廢話不多說，直接進入正題。

簡介

一個高檔的智能手機里約有800~1000個片式多層陶瓷電容器，一般電路中用的最多的也是電容，可見電容的作用有多大，本文主要介紹電容的一些基本知識點。

兩個相互靠近的導體，中間夾一層不導電的絕緣介質，這就構成了電容器。電容器有兩個很重要的特性，隔直通交以及電壓不能突變，所以經常被用在濾波電路、自舉電路、調諧等電路中。

電容的基本單位是F（法拉），因為F的單位較大，1F=1000000uF，一般不用。

常見及常用的的電容單位是uF、nF和pF，換算關系為：1uF=1000nF=1000000pF

命名規則

電容的生產廠家比較多，不同的廠家命名規則不同，如下可以看一下村田的命名規則。

如GRM代表：Chip Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose。18代表尺寸：1.6x0.8mm，英制的0603封裝，這部分查看對應廠家的選型手冊即可。

串并聯計算公式

電容和電阻一樣，也可以進行串聯和并聯。

兩個電容C1和C2并聯，等效電容為：

如果C1遠大于C2，等效電容可化簡為：

兩個電容C1和C2串聯，等效電容為：

如果C1遠大于C2，等效電容也可化簡為：

從以上公式可以看出，電容的串并聯正好和電阻是相反的。

平板電容器公式

電容器是儲存電量和電能（電勢能）的元件，平板電容器公式為：

其中為電容存儲的電荷，為兩極板之間的電勢差，相對介電常數，為兩極板正對面積，為兩極板之間距離。面積越大，距離越小，容值越大。

標準及常用容值

電容的標準容值按照E6，E12，E24數值標準，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；

在日常的電路設計中，我們常用的容值有：

常用的pF級別：39、43、47、51、56、100、150、200、220、270、300、330、390、470、560、680等。

常用的nF級別：1、1.2、1.5、2.2、2.7、3.3、10、22、33等。

常用的uF級別：0.1、0.15、0.22、0.33、0.47、1、2.2、10uF等。

電容分類

電容的種類很多，根據材料，常用的可分為如下幾種，其中鉭電解電容一般就稱為鉭電容。

如下是村田給出的幾種電容器的特性比較。

根據電容的不同特性，運用場合也不一樣。

陶瓷電容體積小（最小的01005封裝），無極性，價格便宜，ESR低（低于鉭電容和鋁電解電容），缺點是容量沒有電解電容大，韌性差，撞擊易碎，一般多用在小型消費類電子產品中，如手機。

電解電容容量大，體積大，價格相對便宜，多用在電源和汽車電子中；

鉭電容容量大，體積小，穩定性相比較鋁電解電容高，多用在電源和汽車電子中；

薄膜電容耐壓高，頻率特性好，高壓場合優選。

陶瓷電容

根據EIA和IEC推薦的標準，陶瓷電容可以被分為兩類，Class1和Class2，我們常用的X5R和X7R都是屬于Class2；

Class1和Class2的介電材料不同，Class1主要是氧化鈦，Class2主要是鈦酸鋇，如下是村田給出的兩種對比。

C0G是溫補型，可以看出隨著溫度的變化，靜電容量變化率幾乎是0

高誘電率系列的電容器(B/X5R、R/X7R特性)，由于施加直流電壓，其靜電容量有時會不同于標稱值，從下圖可以看出，施加的直流電壓越大，其實際靜電容量越低。

對于溫度補償用電容器 (CH、C0G特性等) ，以常誘電性陶瓷作為主要原料，靜電容量不因直流電壓特性而發生變化。

C0G類電容的優點是由溫度引起的容量變化小，缺點是電容率低，不能有大容量。

X5R類電容的優點是電容率高，能夠具有大電容，缺點是由溫度引起的容量變化大。

鉭電容

鉭電容一般就長下面這個樣子，相比較鋁電解電容，體積還是小的。

鉭電容的優點是：

小尺寸大容量

漏電流小

在較高的頻率下ESR低，但是沒有MLCC低

在低電流下有自修復的能力（依靠把MnO2變成MnO，修復有缺陷的位置）

缺點是耐電壓和電流能力相對較弱，過壓容易爆炸，電容失效時可能會引起明火。

電容充電和放電

電容的充放電不得不提到時間常數，一個代表電容充電到電源電壓的63%所用的時間。

電容充電公式為：

其中是電容起始電壓，是電容充滿電的電壓，電容從0V開始充，即，則上式可以簡化為：

當時間為一個，可得如下，也就是電容電壓充到63%的由來，其中=2.71828

同理，2個的時間可充電到電源電壓的87%，3個可充到電源電壓的95%。

電容放電的公式為：

其中是放電之前電容上的電壓。

電容的作用

電路設計中電容經常被放在電源、射頻、音頻等地方。

電源端電容主要是濾波，容值越大，越能保證輸出電壓的穩定性，紋波小。

射頻端的電容，主要用于給射頻供電儲能，以防止瞬間的大電流導致射頻斷電，因為鉭電容的ESR影響效率，因此對電容的ESR要求比較高。

音頻的串聯電容主要作用是隔直，容量越大，通過的音頻范圍越大，低音效果越好，ESR越低，對輸出功率影響越小，效率越高，但因相對于耳機的阻抗較小，因此對ESR要求不高。

電容的作用非常廣泛，以上只是簡單舉幾個例子說明。

實際等效模型

理想的電容器在實際中是不存在的，電容的實際模型是一個ESR串聯一個ESL，再串聯一個電容，ESR是等效串聯電阻，ESL是等效串聯電感，C是理想的電容。

所以上述模型的復阻抗為：

時，電容器表現為容性；

時，電容器表現為感性，因此會有一句話叫高頻時電容不再是電容，而呈現為電感，這個電感不是說電容變成了電感，而是指此時的電容擁有了與電感類似的特性。

時，此時容抗矢量等于感抗矢量，電容的總阻抗最小，表現為純電阻特性，此時的f稱為電容的自諧振頻率。

自諧振頻率點是區分電容是容性還是感性的分界點，高于諧振點時“電容不再是電容”，因此退耦作用將下降。實際電容器都有一定的工作頻率范圍，在工作頻率范圍內，電容才具有很好的退耦作用。ESL是電容在高于自諧振頻率點之后退耦功能被消弱的根本原因。

關于電容的實際等效模型可以閱讀作者之前寫的文章：眼見不一定為實！電阻、電容和電感的實際等效模型

電容參數及選型

電容選型主要考量如下的幾個參數。

容量：指的是在室溫25℃，在一定頻率和幅度的交流信號下測得的容量。

額定電壓：指的是在最低環境溫度和額定環境溫度下可連續加在電容器的最高直流電壓有效值，一般需要降額使用，如降額80%指的是6V額定電壓的電容，使用時加在上面的直流電壓值不能超過4.8V；但是有一點需要注意，實際電容的額定電壓制作都留有一定的余量，如額定電壓6V，實際的耐壓值可能達到其額定電壓的1.5倍左右。

漏電流：一般是在額定電壓下，工作5分鐘測試得到的平均漏電流。直流的漏電流標準值并非規定的，但絕緣電阻值為規定值，可通過絕緣電阻的規定值及產品額定電壓，利用算式I=V/R推算漏電流，即電容的絕緣電阻越大，漏電流越小。

絕緣電阻：指的是常溫下，對電容以額定電壓值進行充電1分鐘/2分鐘，將電壓值除以1分鐘/2分鐘的平均漏電流得到絕緣電阻值。

ESR：指的是電容的等效串聯電阻，其參數可以SPEC中查看，ESR的值會影響電源紋波和PDN仿真，MLCC的ESR一般都很小，mΩ級別，鉭電容和鋁電解電容一般都是Ω級別。

村田給出的幾種典型電容容值對應的絕緣電阻值

常見的電容品牌

常見的電容品牌如村田MURATA、集美KEMET、AVX、TDK、威世VISHAY、宇陽、國巨Yageo等。

今天的文章內容到這里就結束了，希望對你有幫助，關于電容后續應該還會再寫一篇文章介紹，我們下一期見。

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責任編輯：haq