走出误区 电容器深入解析一电容器的构造
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电容器的电容与两(电脑没声音)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http://www.16qiuxue.com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。
四、电容器的物理结构及分类:陶瓷电容器和薄膜电容器
陶瓷电容器

陶瓷电容器的基本结构和云母电容器十分相似,只不过电介质由云母变成了陶瓷薄片。我们在板卡上常见的陶瓷电容器通常为贴片式,特别是在一些高端显卡上拥有很高的上镜率。由于陶瓷的介电常数极高(1200),尽管其绝缘强http://www.16qiuxue.com度稍弱于云母(约为云母的2/3),但依然可以在电介质较厚(极板间距较大)的情况下获得较高的电容值。电介质厚度增加使得陶瓷电容的额定电压普遍很高。
陶瓷电容器通常容值为1pF至2.2μF,额定电压可达6000V。陶瓷电容器典型的温度系数为200000 ppm/°C。
薄膜电容器

薄膜电容器以塑料薄膜为电介质,因此也被称为塑料膜电容器。聚碳酸酯、丙烯、聚酰胺酯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚酯薄膜都是常用的绝缘材料。
关于薄膜电容器,恐怕音频发烧友对其的了解会远比我们这些电脑爱好者更多。薄膜电容的容抗通常很高,频率响应范围广而且介质损耗很小。这些优秀的特性令其经常出现在模拟电路的信号耦合部分,在音响设备中我们经常能见到它们的身影。关于介质损耗等性能元素将在本文的第二部分中进行详细阐述。
五、电容器的物理结构及分类:电解电容器
电解电容器


电解电容器是使用最广泛的电容器,也是最受人们关注的电容器。我们在板卡上常见的那些“烟囱”均为电解电容器。电解电容器会被极化,一个极板为正,而另一个极板为负。这类电容器拥有很高的电容值,范围通常从1μF至200000μF。但是它们的击穿电压相对较低,通常所能做到的最大击穿电压为350V。

电解电容器通常是由金属箔(铝/钽)作为正电极,金属箔的绝缘氧化层(氧化铝/钽五氧化物)作为电介质,电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液(液态电解质)的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成;钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极(注意和电介质区分),电解电容器因而得名。
注:由于电解电容器是有极性的电容器,在使用时一定要注意极性。若电解电容器反接可能会引起爆炸。
那么人们常说的“液态电容”与“固态电容”、“加套电容”和“铝壳电容”是怎么回事呢其实,它们均为指铝电解电容器。所谓“液态”或“固态”是指电解质的形态。由于液态电解质在高温下容易大幅度膨胀,为了安全通常会在电容器顶部留有防爆槽(防止爆炸并非防爆浆),让电解质可以渗漏出来以避免爆炸,这就出现了“电容爆浆”。这个设计就好像当年的高压锅上的保险垫片。而固态电解质基本不用担心这个问题,只要将空气抽净基本不会因受热膨胀发生爆炸,所以此类电容器一般没有防爆槽。

上“铝壳”、下“加套”;左“固态”、右“液态”
至于“加套电容”和“铝壳电容”,本是想表达“液态电容”与“固态电容”,这纯粹是一种因直接感性认知而产生的概念。电解电容器的外壳通常都是铝制,但是多数有塑料外套的电容均为液态电解质,而固态电解质电容的铝制外壳较为美观,因此人们产生了这样的说法。
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