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電容的工作原理和基本類型

 lougen 2012-01-22

電容的工作原理和基本類型

一,、基本原理

電容器的基本原理可以用圖1-1來描述
當(dāng)在兩個(gè)正對(duì)的金屬電極上施加電壓時(shí),電荷將據(jù)電壓的大小被儲(chǔ)存起來



基本公式:

Q=C*V

W=1/2* C*V^2,;

di=C*dv/dt,;

C[F]=ε0·ε·S/t

 

Q:電量( C )
V:
電壓(V )
C:
電容量(F)

S:電極面積[m2]

t:介質(zhì)厚度[m]

ε:相對(duì)介電常數(shù)

ε0:介質(zhì)在真空狀態(tài)下的介電常數(shù)(=8.85x10-12 F/M)

鋁氧化膜的相對(duì)介電常數(shù)為7~8,要想獲得更大的電容,,可以通過增加表面積S或者減少其厚度t來獲得,。
1-1列出了電容器中常用的幾種典型的介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),在很多情況下,,電容器的命名通常是根據(jù)介質(zhì)所使用的材料來決定的,,例如:鋁電解電容器、鉭電容器等,。

介質(zhì)

相對(duì)介電常數(shù)

介質(zhì)

相對(duì)介電常數(shù)

鋁氧化膜

7 ~ 8

陶瓷

10~120

薄膜樹脂

3.2

聚苯乙烯

2.5

云母

6 ~ 8

鉭氧化膜

10 ~20


二,、常見電容類型

  • 一般根據(jù)電極、電介質(zhì)材料來分有如下:

1,、鋁電解電容
極性電容,,它的正極、負(fù)極,、電介質(zhì)是什么呢,?經(jīng)常有人會(huì)混淆,其實(shí)分別是正極鋁箔,、三氧化二鋁(附在正極鋁箔的一面),、電解液(通過負(fù)極鋁箔做引腳搭接)
2、鉭電解電容
極性電容,,正極,、負(fù)極,、電介質(zhì)分別是:鉭絲、二氧化錳MnO2(石墨,、銀層做引腳搭接),、五氧化二鉭Ta2O5(在制造過程中形成)
3、片狀多層陶瓷電容(MLCC)
無極性,;貼片式,;多層層疊;正負(fù)極為金屬電極,、電介質(zhì)是陶瓷材料
4、引線式多層陶瓷電容(獨(dú)石電容)
無極性,;插腳式,;是用MLCC電容焊接兩個(gè)引腳,然后把芯用包封材料制造而成,;CC41,、CT41就屬于這類
5、圓形陶瓷電容(瓷介電容)
無極性,;單層,;正負(fù)極為金屬電極、電介質(zhì)是陶瓷材料,;個(gè)頭比較大,,一般為高壓電容;CC81,、CT81就屬于這類
6,、薄膜電容
無極性;多層層疊或卷繞,;正負(fù)極為金屬電極,、電介質(zhì)是有機(jī)薄膜材料;比如:聚乙烯,、聚脂等
7,、安規(guī)電容
實(shí)際上符合各國(guó)安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的圓形陶瓷電容或薄膜電容;常見的,,Y1,、Y2為圓形陶瓷電容;X1,、X2為薄膜電容,。

總之:依據(jù)C[F]= ε0·ε·S/t;以及實(shí)際制造中電容的正,、負(fù)極,、電介質(zhì)材料選型和根據(jù)材料特點(diǎn)選擇的制造工藝可以得知:
1、容量大的電容必須增加S,故個(gè)頭大,。耐壓高的電容必須增加t,,故一般較厚。
2,、鋁電解,、鉭電容相對(duì)來說S大,故容量可以做到很大,。
3,、MLCC電容的容量、耐壓一般不大,。
4,、圓形陶瓷電容容值不大,但耐壓可以做到很大,。
5,、薄膜電容
容值不大,但耐壓較高,。

  • 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和作用可分:

1,、旁路電容
故名思義,是給交流信號(hào)提供一個(gè)對(duì)地的低阻抗通路,。也可以稱做濾波電容,。
2、藕合電容
隔直流通交流,,傳遞交流信號(hào),。根據(jù)
di=C*dv/dt;不難理解,。直流信號(hào)dv/dt=0,,故無電流流過電容。
3,、退(去)藕電容
在驅(qū)動(dòng)電路中,,如果負(fù)載變化很大,會(huì)對(duì)供應(yīng)源產(chǎn)生電壓或電流沖擊,,加退(去)藕電容就起緩沖作用,。比如:IC的VCC,IC內(nèi)部電子管的開,、關(guān)高速動(dòng)作引起VCC變化,,如果有退(去)藕電容的話,其VCC變化不會(huì)延伸到供應(yīng)VCC的電源端口,。
4,、儲(chǔ)能電容:

根據(jù)W=1/2* C*V^2,;不難理解
容的容量越大;工作電壓越大儲(chǔ)存的能量越大,。
比如在RTC時(shí)鐘電路的備電中,,通過一個(gè)大容量的電容在工作時(shí)貯存電能,在掉電時(shí),,這個(gè)電容就釋放電能起到很好的備電作用,。

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