶瓷电容。陶瓷电容看起来有点像贴片电阻(因此有时候我们也称之为“贴片电容”)，但贴片电容上没有代表容量大小的数字，这种电容我们在CPU/GPU上经常可以看到(图1)。陶瓷电容无极性，体积小，一般可以经受很高的温度和电压，常用于高频滤波，容量也很小，通常为黑色或棕色的小颗粒。
2.有机介质电容：例如薄膜电容。该电容是以金属箔当电极，并和聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等绝缘塑料薄膜重叠后卷绕而成。薄膜电容具有无极性的特点，绝缘阻抗很高，频率特性优异(频率响应宽广)。所以目前薄膜电容被大量使用在模拟电路上，尤其是在信号交连的部分，必须使用频率特性良好，介质损失极低的电容，方能确保信号在传送时，不致有较大的失真情况发生，如音箱里面就有不少这样的电容(图2)。
3.电解电容：除以上电容外，我们在主板，显卡等产品上看到的电容基本都属于电解电容。该电容与上面两种电容相比，具有体积大，电容量大，生产工艺简单，成本相对比较低等优势。电解电容使用比较广泛，根据阳极材料进行分类可分为以下几种：
(1)铝电解电容，即阳极材料为铝的电解电容。一般情况下这样的电容都是柱状形，也就是我们在CPU插槽旁边看到的电容。该电容根据封装方式也分为两种，一种是贴片电容(图3)，另一种是直插式(有塑料表皮的)电容(图4)。这两种电容的识别很简单：只要看一下电容底座部分有没有黑色橡胶。如果有，那就是贴片电容，没有就是直插式电容了(也就是我们常说的“烟囱”电容)。
(2)钽电解电容，即阳极材料为钽的电解电容。平时我们在主板或显卡上看到的那种黄色与黑色的小颗粒，多数就是这种钽电解电容(图5)。目前很多钽电解电容都用贴片式封装，其外壳一般由树脂封装。与普通电容相比，钽电解电容使用寿命长，具有更高的可靠性，耐高温，属于优质电容。不过，钽电容容量较小，价格比铝电容贵。
小提示：根据前面的分类可知，铝电解电容和钽电解电容并不是由封装形式决定的，而是由电容阳极采用何种材料决定的。像图5那种黄色与黑色小颗粒，通常我们都认为是钽电解电容，但如果阳极采用金属铝的话，那它就是铝电容而不是钽电容。
三、电容的性能参数有哪些
电容与其他电子产品一样，它的性能由其参数决定。某些电容(如直插式电容)表面上通常会印上这些参数(图6)，电容性能参数主要有以下几种：
1.容量：即存储电荷的容量。容量的基本单位为法拉(F)，不过我们常见的是微法(μF)、皮法(pF)等单位(换算关系为：1法拉=1000000微法，1微法=1000纳法=1000000皮法)。通常电容的容量是越大越好。
根据Intel主板技术白皮书的介绍，主板CPU插槽附近的滤波电容单个容量最低为1000μF，目前主板采用的电容的容量多在2000μF～4000μF之间，部分品牌主板采用了容量为5000μF的电容，内存插槽附近的电容容量多在1000μF～1500μF之间。容量较小的电容很难为CPU、内存提供充足的纯净电流，有些老主板升级CPU后出现的不兼容问题，归根到底就是电容的问题。
编注：电容容量的常见标记方式是直接标记，如电解电容1500μF、瓷片电容2200pF等。但一些小容量的电容是采用数字标记法，通常用三位数表示，第一，二位数为有效数字，第三位数为倍数，即表示在前两位数后面要加多少个0。不过，如果第三位数为9，表示前面两位数乘以0.1。比如479表示实际容量是4.7pF。
这里要注意的是，有些电子爱好者在表示这种小容量电容的容量时，往往直接在三位数字后加上单位。比如本报第45期F9版《电脑无线耳机DIY》一文中谈到的“102p”和“333p”两个电容，它们的容量应该分别是1000pF和33000pF,正确写法应为“102”和“333”。
2.耐压值：即在额定温度范围内电容能长时间稳定可靠工作的最大直流电压或最大交流电压的有效值。不同电容有着不同的耐压值，一般情况下在6.3V～16V之间。
3.耐温值：即电容所能承受的最高工作温度。一般的电容耐温值为85℃或105℃，而CPU供电电路旁边的电容耐温值多为105℃。低耐压值的电容在使用上没有问题，不过当CPU处于超频状态时发生“爆浆”的几率会比较大。
4.其他参数：在有些电容上还有一条金色的带状线，上面印有一个大大的空心“I”字母，它表示该电容属于LOW ESR(低损耗)电容。有的电容还会标出ESR(等效电阻)值，ESR如今已成为区别电容性能的重要参数。一般情况下，ESR越低，损耗越小，输出电流就越大。
四、关于电容的错误认识
由于大家选购产品时往往不太关注电容这种小元件，因此存在一些认识上的误区，下面我们作一些说明。
1.钽电容性能比铝电容好？
由于钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽，它的介电能力(通常用ε表示)比铝电容的三氧化二铝介质要高。在同样容量的情况下，钽电容的体积能比铝电容做得更小，再加上钽的性质比较稳定，所以通常认为钽电容性能比铝电容好。但这样的判断随着阴极(电解质)技术的发展而过时。因为决定电解电容性能的关键并不是阳极，而是电解质，也就是阴极。
因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容，其性能也大不相同。目前的电解质主要有电解液、二氧化锰、TCNQ以及PPY(聚吡咯)和PEDT等固体聚合物导体。目前使用PPY和PEDT为阴极材料的电容，名叫固体聚合物导体电容，其电导率可以达到100S/cm，这是TCNQ盐的100倍，是电解液的10000倍，同时也没有污染。
2.电容容量越大越好？
有人说电容容量越大越好，其实这也不正确，因为大容量的电容不易过滤掉高频干扰信号，而多个小容量电容并联却比单个大容量电容更有效、更稳定。当然如果你的主板上到处都是100μF左右的小电容，那主板质量也好不到哪里去。
3.采用优质电容的主板一定好？
在很多选购主板的文章，都要提到电容的优质，由于很多人都认为优质电容的主板就一定好，其实这样的认识是片面的，因为一块好的主板并不是由单一电容的优劣来决定的，它还与走线、供电的设计等等诸多因素有关。