电容器的性能参数

jfg54544

电容器的绝缘介质不同，按照绝缘介质来命名的电容器种类很多。如金属化纸、陶瓷、涤纶、独石、聚苯乙烯、聚丙烯、玻璃釉、云母、铝电解、钽电解等。由于构成电容器的介质不同，所以不同电容器的性能参数也有很大区别。　　1.标称电容量及误差 这是电容器的重要参数，常标在电容器外壳上。对于容量小于1μF 的电容器，通常在容量后面用字母表示误差，其中J 表示±5%、K 表示±10%、M 表示±20%。比如220nJ 表示容量这220nF，误差±5%。　　2.额定电压 这也是电容器的一个重要参数，常标注在电容器外壳上，它是指电容器在工作温度范围内所加给电容器两极（介质）间的最大直流电压或交流（脉冲）电压的峰值（也有少数给出的是交流有效值）。在实际使用中，加在电容器两极间电压的最大值不得等于或超过该值，否则电容器易击穿损坏。　　3.工作温度范围 是指电容器确定能连续工作的温度范围，只要在这个温度范围内使用。电容器的各项性能指标均能得到保证，尤其是电解电容。这一工作温度范围往往打印在外壳上，如－40℃～＋85℃或－40℃～＋105℃等。　　4.损耗角正切值（tgδ）  它的定义是：在规定频率的正弦交流电压下，电容器损耗的功率（也称有功功率）与电容器无功功率的比值。这里必须解释一下：电容器在交流电路中使用时并非是一个纯电容，它还有电感和电阻，该电阻就是电容串联的等效电阻Rs。电流流过电阻时是耍发热的，也就是要消耗功率。通常把这个功率称为有功功率，也就是电容器损耗的功率。而把电容器两端电压降与通过电容器电流的乘积称为无功功率。按照定义：tgδ＝有功功率/无功功率＝Rs/Xc，Xc 是电容容抗，为1/2πfc，显然tgδ越小，电容的损耗就越小，效率就越高。要想tgδ小，必须使电容的串联电阻Rs 足够小，而Rs 是一个与介质材料紧密相关的参数。由附表可知：高频瓷介电容的正切损耗值只有万分之4，可保证通过它的高频信号损失最小。　　5.绝缘电阻Rp  在电容器两端加直流电压时，电压与通过电流的比值 Rp。理论上电容器的绝缘电阻值应无穷大，但实际上电容介质在电场力作用下会出现电子。从而形成漏电流，这个漏电流除与电容两极板所加电压有关外，还与温度有关。一般来说，电容两极板所加电压越高，工作温度越高，漏电流越大，也就是绝缘电阻越小。显然绝缘电阻也是一个与介质材料有关的参数。　　例如聚苯烯电容的绝缘电阻高达5000MΩ以上。　　6.温度系数 是指电容器的电容量随温度变化 1℃时的变化量与标称容量的比率，单位PPM/℃，PPM 表示百万分之一。有的电容器电容量会随温度升高而增大，就把这类电容称为具有正温度系数的电容；而有的电容器电容会随温度升高而减小，把这类电容称为负温度系数的电容。　　例如聚丙烯电容CBB22 的温度系数为－300PPM/℃，它表示温度每升高1℃，电容量要减小万分之三，即0.03%。如果温度上升30%，则下降的电容量为0.03%×30=0.9%。一般说来，温度系数大的电容，它的稳定性较差。　　7.额定工作频率 电容器两端加电压时，电容里面所充的电介质将被极化，此时对于电介质的某一个分子来说，则成为有极性的分子，把这种分子称为偶极子。在外电场作用下，偶极子最终顺着电场方向排列，这时任一极板上所带电量为Q＝εr·Q0，式中εr 为电介质相对介电常数，Q0 为极板间无电介质时的任一极板上所带电量。而εr 与产生的束缚电荷成正比的关系。由于电容器在路工作时通常加的是交变电压（信号电压就是交变电压），也就是说电介质处在交变电场中。此种情形下，形成的偶极子也要不断转向，但转向是需要一定时间的，当加在电容器上交变电压（变化电场）频率较低时，偶极子还来得及跟上电场的变化而不断转向，故εr 与恒定电场下的数值相比差别不大；当频率大到某一数值时（不同介质这个数值不同），偶极子就来不及跟随电场方向的快速改变而转向，此时的εr 就要下降很多，即电容量要下降很多，把达到这个极限频率的70%的频率称为额定频率。显然这个频率越高，该电容的高频特性越好，适合工作于高频电路中，例如CC 型高频瓷介电容的额定频率可达20GHz。当然，这个值也受温度的影响。　　8.电感 当有交变电流“通过”电容器中介质时，介质对交流电的阻碍除有容抗外还有感抗（XL＝2πfL），这是因为任何材料在有交变电流流过时（注：电容中电流不是真正意义上通过，而是通过充、放电形式传递过来）均有电感L 存在，电容中介质也不例外，但不同电介质的L 值是不同的。一般来说，L 值小的电容适合于高步页电路。必须指出：即使是同一介顷的电容器，由于容量和耐压不同，所填充电介质面积和厚度不同，所以表现出的L 值也不会相同。　　除此以外，还有一些参数，比如自愈性，是指电容器击穿后能自动修复的特性。体积容量比值，这实际反映介质的介电常数大小，介电常数越大，电容体/容比越小，这里不再赘述。　　为了帮助了解和选择电容器，附表列出了部分电容器的主要参数特性，供参考。