跟我学识电子元器件(3)
电容器(下)

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二、电容器的识别

在电路中,电容器一般用大写英文字母“C”加数字表示(如C25表示编号为25的电容)。在国家标准中,常用电容器的符号如图9所示。

图1
图1 🔍原图 (425×177)

不同的电容器储存电荷的能力也不相同。通常把电容器外加1V直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉(F)。但实际上,法拉是一个很不常用的单位,因为电容器的容量往往比1法拉小得多,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)(皮法又称微微法)等,它们的关系是:1法拉(F)=1000000微法(μF),1微法(μF)=1000纳法(nF)=1000000皮法(pF)。

电容器的电容量标示方法主要有以下三种:


1.直标法

图2
图2 🔍原图 (394×592)

直标法是用数字和字母把规格、型号直接标在外壳上,该方法主要用在体积较大的电容上。通常用数字标注容量、耐压、误差、温度范围等内容;而字母则用来标示介质材料、封装形式等内容。字母通常分为四部分,第一部分字母通常固定为C,表示电容;第二位字母标示介质材料,各种字母所代表的介质材料如表1所示。

在有些厂家采用的直接标示法中,常把整数单位的“0”省去,如“.01μF”表示0.01μF;有些用R表示小数点,如R47μF则表示0.47μF。


2.文字符号法

图3
图3 🔍原图 (189×481)

文字符号法采用字母或数字、两者结合的方法来标注电容的主要参数。其中容量有两种标注法:一是省略F,用数字和字母结合进行表示,如10p代表10pF,4.7μ代表4.7μF,3p3代表3.3pF,8n2代表8200pF。二是用3位数字表示,其中第一、二位为有效数字位.表示容量值的有效数,第三位为倍率,表示有效数字后的零的个数,电容量的单位为pF。如203表示容量为20×10\(^{3}\)pF=0.02μF;102表示容量为10×10\(^{2}\)pF=1000pF;224表示容量为22×10\(^{4}\)pF=0.22μF等等,此法与电阻的3位数码标注法相似,不再多述。

文字符号法通常不用小数点,而是用单位整数将小数部分隔开。如:2P2=2.2pF;M33=0.33μF;6n8=6800pF。另外,如果第三位数为9,表示10\(^{-}\)1,而不是10的9次方,例如479表达为就是47×10\(^{-}\)1pF=4.7pF。

文字符号法中采用字母标示容量允许偏差,各字母代表的含义如表2所示。工作温度范围采用字母和数字标示,工作温度范围中负温度用字母表示,正温度则用数字表示,如表3所示。例如一个电容标志为682JD4,则表示电容的容量为6800pF±5%,工作温度范围-55℃~+125℃。

图4
图4 🔍原图 (188×424)

3.色标法

图5
图5 🔍原图 (562×88)

电容的色标法与电阻相似,单位一般为pF。对于圆片或矩形片状等电容,非引线端部的一环为第一色环,以后依次为第二色环.第三色环……色环电容也分4环和5环形式,有些产品还有距4环或 5环较远的第五或第六环,这两环往往代表电容特性或工作电压。第一、二(三,五色环)环是有效数字,第三(四,五色环)环是后面加的“0”的个数,第四(五,五色环)环是误差,各色环代表的数值与色环电阻一样(见2期59页介绍)。另外,若某一道色环的宽度是标准宽度的2或3倍,则表示这是相同颜色的2或3道色环。

小型电解电容器的耐压也有用色标法的,位置靠近正极引出线的根部,所表示的意义如表4所示。


4.贴片电容容量的识别

目前,很多电子产品中使用了贴片电容,由于贴片电容体积很小,故其容量标注方法与普通电容有些差别。贴片电容的容量代码通常由3位数字组成,单位为pF,前两位是有效数,第三位为所加“0”的个数,若 有小数点则用“R”表示,如表5所示。

贴片钽电解电容器通常采用四色环标注方法,前面的三环表示电容量,最后面的一环表示电容的耐压,具体含义如表6所示。目前还有一种日本产的表面安装微调电容,它的容量变化范围是用色标来表示的(色标在定片上),其具体含义见表7。

还有一种贴片电容的容量由大小写英文字母及数字0~9组合而成。其中大小写英文字母表示电容容量的前二位数字(见表8),其后面数字表示前两位数字后面零个数(单位为pF),如:B表示数值代号为1.1;B3表示该电容容量为1.1×10\(^{3}\)=1100pF 。

贴片电容器的容量采用一个字母或一个数字和元件外壳颜色的组合来表示(其容量的基本单位为pF)——用字母或数字表示容量的前二位数字,数字3代表数值代号为6.8,4为7.5,7为8.2,9为9.1,字母表示的具体数字见表9;用颜色表示前两位数字后面零的个数:橙色为0;黑色为1;绿色为2;蓝色为3;紫色为4;红色为5。

三、电容器的主要参数


1.耐压

耐压是指电容器在电路中长期有效地工作而不被击穿所能承受的最大直流电压。对于结构、介质、容量相同的器件,耐压越高,体积越大。

在交流电压中,电容器的耐压值应大于电压的峰值,否则,电容器可能被击穿,耐压的大小与介质材料有关。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分挡为6.3V,10V,16V,25V,50V等。

电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候,还要注意正负极不要接反。


2.容量与误差

实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围就是误差。误差一般分为3级:I级±5%,II级±10%,III级±20%。在有些情况下,还有0级,误差为±2%。精密电容器的允许误差较小,而电解电容器的误差较大,它们采用不同的误差等级。


3.温度系数

温度系数是在一定温度范围内,温度每变化1℃,电容量的相对变化值。温度系数越小越好。


4.绝缘电阻

绝缘电阻用来表明漏电大小。一般小容量的电容,绝缘电阻很大,在几百兆欧姆或几千兆欧姆。电解电容的绝缘电阻一般较小。相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小。


5.损耗

在电场的作用下,电容器在单位时间内发热而消耗的能量。这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。通常用损耗角正切值tgδ来表示。

在理想情况下,交流信号流过电容器时电流将超前90°,但实际上由于任何电容器都存在一定的损耗,此时的电容器可等效于一个理想电容器C和一个损耗电阻R串联而成。由于损耗电阻R的存在,使得交流信号流过电容器时的电流相位将小于90°。这种由于损耗电阻R的存在而使电流相位比理想电容器电流相位滞后的角度δ就被称为损耗角。通常我们所说的损耗角正切tgδ=2πfCR 。上面的R在有的书中也称电容器的等效串联电阻ESR,该等效电阻的数值越小,电容的质量越好。

损耗电阻R的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系,当额定电压固定时,容量愈大损耗电阻R愈低。有人习惯将多个小电容并接成一个大电容以降低内部等效阻抗,按照理论这是可行的,但若考虑电容接脚焊点的阻抗,不见得一定会有收获。

通常情况下,用电容器的损耗角正切值tgδ 来表示电容器对传导的能量的损耗大小,tgδ又分为介质损耗和金属损耗两类。

金属损耗包括电容器的金属极板和引线端之间的接触电阻所引起的损耗。由于不同的金属材料电阻率不同,金属损耗tgδ随着频率及温度的增高而增大的程度也不尽相同。一般来说,电容器工作在高频电路中时,金属损耗所占的比例约为整个损耗的80%。

介质损耗包括介质的漏电流所引起的电导损耗、介质的极化所引起的极化损耗及电离损耗(即介质与极板之间在电离作用下引起的能量损耗)。


6.频率特性

在高频条件下工作的电容器,由于介电常数在高频时比低频时小,电容量也相应减小,损耗也随频率的升高而增加。另外,在高频工作时,电容器的分布参数,如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等,都会影响电容器的性能。所有这些,使得电容器的使用频率受到限制。

电容器频率特性是指电容器工作在交流电路(尤其在高频电路中)时,其电容量等参数将随着频率的变化而变化的特性。电容器在高频电路工作时,构成电容器材料的介电常数将随着工作电路频率的升高而减小,电容器的电容量也将随着工作电路频率的升高而减小,此时的电损耗也将增加。 部分常用电容的最高工作频率见表10。

不同电路应该选用不同种类的电容器。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容,隔直流电路可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容,滤波电路可以选用电解电容,旁路电路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。

电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象,并且核对它的电容值。安装的时候,要使电容的类别、容量、耐压等标示符号放置在容易看到的位置,以便核实。

(叶绍辉)