告诉你电容器那些鲜为人知的秘密

说到电容器，各位肯定不会陌生，它是电子设计中最基本的物理器件，与电阻和电感一样属于电子系统的基础部件。

之所以称它们为基础元件，是因为在电路设计中不管有没有使用，它们都直接或者间接地存在：等效电容或者寄生电容，它们无所不在，在自然界中，它们寄生在导体与绝缘体之间；在电子电路中，它们可以寄生在任何元器件里。因此对电容器特性的深度理解，才能熟练地掌控和应用它们。

电容器模型和技术规格

C

指的是电容器的标称值，单位通常为μF、nF和pF，电容器的标准数值可以参考下图。

ESR

电容器中的等效串联电阻，理想值为0。陶瓷电容器具有最佳的ESR（通常为毫欧级），钽电解电容器的ESR为数百毫欧，而铝电解电容器的ESR为欧姆级。

ESL

电容器的等效串联电感，理想值为0。ESL的范围通常在100pH~10nH之间。

Rp

为并联泄露电阻（或称为绝缘电阻），理想值为无限小，其范围可以从某些电解电容器的数十兆欧，至陶瓷电容器的几十千兆欧。

电压额定值

指可以施加到电容器上的最大电压，超过这个值会损坏电容器。

电压系数

指电容随着施加电压的变化值，单位是ppm/V。高压系数会引入失真，COG电容器具有最低的电压系数，而把电容器用于信号处理（如滤波）的环境中，电压系数最为重要。

温度系数

电容值在温度范围内的变化率，单位是ppm/℃。在理想的情况下，温度系数为0。最大指定的漂移值通常在10~100ppm/℃的范围内，或者更大，这取决于电容器的类型，下面会详细说明。

频率响应

由于ESR和ESL的存在，电容器在某些特定的频点（由ESR和ESL共同决定）会出现对信号阻抗变小的现象，下图是ESR和ESL对电容器频响的影响关系：

电容器类型介绍

COG/NP0（1类陶瓷电容器）

• 用于信号路径、滤波、低失真、音频和高精度场合中；
• 电容范围：0.1pF~0.47μF；
• 最低温度系数：±30ppm/℃；
• 低压系数；
• 最小电压效应 ；
• 良好的公差：±1%~±10%；
• 温度范围：-55℃~125℃（150℃以及更高的温度）；
• 对于较大的电容值，电压范围也许会受到限制。

X7R（2类陶瓷电容器）

• 用于去耦合和其它应用，并且在设计中对精度和低失真没有要求；
• 电容值范围：10pF~47μF；
• 温度系数：±833ppm/℃（在温度范围内的±15%）；
• 实质电压系数公差：±5%~-20%/+80%；
• 温度范围：-55℃~125℃；
• 对于较大的电容值，电压范围也许会受到限制。

Y5V（2类陶瓷电容器）

• 温度范围内的温度系数：-20%/+80%；
• 温度范围：-30℃~85℃；
• 其它特性与X7R以及其它2类陶瓷电容器类似。

氧化铝电解电容器

• 用于需要大电容值的大型去耦合应用和其它场合；
• 需要特别注意，电解电容器是被极化的电容器，如果极性接反，就会损坏电容器 ；
• 电容值范围：1μF~68000μF；
• 温度系数：±30ppm/℃；
• 实质温度系数公差：±20%；
• 温度范围：-55℃~125℃（150℃以及更高的温度）；
• 具有比其它类型电容器更高的ESR 。

钽电解电容器

• 电容值范围：1μF~150μF；
• 特性与氧化铝电解电容器相类似，但尺寸更小。

聚丙烯薄膜电容器

• 电容值范围：100pF~10μF；
• 极低的电压系数（低失真） ；
• 成本比其它类型的电容器要更高；
• 单位电容值尺寸要大于其它类型电容器；
• 温度系数：在温度范围内为2%；
• 温度范围：-55℃~100℃。

熟练地理解并掌握这些基本特性，在特定的应用场合中将起到至关重要的作用。