2.3　电容器

电容器是储存电荷的元件，通常简称为电容，是一种最基本最常用的电子元件。电容器包括固定电容器和可变电容器两大类，在电子电路中具有广泛的应用。

固定电容器包括无极性电容器和有极性电容器，外形如图2-53所示。无极性固定电容器主要有纸介电容器、涤纶电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器、聚酯电容器、玻璃釉电容器及瓷介电容器等。有极性固定电容器主要有铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器等。

2.3.1　怎样识别电容器

电容器的文字符号为“C”，图形符号如图2-54所示。

电容器的型号命名由4部分组成，如图2-55所示。第一部分用字母“C”表示电容器的主称，第二部分用字母表示电容器的介质材料，第三部分用数字或字母表示电容器的类别，第四部分用数字表示序号。

电容器型号中，第二部分介质材料字母代号的意义见表2-4，第三部分类别代号的意义见表2-5。

使用有极性电容器时应注意其引线有正、负极之分，在电路中，其正极引线应接在电位高的一端，负极引线应接在电位低的一端。如果极性接反了，会使漏电流增大并易损坏电容器。

2.3.2　电容器有什么特点

电容器的特点是隔直流通交流，即直流电流不能通过电容器，交流电流可以通过电容器。

电容器对交流电流具有一定的阻力，称之为容抗，用符号“XC”表示，单位为Ω。容抗等于电容器两端交流电压（有效值）与通过电容器的交流电流（有效值）的比值，即如图2-56所示。

如图2-57所示为容抗曲线，从曲线可知，容抗XC分别与交流电流的频率f和电容器的容量C成反比，即。

电容器的工作原理可以从它的结构来理解。电容器的基本结构是两块金属电极之间夹着一绝缘介质层，如图2-58所示，可见两电极之间是互相绝缘的，直流电无法通过电容器。但是对于交流电来说情况就不同了，交流电可以通过在两电极之间充、放电而“通过”电容器。

在交流电正半周时，电容器被充电，有一充电电流通过电容器，如图2-59（a）所示。

在交流电负半周时，电容器放电并反方向充电，放电和反方向充电电流通过电容器，如图2-59（b）所示。

2.3.3　怎样理解电容器的参数

电容器的主要参数有电容量和耐压。

（1）电容量

电容器储存电荷的能力叫作电容量，简称容量，基本单位是法拉，简称法（F）。由于法拉作单位在实际运用中往往显得太大，所以常用微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）作为单位。它们之间的换算关系是1F=106μF，1μF=1000nF，1nF=1000pF。

（2）电容器上容量的标示方法

电容器上容量的标示方法常见的有以下两种。

一是直标法，即将容量数值直接印刷在电容器上，如图2-60所示。例如，100pF的电容器上印有“100”字样，0.01μF的电容器上印有“0.01”字样，2.2μF的电容器上印有“2.2μ”或“2μ2”字样，47μF的电容器上印有“47μ”字样。有极性电容器上还印有极性标志。

二是数码表示法，一般用三位数字表示容量的大小，其单位为pF。三位数字中，前两位是有效数字，第三位是倍乘数，即表示有效数字后有多少个“0”，如图2-61所示。

倍乘数的标示数字所代表的含义见表2-6，标示数为0～8时分别表示100～108，而9则是表示1。例如，103表示10×103=10000pF=0.01μF，229表示22×10-1=2.2pF。

（3）耐压

耐压是电容器的另一主要参数，表示电容器在连续工作中所能承受的最高电压。耐压值一般直接印在电容器上，如图2-62所示。也有一些体积很小的小容量电容器不标示耐压值。

电路图中对电容器耐压的要求一般直接用数字标出，不作标示的可根据电路的电源电压选用电容器。使用中应保证加在电容器两端的电压不超过其耐压值，否则将会损坏电容器。

除主要参数外，电容器还有一些其他参数指标。但在实际使用中一般只考虑容量和耐压，只有在有特殊要求的电路中才考虑容量误差、高频损耗等参数。

2.3.4　电容器有哪些用途

电容器的基本功能是隔直流通交流，电容器的各项作用都是这一基本功能的具体应用。电容器的主要作用是耦合、旁路滤波、移相和谐振。

（1）耦合

电容器具有耦合作用。如图2-63所示为两级音频放大电路，晶体管VT1集电极输出的交流信号通过电容C传输到VT2基极，而VT1集电极的直流电位则不会影响到VT2基极，VT1与VT2可以有各自适当的直流工作点，这就是电容器的耦合作用。

（2）旁路滤波

电容器具有旁路滤波作用。如图2-64所示为整流电源电路，二极管整流出来的电压Ui是脉动直流，其中既有直流成分也有交流成分，由于输出端接有滤波电容器C，交流成分被C旁路到地，输出电压Uo就是较纯净的直流电压了。

（3）移相

电容器具有移相作用。由于通过电容器的电流大小取决于交流电压的变化率，因此电容器上电流超前电压90°，如图2-65所示。

利用电容器上电流超前电压的特性，可以构成RC移相网络，如图2-66所示。RC移相网络中，输出电压Uo取自电阻R，由于电容器C上电流i超前输入电压Ui，因此Uo超前Ui一个相移角φ，φ在0°～90°，由R、C的比值决定。

当需要的相移角超过90°时，可用多节移相网络来实现。如图2-67（a）所示为三节RC移相网络，每节移相60°，三节共移相180°，图2-67（b）为其矢量图。该移相网络可用于晶体管RC振荡器，如图2-68所示，振荡频率。

（4）谐振

电容器可以与电感器组成谐振回路。如图2-69所示为超外差收音机中放电路，电容器C与中频变压器T的初级线圈L1组成并联谐振回路，谐振于465kHz中频频率上，使中频信号得到放大。

2.3.5　怎样选用电容器

常用电容器主要有瓷片电容器、涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器、独石电容器、铝电解电容器、钽电解电容器等。

（1）瓷片电容器

瓷片电容器是较常用的电容器之一，结构如图2-70所示，它是在陶瓷片两表面涂覆一层银膜作为电极，再焊上引线，外表涂上保护漆制成的。

瓷片电容器的特点是耐热性和耐腐蚀性好，绝缘性能好，损耗小，稳定性高，体积小，但容量一般不大。瓷片电容器分为高频和低频两类，容量范围通常为1×10-6～0.47μF，分别应用于高频和低频电路。

（2）涤纶电容器

涤纶电容器结构如图2-71所示，它是在涤纶薄膜上镀上金属膜作为电极并焊上引线，然后卷绕成型，最后用环氧树脂包封起来。

涤纶电容器的特点是耐高温，耐高压，耐潮湿，容量大，体积小，价格低，但稳定性较差。涤纶电容器的容量范围通常为0.47×10-3～4μF，适用于对稳定性要求不高的场合。

（3）聚丙烯电容器

聚丙烯电容器结构与涤纶电容器类似，所不同之处是聚丙烯电容器采用无极性聚丙烯薄膜作为介质材料。

聚丙烯电容器具有更好的电气性能，具有损耗小、绝缘性好、性能稳定、容量大的特点。聚丙烯电容器的容量范围通常为1×10-3～10μF，广泛应用在各种电子电路、特别是高保真放大和信号处理电路中。

（4）云母电容器

云母电容器是高性能电容器之一，结构如图2-72所示，它是在云母片上涂覆一层银膜作为电极，根据容量大小将若干片叠加起来，焊上引线，封压在塑料外壳中制成的。

云母电容器的特点是稳定性和可靠性好，分布电感小，频率特性优良，精度高，损耗小，绝缘电阻很高。云母电容器的容量范围通常为0.05×10-4～0.05μF，主要应用于高频电路和对稳定性与可靠性要求高的场合。

（5）独石电容器

独石电容器也是一种瓷介电容器，它是采用多层陶瓷膜片叠加起来烧结而成。由于外形像块独石，所以称其为独石电容器。

独石电容器的特点是性能稳定可靠，耐高温，耐潮湿，体积小，容量大。独石电容器的容量范围通常为1×10-6～1μF，广泛应用于电子仪器及各种电子产品中。独石电容器也分为高频和低频两类，分别应用于高频和低频电路。

（6）铝电解电容器

电解电容器的特点是含有电解质，绝大多数为有极性电容器。

铝电解电容器是最常用的电解电容器之一，结构如图2-73所示。铝电解电容器的正极为铝箔，介质为氧化膜，负极为电解质，叠加卷绕成电容器芯后封装在外壳中。

铝电解电容器的特点是单位体积的电容量大，价格低，但稳定性较差、损耗大。铝电解电容器的容量范围通常为0.33～47000μF，应用十分广泛。

（7）钽电解电容器

钽电解电容器的结构与铝电解电容器类似，所不同的是钽电解电容器的正极为金属钽，介质为氧化钽，负极仍为电解质。

钽电解电容器的特点是损耗小，绝缘电阻大，体积小，容量大，可靠性高，稳定性好，但价格较贵。钽电解电容器的容量范围通常为0.1～1000μF，主要应用在要求较高的场合。

2.3.6　怎样检测电容器

电容器的好坏可以用万用表进行检测。

（1）指针式万用表检测

指针式万用表的电阻挡可以检测电容器。首先根据电容器容量的大小，将万用表上的挡位旋钮转到适当的“Ω”挡位。例如，100μF以上的电容器用“R×100”挡，1～100μF的电容器用“R×1k”挡，1μF以下的电容器用“R×10k”挡，如图2-74所示。

然后用万用表的两表笔（不分正、负）分别与被测电容器的两引线相接，在刚接触的一瞬间，表针应向右偏转，然后缓慢向左回归，如图2-75所示。对调两表笔后再测，表针应重复以上过程。电容器容量越大，表针右偏越大，向左回归也越慢。

如果万用表表针不动，说明该电容器已断路损坏，如图2-76所示。如果表针向右偏转后不向左回归，说明该电容器已短路损坏，如图2-77所示。如果表针向右偏转然后向左回归稳定后，阻值指示<500kΩ，如图2-78所示，说明该电容器绝缘电阻太小，漏电流较大，也不宜使用。

对于容量<0.01μF的电容器，由于充电电流极小，几乎看不出表针右偏，只能检测其是否短路。

对于正负极标志模糊不清的电解电容器，可用测量其正、反向绝缘电阻的方法，判断出其引脚的正、负极。具体方法是用万用表“R×1k”挡测出电解电容器的绝缘电阻，将红、黑表笔对调后再测出第二个绝缘电阻。

两次测量中，绝缘电阻较大的那一次，黑表笔（与万用表中电池正极相连）所接为电解电容器的正极，红表笔（与万用表中电池负极相连）所接为电解电容器的负极，如图2-79所示。

（2）数字万用表检测

电容器也可用数字万用表的电容挡进行检测。特别是对于容量很小、指针式万用表无法检测的电容器，只能用数字万用表检测。

检测时，将数字万用表上挡位旋钮转到适当的“F”挡位，一般测量2000pF以下电容器可选“2nF”挡，2～19.99nF电容器可选“20nF”挡，20～199.9nF电容器可选“200nF”挡，0.2～1.999μF电容器可选“2μF”挡，2～19.99μF电容器可选“20μF”挡。

将被测电容器插入数字万用表上的“CX”插孔，如图2-80所示，LCD显示屏即显示出被测电容器C的容量。如显示“000”（短路）、仅最高位显示“1”（断路）、或显示值与电容器上标示值相差很大，则说明该电容器已损坏。