电容器特性

电容器的特性决定了其温度,额定电压和电容范围,以及它在特定应用中的用途。

电容器存在令人眼花缭乱的特性和相关的规格,并且有时难以理解读取印刷在电容器主体上的信息,尤其是在使用颜色或数字代码时。

每个系列或类型的电容器都使用其独特的电容器特性和识别系统,其中一些系统易于理解,而另一些则使用误导性的字母,颜色或符号。

确定标签意味着哪种电容器特性的最佳方法是首先确定电容器属于哪种类型的系列,无论是陶瓷,薄膜,塑料还是电解,从中可以更容易地识别特定的电容器特性。

尽管两个电容器可能具有完全相同的电容值,但它们可能具有不同的额定电压。如果用较小的额定电压电容代替较高额定电压的电容,高压可能会损坏较小的电容。

我们还记得,在上一个教程中,使用极化电解电容器,正极引线必须进入正极连接,负极引线必须进入负极连接,否则可能会被损坏。因此,最好用与指定类型相同的旧电容或损坏电容替换。下面给出电容器标记的一个例子。

电容器特性

电容器特性

与任何其他电子元件一样,电容器由一系列特性限定。这些电容器特性始终可以在电容器制造商提供给我们的数据表中找到,因此这里只是一些更重要的电容器特性

1.标称电容,(C)

所述的标称值电容 C 电容器的是最重要的所有电容器特性。该值以皮法(pF),纳法(nF)或微法(μF)来作为单位,并以数字,字母或彩色带标记在电容器的主体上。

电容器的电容可以随着环境温度随电路频率(Hz)而改变。较小的陶瓷电容器的标称值可低至 1 皮法(1pF),而较大的电解电容器的标称电容值可高达 1 法拉(1F)。

所有电容器的耐受等级范围均为-20%至高达+ 80%,因为铝电解电容会影响其实际值或实际值。电容的选择取决于电路配置,但电容侧读取的值可能不一定是其实际值。

2.工作电压,(WV)

工作电压是定义的最大连续电压 DC 或 AC 可以其工作寿命期间被施加到电容器而不会失效的另一个重要特性电容器。通常,印刷在电容器主体一侧的工作电压是指其 DC 工作电压(WVDC)。

电容器的直流和交流电压值通常不相同,因为交流电压值是指有效值而不是最大值或峰值值是 1.414 倍。此外,指定的直流工作电压在一定温度范围内有效,通常为-30°C 至+ 70°C。

任何超过其工作电压的 DC 电压或过大的 AC 纹波电流都可能导致故障。因此,如果在冷却环境中并且在其额定电压内操作,则电容器将具有更长的工作寿命。常用工作直流电压为 10V,16V,25V,35V,50V,63V,100V,160V,250V,400V 和 1000V,并印刷在电容器的主体上。

3.容差,(±%)

与电阻器一样,电容器的容差等级也表示为正负值 ±,以皮法(pF)表示,小电容器通常小于 100pF,或者高于 100pF 但有较高电容器的公差百分比(±%) 。

公差值是允许实际电容与其标称值变化的程度,范围可以是-20%至+ 80%。因此,具有±20%容差的 100μF 电容可以合理地在 80μF 至 120μF 之间变化,并且仍然保持在容差范围内。

电容器的额定值根据它们与实际值的接近程度与额定标称电容的比较,用彩色带或字母表示其实际公差。电容器最常见的容差变化为 5%或 10%,但某些塑料电容器的额定值低至±1%。

4.漏电流

电容器内部用于分离导电板的电介质不是一个完美的绝缘体,由于受到电路板上电荷所产生的强大电场的影响,导致电流流过或“泄漏”的电流非常小。恒定的电源电压。

纳米安培( nA) 区域内的这种小直流电流称为电容器漏电流。泄漏电流是电子物理地穿过电介质,绕其边缘或穿过其引线的结果,并且如果电源电压被移除,则电子将随着时间的推移完全放电。

漏电流

当泄漏非常低时,例如在薄膜或箔型电容器中,它通常被称为“绝缘电阻”(Rp),并且可以表示为与电容器并联的高值电阻,如图所示。当电解液中的漏电流高时,它被称为“漏电流”,因为电子直接流过电解质。

电容器漏电流是放大器耦合电路或电源电路中的重要参数,耦合和/或存储应用的最佳选择是 Teflon 和其他塑料电容器类型(聚丙烯,聚苯乙烯等),因为介电常数越低,绝缘电阻越高。

另一方面,电解型电容器(钽和铝)可能具有非常高的电容,但由于它们的隔离电阻差,它们还具有非常高的漏电流(通常约为每 μF 约 5-20μA),并且因此不适合存储或耦合应用。此外,铝电解液的漏电流随温度的增加而增加。

5.工作温度,(T)

由于介电特性的变化,电容器周围的温度变化会影响电容值。如果空气或周围温度变热或变冷,电容器的电容值可能会发生变化,从而影响电路的正确运行。大多数电容器的正常工作范围为-30º C 至+125º C,额定电压额定值为工作温度不超过+ 70º C,特别是对于塑料电容器类型。

一般对于电解电容器,特别是铝电解电容器,在高温下(超过+ 85º C,电解液中的液体可能会因蒸发而损失,并且电容器的主体(特别是小尺寸)可能会因内部压力而变形而且,电解电容器不能在低于约-10º C 的低温下使用,因为电解质胶冻结了。

6.温度系数,(TC)

电容器的温度系数是指在特定温度范围内电容的最大变化。电容器的温度系数通常是线性地表示为每百万份每摄氏度(PPM / º C),或如在温度的特定范围内的变化百分比。一些电容器是非线性的(2 类电容器),随温度升高而增加其值,使温度系数表示为正系数。

一些电容器随温度升高而降低其值,使温度系数表示为负。例如,P100 为+ 100 ppm /ºC 或 N200,即-200 ppm / º C 等。但是,某些电容器不会改变其值并在某个温度范围内保持恒定,此类电容器为零温度系数或 NPO。诸如云母或聚酯的这些类型的电容器通常被称为 1 类电容器。

大多数电容器,特别是电解质在发热时会失去电容,但温度补偿电容器的电压范围至少为 P1000N5000 (+ 1000 ppm / º C 至-5000 ppm / o) [](https://www.datasheets.com/pd/p1000-unistrut-21354445.html?utm_medium=PartNumber&utm_source=electronics-tutorials&utm_term=P1000) [](https://www.datasheets.com/pd/n5000-leviton-manufacturing-co-inc-51254795.html?utm_medium=PartNumber&utm_source=electronics-tutorials&utm_term=N5000) C)。还可以将具有正温度系数的电容器与具有负温度系数的电容器串联或并联连接,最终结果是两个相反的效果将在一定温度范围内相互抵消。温度系数电容器的另一个有用的用途是用它们抵消温度对电路中其他元件的影响,如电感器或电阻器等。

7.极化

电容器极化通常是指电解型电容器,但主要是铝电解质,就其电连接而言。大多数电解电容器的被极化的类型,即连接于所述电容器的端子必须具有正确的极性的电压,即正对正和负向负。

极化

极化不正确会导致电容器内部的氧化层发生故障,从而导致流过器件的电流非常大,导致我们之前提到的破坏。

大多数电解电容器的负极,-ve 端子在其主体的一侧明显标有黑色条纹,带状,箭头或 V 形,如图所示,以防止任何与 DC 电源的错误连接。

一些较大的电解质的金属罐或主体连接到负极端子,但是高压类型的金属可以绝缘,电极被引出以分离铲形或螺钉端子以确保安全。

此外,当在电源平滑电路中使用铝电解电容时,应注意防止峰值直流电压和交流纹波电压之和变为“反向电压”。

8.等效串联电阻,(ESR)

电容器的等效串联电阻ESR 是在高频下使用时电容器的交流阻抗,包括电介质材料的电阻,端子引线的直流电阻,与电介质连接的直流电阻以及电容器极板电阻均在特定频率和温度下测量。

等效电阻

ESR 模型

在某些方面,ESR 与绝缘电阻相反,绝缘电阻表现为与电容器并联的纯电阻(无电容或电感电抗)。理想的电容器只有电容,但 ESR 表示为与电容器串联的纯电阻(小于 0.1Ω)(因此称为等效串联电阻),并且与频率相关,使其成为“动态”量。

由于 ESR 定义了电容器“等效”串联电阻的能量损耗,因此必须确定电容器的整体 I2R 加热损耗,尤其是在用于电源和开关电路时。

具有相对高 ESR 的电容器具有较小的将电流从其板传递到外部电路的能力,因为它们具有较长的充电和放电 RC 时间常数。随着电解质干燥,电解电容器的 ESR 会随着时间的推移而增加。可提供具有极低 ESR 额定值的电容器,最适合将电容器用作滤波器。

最后要注意的是,具有小电容(小于 0.01μF)的电容通常不会对人类造成太大危险。但是,当它们的电容开始超过 0.1μF 时,触摸电容器引线可能是一种令人震惊的体验。

即使在没有电路电流流动的情况下,电容器也能够以电压的形式存储电荷,从而为电池组,闪光灯和电容器组中的大型电解型储存电容器提供一种存储器。致命的指控。

作为一般经验法则,一旦移除电源,切勿触摸大值电容器的引线。如果你不确定其状况或安全处理这些大型电容器,请在处理之前寻求帮助或专家建议。

我们在此列出了可用于识别和定义其工作条件的众多电容器特性中的一些,并且在我们关于电容器的部分的下一个教程中,我们看看电容器如何在其电路板上存储电荷并使用它来计算其电容值。