第二节 电容器
电容器是电子电路中的一类重要元件。存储电荷是电容器的主要功能,存储电荷也就意味着存储能量,因此电容是一个能够储存电能的元件。“通交流、隔直流”是电容器的重要特性。它能随交流信号的不同频率而改变容抗大小。电容器的规格、种类很多,常用的有瓷介电容、电解电容、有机介质薄膜电容、独石电容等,外形、参数、标示等也是多种多样,这里我们只重点介绍实验所需的瓷介电容和铝电解电容。
电容的标准单位是法拉,用字符F来表示,由于法拉的单位比较大,更多时候我们使用的电容单位是微法和皮法,它们之间的关系是:
1法拉(F)=106微法(μF)=1012皮法(pF)
1.瓷介电容器
瓷介电容器使用陶瓷材料挤压成圆片作为介质,并用烧渗方式将银镀在陶瓷上作为电极并通过引脚引出,外形如图1-2-1所示,用字母C表示,通常也称之为瓷片电容。瓷片电容有2个引脚,不区分极性。无极性的电容用图1-2-2的符号表示。它的优点是性能稳定,体积小,分布参数影响小,适用于高稳定的振荡电路中。其缺点是电容的容量偏差会大一些,容量也较小。
图1-2-1 瓷片电容
图1-2-2 无极性普通电容电路图形符号
瓷片电容目前多采用3位数字表示其容量。其中前两位表示为有效数字,第3位表示乘以10的N次方,也就是在两位有效数字后添多少个“0”,单位为“皮法(pF)”,常简化为“p”。
对于100pF以下容量的瓷片电容,一般仅用2位数字标示出容量,省略了第三位数字。
例如,瓷片电容上印有“104”字样,那么它表示为100000,单位pF,也就是0.1μF。如果瓷片电容上印有“27”,就表示该瓷片电容的容量就是27pF。
现在,很多书刊资料中的电路图上,对于1μF以下的小电容,也常采用3位数字的方式标识电容的容量。本书的电路图和装配图中,也是采用了3位数字的方式标注瓷片电容的容量,例如102、103、104三种瓷片电容,分别对应1000pF、0.01μF、0.1μF。这样标注可以使图纸与实物的标注相一致,免去了换算的步骤。
瓷片电容工作时也有耐压的要求,必须在低于额定电压下工作,并应留有余量。高耐压的瓷片电容会在元件上直接印制耐压值,普通瓷片电容往往并不标注耐压值,仅在大包装袋内另附有标签,标签上面印有本包瓷片电容的耐压值。普通瓷片电容耐压值多为50V。由于我们的实验所涉及的电路电压最高不过直流6V左右,因此普通瓷片电容都能胜任。
在一些小容量的瓷片电容的顶部,常能看到刷有一小段黑色漆。在图1-2-1中左边的27pF的瓷片电容顶部就有这样的黑色标记,这种顶部刷黑漆的瓷片电容通常表示其可以用于高频电路。
2.电解电容器
电解电容器在电路中的使用量非常大,应用十分广泛,它的外形如图1-2-3所示,电路图形符号如图1-2-4所示,用字母C来表示。与前面介绍的瓷介电容符号相比,电解电容的符号上多了一个“+”,表明该电容是有极性的,带“+”的一端是正极,另一端是负极。
图1-2-3 普通电解电容
图1-2-4 有极性普通电容电路图形符号
本书实验中用到的电解电容都是铝电解电容,外形通常为圆柱形,有两个引脚,新的电解电容的引脚是1长1短,长引脚的是正极,短引脚的是负极,在外壳上,短引脚的一边还会印有“-”标记,表明该引脚是负极。
铝电解电容是将附有氧化膜的铝箔作为正极,即阳极箔,电解质作为负极,即阴极箔,中间是浸有电解液的绝缘纸,一起卷绕而成,如图1-2-5所示,是目前用量最多的一种电解电容,具有价格低、容量大、货源多等优点,缺点是介质损耗大、容量误差大、耐高温性能差,存放时间长的话容易失效。
图1-2-5 铝电解电容内部结构示意图
相比瓷介电容而言,电解电容的容量一般会比较大,其电容容量和耐压直接印制在外壳上面,本书中所涉及的实验采用耐压10V及以上的电解电容就能够满足需要。
图1-2-6是国外常用的有极性电容的电路图形符号,在一些国外的资料中经常能够看到。
图1-2-6 国外常用的有极性电容电路图形符号