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PCBA大講堂電子零件篇:電容器

發(fā)布時間 :2018-04-16 15:03 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA加工部
本期PCBA大講堂電子零件篇為大家介紹電容器,電容器的主要功能是在電場中儲存少量的電能,許多不同家族的電子零件都有囊型的外殼。
 
功能
電容器在連接直流電源后,會累積電量,在電源切斷之后還能持續(xù)供應(yīng)電量一段時間。也就是說,電容器就像一顆充電電池,可以儲存(并釋放)電能。這個充電/放電的過程非??焖伲强梢杂脦讉€電阻來限制它的放電速度,因此,在許多電子線路中電容器被用作時間控制的原件。
 
此外,電容器也可以傳遞脈沖或電雜訊、交流電、音頻訊號或其他形式的波來阻擋直流電源。這項功能使得電阻器可以用來將電源供應(yīng)器輸出的電位變得更加平滑、將訊號中的極端值移除以防止數(shù)位線路中不當(dāng)?shù)募ぐl(fā)狀態(tài)、調(diào)整音頻線路的頻率回應(yīng)或者連結(jié)線路中需要防止受直流電直接傳輸?shù)脑?/div>
PCBA大講堂電子零件篇:電容器
 
電路圖上電容器的符號如右圖所示,左上角的是無極性電容器,而其他兩個符號則代表需要使用極性電容器,方向則如圖所示。下面的那個圖示在歐洲較為盛行,但令人困惑的是,無極性電容器的符號也可以用來標(biāo)示極性電容器,只要加上+符號就行了;而極性電容器的符號上面有時候沒有+符號,但仍舊表示需要使用極性電容器。
PCBA大講堂電子零件篇:電容器
 
運(yùn)作原理
在最簡單的形式當(dāng)中,電容器就是兩片極板,每一片都有導(dǎo)線連上直流電源。這兩片極板中間會有一個細(xì)細(xì)的隔絕層,稱為電介質(zhì),通常是固體或糊狀的,但有時候也會出現(xiàn)液體、膠狀、氣體或真空的狀態(tài)。
 
大多數(shù)的電容器極板都是有一層薄薄的金屬皮膜或鍍金屬的塑膠皮膜構(gòu)成,為了讓電容器體積盡量縮小,這層皮膜可能會卷成小巧的圓柱形,或者以幾層平面的皮膜交迭。
 
由電源供應(yīng)器傳來的電子傾向往負(fù)極的皮膜移動,而且會傾向排斥來自另一側(cè)皮膜傳來的電子,這個過程也可以理解為在另一電板上做出電洞或者吸引正電荷。當(dāng)電容器拔掉電源時,因為它們會互相吸引,電板上相反的電荷會以平衡的方式存在,但是時間久了以后,電壓為慢慢消失,透過電介質(zhì)或其他管道漏掉。
 PCBA大講堂電子零件篇:電容器
 
許多電容器是無極性的,這表示它們對極性并不敏感,但是,電解質(zhì)或坦電容連接直流電源的時候方向要對,如果有一導(dǎo)線比另一導(dǎo)線長,那么它一定是「較為正極」的導(dǎo)線,如果導(dǎo)線上有標(biāo)示或折彎,則代表是「較為負(fù)極」的導(dǎo)線。而坦電阻在習(xí)慣上會有+符號來表示正極。
 
此外,通常在電容器側(cè)面的箭頭通常指的是「較為負(fù)極」的那一端,如果電容器本體是鋁制圓柱體與雙極導(dǎo)線,其中一端導(dǎo)線會有一個絕緣材質(zhì)的圓盤,另一端導(dǎo)線則會接上電容器本體的圓形那一側(cè),在這樣的情況下,有絕緣圓盤的那一段一定比另一端「更加正極」。
 
而電容器陣列表示有一個以上的電容器彼此內(nèi)部分離、透過外部材料連接,有時候以表面黏著的形式焊接,有時則使用雙列式封裝(Dual-inline package,簡稱DIP)、或單列式封裝(single-inline package 、簡稱SIP)的直插式晶片形式連接。至于內(nèi)部零件連接形式可以分為獨立、公用匯流排系統(tǒng)、雙邊公用匯流排系統(tǒng)三種。理論上,獨立的連接形式應(yīng)該被稱作電容器陣列,但是實務(wù)上,這三種組裝形式被稱為電容器網(wǎng)路。
 PCBA大講堂電子零件篇:電容器
 
主要類型
電解質(zhì)電容器相對來說價格低廉、外型小巧,而且可以找到容量很大的規(guī)格,這些特點使得這種電容器在消費(fèi)型電子材料中非常普遍,尤其用在電源供應(yīng)上。而且,如果長期使用電解電容,它蓄積電量的能力會提升,這種電容器裡的稠狀物在通上電流之后電介質(zhì)效能會增加,但是如果幾年沒有使用的話就會干掉,如果有一顆電解電容放了十年,再接上電路后或許還是可以在兩個導(dǎo)線之間通電。
 
 PCBA大講堂電子零件篇:電容器
雙極電解電容單一包裝中含有兩個并列的電解電容,頭接尾,極性相反,因此,這種組合可以應(yīng)用于電壓波動介于0伏特上下的直流電裝置上,它有并列的兩個電解電容,極性相反,這一型的電容器外殼可能會標(biāo)上BP(bipolar、雙極)或NP(nonpolarized、無極性)等字樣,它也可以應(yīng)用在音訊線路上,在這個情況中極性電容器通常不適用,而無極性的電解電容也比其他無極性電容便宜。但是,它無法避免電解電容共有的缺點。
PCBA大講堂電子零件篇:電容器
 
坦電容非常小巧,但是價格相對較貴,而且對于電壓波動非常敏感,如果極性錯誤或者波動過大,可能會造成損壞。通常,坦電容外有一層環(huán)氧樹脂包覆,而不向電解電容裝在鋁殼中,因此之故,電介質(zhì)并不會那么容易蒸發(fā)或干掉。另外,表面黏著型坦電容數(shù)量正在減少,這是因為容量較大的陶瓷電容越來越容易取得,不但體積較小,等效電阻也較小。
PCBA大講堂電子零件篇:電容器
 
單層陶磁電容器時常用作旁路(bypass),也適合應(yīng)用于高頻率或音訊電路中,陶瓷電容在不同溫度下有些不穩(wěn)定,但是NPO型較為穩(wěn)定,多層陶瓷電容器比單層體積更小,也因為這個原因,越來越多人開始使用。
 
法拉(Farad)
電容器的儲存容量單位是法拉(farad),通用縮寫為F。如果有個電容器在電位差為1伏特時被充滿、在1秒鐘可以聚集1安培的電流,則它就有1法拉的電容量
 
因為法拉是個很大的單位,電子材料中的電容器幾乎都會使用微法拉(microfarad、簡稱μF)、奈法拉(nanofarad、簡稱nF)與微微法拉(picofarad、簡稱pF)這些較小的單位,通常希臘字母μ會用來代表微(千分之一),但時常會改用英文字母u來代替,舉例來說,10uF和10μF是一樣的意思。

pF nF μF μF F
1 0.001 0.000001 1 0.000001
10 0.01 0.00001 10 0.00001
100 0.1 0.0001 100 0.0001
1,000 1 0.001 1,000 0.001
10,000 10 0.01 10,000 0.01
100,000 100 0.1 100,000 0.1
1,000,000 1,000 1 1,000,000 1
 
1F等于1,000,000μF,而1μF則等于1,000,000pF。也就是說1法拉等于1兆微微法拉,這之間的范圍非常的寬,單位之間的換算請見圖16「微微法拉、奈法拉與微法拉之換算」,而nF 這個單位在歐洲比較常用,請見圖17「微法拉與法拉之換算,正因為法拉這個單位非常大,在一般常見的電子線路中幾乎用的都是較小的單位」,可以看到不同單位間的換算方式。
 
奈法拉(nF)這個單位在歐洲比美國常見, 1nF在美國可能會表示成0.001μF或者1,000pF,同理,10nF電容幾乎都會表示成0.01μF,而0.1nF電容則可能會表示成100pF。
 
歐洲系統(tǒng)的電路圖會使用數(shù)字符號來取代小數(shù)點,舉例來說,4.7pF的電容可能會寫成4p7,6.8nF的電容可能會表示成6n8,而3.3μF的電容會標(biāo)示成3μ3等等。


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