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电容在被动元器件中是相对复杂的存在，一般人对它的理解基本上停留在“通交流阻直流”上。从结构上看，电容可以看作是中间为绝缘体的两片相对的金属板，金属板称作电极，中间的绝缘体称作电介质。

电容具有储存电量的特性，当电极两端的电压为V，电荷电量Q=CV。公式中的C是静电电容值，是表示可以存储多少电的系数，当电极面积为S，电极间距离为d，电极间夹着的绝缘体的介电常数为ε，电容C=ε*S/d。

以上公式看到，电极面积、绝缘体的介电常数与电容值成正比；电极间距与电容值成反比。一般电容值越大，电容尺寸越大。在实际电容中，电极间夹有高介电常数的绝缘体，以实现较小尺寸获得更大电容值。典型的绝缘体包括聚乙烯和聚丙烯等“塑料”和“电解质”纸，以及陶瓷。

实际电容特性是非理想的，有一些寄生效应。因此实际的电容通常用一个较为复杂的模型来表示，常用的等效模型如下：

实际电容特性等效模型

电介质不可能绝对绝缘，具备一定导电性，因此任何电容都存在漏电流，模型中以等效电阻Rleak表示；电容器的导线、电极具有一定的电阻率，电介质存在一定的介电损耗，模型中以等效串联电阻ESR表示；电容器的导线存在着一定的电感，在高频时影响较大，模型中以等效串联电感ESL表示；任何介质都存在着一定电滞现象，就是电容在快速放电后，突然断开电压，电容会恢复部分电荷量，模型中以一个串联RC电路表示。品质因数即Q值，定义为电容的储存功率与损耗功率的比：Qc=(1/ωC)/ESR，Q值对高频电容是比较重要的参数。自谐振频率：是电容的自谐振频率。ESL与C构成一个谐振电路，在自谐振频率前，电容的阻抗随着频率增加而变小；在自谐振频率后，电容的阻抗随着频率增加而变小，就呈现感性。

电容在直流电路中主要作用是储能和阻止直流，通常用作高通滤波器和平滑电路中。

在交流电路中，随着频率增高，电容的阻抗降低，电压和电流的相位相差90°，电流可以被视为电压的差分，意味着“电流大小”由“电压斜率”决定。电压表示电路中的位置能量，称为“电位差”。位置能量意味着两点之间的距离越大，能量越高，因此电路中两点之间的电位差越大，电流越大。当电压波形以时间单位分析时，当相位为0°，两点之间的电位差（即斜率最大）为0°，此时流经电路的电流也最大。电路中流动的电流最大值由电容决定，但电容与绝缘体的介电常数成正比，因此介电常数越高，阻抗越低。

在交流电路中，电容器的功率因量校正电路和滤波器电路是典型应用。用于校正功率因斯的电容器称为“正相电容器”，具有改善电感负载引起的功率因斯差的功能。对于滤波器电路，当电容器串联时，它不仅可用作高通滤波器，还可以通过与电路并联来充当低通滤波器。此外，还有带通滤波器和陷波滤波器，结合了高通和低通，利用了电容器的特性，即频率越高，阻抗越低。

电容器种类众多，结构复杂，通常可分为三类：电解电容器、薄膜电容器和陶瓷电容器。

贴片电解电容插件电解电容

电解电容用金属作为阳极，在表面形成一层金属氧化膜作为介质；然后湿式或固态的电解质和金属作为阴极，电解电容是有极性的，如果阴极侧的金属，也有一层氧化膜，就是无极性的电解电容。电介质的相对介电常数约为7-10，但由于绝缘层的厚度非常薄，而作为电极的铝箔的表面由于蚀刻而产生不均匀性，因此会产生高电容。电解电容应用最广，特点是电容量高、额定电压高、价格便宜。缺点是寿命短，温度特性不好，ESR和ESL较大。

由于电解质的寿命使用电解液作为电介质，因此电解质会随着时间的推移逐渐从电容器的密封部分脱落，从而导致电容降低，从而缩短使用寿命。业内一般认为环境温度每升高10℃，寿命乘以1/2.与其他电容器相比，频率特性具有较大的寄生电阻ESR。由于ESR会导致损耗，并在电容器内部产生自加热，从而缩短使用寿命，因此电解电容器不能在高频下使用。

薄膜电容

薄膜电容是通过将两片带有金属电极的塑料膜卷绕成一个圆柱形，最后封装成型；由于其介质通常是塑料材料，也称为塑料薄膜电容。类型包括PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PP（聚丙烯）、PPS（聚苯硫）和PEN（聚乙烯石脑油）。薄膜电容根据其电极的制作工艺，可以分为两类：直接在塑料膜上加一层薄金属箔，通常是铝箔，作为电极的金属箔薄膜电容(Film/Foil)和通过沉积构成电极的金属化薄膜电容(MetallizedFilm)。薄膜电容器的优点是耐压高和直流偏置特性小。薄膜电容器即使沉积的电极局部绝缘破坏，损坏处产生雪崩效应，气化金属在损坏处将形成一个气化集合面，损坏点可被修复。因此金属化薄膜电容可靠性非常高，不存在短路失效。薄膜电容的特点就是可以做到大容量，高耐压；由于介电常数低至2-3，尺寸很难做小，为增加电容值，只能增加材料因此价格更高。

陶瓷电容

陶瓷电容是以陶瓷材料作为介质材料，通常分为三种类型：低介电常数系统、高介电常数系统和半导体系统，陶瓷电容器由电极夹住陶瓷作为电介质。单板模具是一种非常简单的形状，陶瓷夹在圆形电极之间，电容小，具有高耐压性。多层陶瓷电容器（MLCC）是一种表面贴装元件，具有多层交替层压电介质和内部电极的结构，通过尽可能稀释电介质和增加层数，实现了高电容。

陶瓷电容器的优点是大电容小尺寸。陶瓷的介电常数约为10，，比其他电容器高得多。此外，ESR和ESL越小，即频率特性越好，尤其是在MLCC中，ESL越小，因此在高频下的阻抗越低。为实现低ESL，有些形状具有相反的纵横比。

缺点是直流偏置特性和温度特”。直流偏置特性是施加直流电压时电容发生变化的现象，高介电常数系统的陶瓷电容器的电容直流偏置特性的影响大。温度特性表示由于环境温度变化而导致的电容变化，电容相对于温度的变化越大，温度特性越差。

电容在电路中主要作用有：充电、平滑、耦合。

充电电路是用于需要瞬时大电流的脉冲负载的电路。电路由电阻、电容器和开关组成，当开关打开时，脉冲电流从电容器流向负载，当开关关闭时，电流从电源流向电容器充电。如图电路中，输出电阻R1和电容器C1是充电电路。

下图中水平轴表示时间，红线表示电源电压Vin，蓝线表示电容器中存储的电压Vcap，黄色线表示电容器的充电电流。当输出电阻R1增加时，电容器电压的充电时间会逐渐增加。此充电时间通常称为“时间常数”，时间常数为τ可以确定为τ=CR。从方程中看，时间常数是电阻和电容器的乘积，当任一常数增加时，时间常数增加。因此，增加电阻值会延长充电时间。相反，较低的电阻值会缩短充电时间，而黄色电容器的充电电流也会相应地增加。

如果电容C1增加，则充电时间会变长，因为直到充满电的电荷增加，而减小电容C1会缩短充电时间。但是电容器的电容变化，充电电流的最大值不会更改。因此在充电电路中，电容的主要作用是提前存储必要的电荷，以瞬时向负载提供电压。

平滑电路是用于将交流电压转换为直流电压或将直流电压转换为其他直流电压的电路。

平滑电路

上图电路是从交流转换为直流，由交流信号源、二极管桥、电容器和负载电阻组成。电容C1具有平滑输出电压或稳定电压的功能。

在下图中，水平轴表示时间，垂直轴表示电压，红线表示电容器的输入电压，蓝线表示负载的输出电压。在初始状态下，电路的输出电压与输入电压相比会发生变化，因此不能说是稳定的直流电压。增加电容C1的容值可降低输出电压的下降，并逐渐减小纹波，因电容中存储的电荷量足以驱动负载。当负载电流增加或负载的电阻值降低时，纹波逐渐增加。

因此，在平滑电路中，电容具有稳定输出电压的功能，取决于电容的额定容值和电阻的额定阻值。在调整常数时，与放置一个电容较大的电容器相比，通常的做法是并联多个电容器来调整电容。

耦合电路也称为“交流耦合”。如图电路中将信号源的输出电阻R1、交流耦合电容器C1和负载电阻R2连接到所谓的直流偏置信号源，其中3V直流电压源串联到kHz交流信号源。，电容器的作用是通交流，阻直流。

在下图中，水平轴表示时间，垂直轴表示电压，输入电压为红线，输出电压为蓝线。比较每个波形时，输入电压相对于3V±在1V范围内波动，而输出电压的电压相对于0V波动。这意味着电容器正在切断直流电压。电容可以流动多少取决于电容器的阻抗。

将水平轴视为频率，将垂直轴视为电压，对于kHz或更高的频率，输出的电压等效于输入电压。在kHz或更低的频率下，输出电压会随着频率的降低而降低。这意味着电容器在低频下具有高阻抗。当电容器的电容增加时，输出电压会升高，即使在较低的频率下，相反，如果电容较小，则只有更高的频率通过。交流耦合电容器充当“高通滤波器”。

电源适配器为了减少对电网的干扰，通过相关EMC测试，都会加各种滤波电容，抑制电源线的噪声，此类电容称之为安规电容，主要分X电容器和Y电容器。家用的电子设备由于是V交流供电，存在漏电和触电风险，因此安全标准与其他电容器不同。

在差模模式下，干扰噪音和电源电流方向一致，此时降噪使用X电容，电容在在“L+N之间”并联，以便X电容器仅绕过高频噪声分量。传导发射标准在“kHz~30MHz”的频率范围内规定了极限值，其中“kHz~1MHz”是X电容器要求噪声对策效果的频带。通常使用具有出色耐压性能的薄膜电容器。实际使用的电容范围为“0.1uF至10uF”。在需要噪声抑制的频率下，电容越大，阻抗越低，0.1uF电容器和10uF电容器在kHz时阻抗差异为倍。

在共模模式下，干扰噪音和电源电流方向相反，此时降噪使用Y电容，电容连接到“L=E之间”和“N=E之间”，以便Y电容器仅绕过高频噪声分量。Y噪声对策主要针对频率为1MHz或更高频率的共模噪声。对于1MHz或更低的共模噪声，通过与共模扼流圈组合配置LC滤波器来采取措施。电容器不能使用电容太大的电容器，电容过大会导致“漏电流”增加。电容通常用在“1pF至pF”。

电容器的类型和型号太多，很难选择。建议的选型顺序如下。

1、极性

安全使用电容器非常重要。首先需确认极性。例如在直流电路存在“+”和“-”极性，在交流电路中由于“+”和“-”始终交替，不存在极性。因此在交流电路中不要使用极性电容器（如电解电容器）。

2、额定电压

额定电压也是安全使用的重要参数。通常选择与施加电路电压具有一定裕量的规格。一般是电路规格的是1.5到2倍。

3、耐电压

耐电压包括直流电压的耐电压和交流电压的耐电压。零件上的直线条表示直流电阻，波浪线表示交流电阻。需要选择适合电路规格的电源电压。

4、电容容值

电容器的应用包括整流电路、滤波器电路和谐振电路。每个电路中的参数不同，但共同的关键参数是“电容”。整流电路需要保持在容许范围内所需的电容值。滤波电路或谐振电路将谐振频率控制在指定范围内所需的电容。

5、材料

陶瓷电容器和薄膜电容器的额定电压和电容范围不同。对于小容量，通常使用陶瓷电容器，对于大容量，通常使用薄膜电容器。陶瓷电容具有较大的直流偏置特性，当施加直流电压时，电容会发生变化，因此在偏置电路中，薄膜电容器更合适。陶瓷电容的ESR较小，适合用于去耦电路作为噪声对策。

6、形状和大小

选择形状和大小以将其安装在电路板上。形状包含带引脚”或表面贴装。

7、温度特性

应用不同，电容可能在高温或低温下使用，但电容是温度依赖性元件，因此电容值会随温度而变化。因此当工作温度范围较宽时，必须使用温度补偿型电容。

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