深入了解电容：电容简介

Posted 2022-02-23 bobuddy

电容简介
物理原理
电容是一种能够存储，过滤和电能量的元器件。电容的物理学公式如下：

 

Q标识存储的电量，ε是介电常数，A是平板面积，d是正负极间距。面积越大，距离越短，电容远大。

介电常数
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介电常数( permittivity）又称诱电率，与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。
常见电容材料的介电常数如下，介电常数越大，越容易制作大容值电容（体积相同条件下）。

 

注：关于Class1和Class2的解释，见陶瓷电容章节介绍
介电常数是限制某种材料电容最大值的瓶颈，下面是不同材料的电容值范围：

 

介电常数还会影响容积率CV，它表示单位体积存储电荷的能力，钽电容的容积率是非常高的。

电容的常用容值
电容的标准容值按照E6，E12，E24数值标准，如下：
E6系列取值1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8乘以10的n次方
E12系列取值1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2乘以10的n次方；
E24系列取值：1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1乘以10的n次方

电容充放电曲线
提到充放电曲线，就必须提到时间常数τ=RC，它是指电容充电到63.2%所用的时间，由如下公式得来：

其中e=2.71828。

 

 

工程中很少关注电容上的实际电量，而是章节关注电压值，电容上的电压值与RC的关系如下：

 

V0是电容初始电压，Vu充满后的电压值，假设V0=0V。那么上面公式简化为：

电容分类及优缺点
按照材料不同，电容可分类如下：

 

 

如下是Murata给出的不同类型电容的优缺点。

本文对陶瓷电容，聚合物薄膜电容，钽电容，POSCap(负极采用高导电性的高分子材料Poly的、有极性的钽电容或铝电容)做详细介绍，其他类型用的很少，不展开介绍。

铝电解电容是物美价廉的产品，在基带硬件领域用的不多，也不展开。
常见的电容品牌：村田Murata，集美KEMET，AVX，威世VISHAY，宇阳，国巨Yageo，TDK，汽车电子常用的铝电解电容ELNA等。