3.电容器的外壳和形状决定电容器类型?
电容器的外壳和形状并不会决定电容器的类型。这就如同一个人不会因为穿正装或便装而改变,也不会因为坐卧或站立而改变。尽管有些类型的电容器的外壳拥有一些规律,但决定电容器类型的是外壳以内的物质,我们也应该透过现象看本质。尽管外形相似,但其本质不同(左固态、右液态)
讶么?左图为铝电解电容器,右图为钽电解电容器
可见仅通过外形,在一些情况下是无法判断电容器的类型的,要想确认电容器类型,除了靠经验之外,最根本还是应该参照厂商的官方PDF文档。
电容器究竟分为哪些种类呢?以什么为区分依据呢?接下来笔者就为各位解答这些问题。
电容器的物理结构及分类:基本元素和云母电容器
电容器的基本元素
电容器的基本结构十分简单,它是由两块平行金属极板以及极板之间的绝缘电介质组成。电容器极板上每单位电压能够存储的电荷数量称为电容器的电容,通常用大写字母C标示。电容器每单位电压能够存储的电荷越多,那么其容量越大,即:C = Q/V。
电容的基本单位是法拉(F)。1法拉的电容表示1库仑的电荷存储在电压差为1V的两块极板上时的电容。法拉是一个非常巨大的单位,地球的电容才能达到法拉级别,所以我们通常会使用微法(μF)和皮法(pF)为单位。1微法为百万分之一法拉(1μF = 1 × 10-6F);1皮法是一百万兆分之一法拉(1pF = 1 × 10-12F)。
电容器的电容与两极板重叠区域所确定的极板物理面积成正比,与极板间隔成反比。电容器中,不同的绝缘电介质拥有不同的介电常数,电容与介电常数成正比。
电容器的电容是会随温度变化而改变的,人们通常用温度系数来表示电容随温度的变化大小及方向。温度系数通常以百万分之几每摄氏度来标明(ppm/°C)。正温度系数意味着电容随温度的增高而增加,随温度的降低而减少;负温度系数意味着电容随温度增高而减少,随温度降低而增加。例如1μF电容器的温度系数为-150 ppm/°C,则温度每上升1°C,电容减小150pF(1皮法为百万分之一微法)
绝缘电介质的绝缘强度(V/mil,伏特/密耳,1密耳 = 0.001英寸)和厚度决定了电容器的最高直流耐压。若直流电压超出该数值,电介质就可能被击穿,且传导电流,从而导致电容器的永久损坏。电容器上所标识的电压值为额定电压,通常小于最高耐压值。
电容器的分类
电容器的类型通常以电介质的种类作为区分标准。严格来说电容器的种类很多,不过由于很多种类在日常生活中使用极少或者可以被其他类所取代,所以笔者在此仅介绍现代最常用的几种类型。当前常见的电容器可以分为五大类:云母电容器、陶瓷电容器、薄膜电容器、电解电容器、可调电容器。
云母电容器
云母电容器的结构很简单,它由金属箔片和薄云母层交错层叠而成。金属箔构成极板,层叠的金属箔连接在一起以增加极板面积,层数越多电容也就越大。由于其性价比较低以及新型电容器的出现,目前云母电容器已经很少在电脑板卡上使用。
云母电容器通常的容值范围可从1pF至0.1μF,额定电压可从100V至2500V直流电压。常见的温度系数范围从-20 ppm/°C至+100 ppm/°C。云母的典型介电常数为5。