第四节 电容器
电容器是电路中应用最多的元件之一，广泛应用于高频和低频电路中。在实际选用时，除了满足电容器的技术参数（标称容量及允许误差、绝缘性能和损耗、额定电压、无功功率、稳定性等）外，还要综合考虑体积、质量、成本、可靠性等方面的因素。
一、电容器的外形和图形符号
常用电容器的外形和图形符号如图2-8所示。电容器的种类繁多，性能指标各异，合理选用电容器对电路设计十分重要。
二、电容器的标称值
电容器的标称电压有6.3V、10V、16V、25V、32V、40V、50V、63V、100V、160V、250V、400V等。
图2-8 常用电容器的外形和图形符号
标称容量值分类如下所示。
1）高频纸介质、云母介质、玻璃釉介质、有机薄膜介质标称系列：1.0μF、1.1μF、1.2μF、1.3μF、1.5μF、1.6μF、1.8μF、2.0μF、2.2μF、2.4μF、2.7μF、3.0μF、3.3μF、3.6μF、3.9μF、4.3μF、4.7μF、5.1μF、5.6μF、6.2μF、6.8μF、7.5μF、8.2μF、9.1μF。
2）纸介质、金属化纸介质、复合介质、低频有机薄膜介质标称系列：1.0μF、1.5μF、2.0μF、2.2μF、3.3μF、4.0μF、4.7μF、5.0μF、6.0μF、6.8μF、8.0μF。
3）电解电容器有如下情况：
①钽、铌电解电容器1.0μF、1.5μF、2.2μF、3.3μF、4.7μF、6.8μF。
②铝电解电容器1μF、2μF、5μF、10μF、20μF、50μF、100μF、200μF、500μF、1000μF、2000μF、5000μF。
三、电容器的电特性
1）电容器不能让直流电流通过，称之为电容器的隔直作用。对电容充电时，有充电电流，对电容器充满电后，电容呈开路状态。
2）电容器让交流电流通过，称为电容器的通交特性。
3）电容器虽然能够让交流电通过，但也存在着阻碍作用，这一阻碍作用就像电阻器对电流存在电阻一样，电容器对交流电流的阻碍称为容抗。容抗大小与频率和容量成反比，XL=1/ωC。频率高，容抗小；频率低，容抗大；容量大，容抗小；容量小，容抗大。
4）电容器两端的电压不能突变。当电压刚加到或刚离开电容器时，电容器两端的电压不能发生改变。
5）理论上电容器不消耗电能，只要外电路不存在让电容器放电的条件，电荷就一直保存在电容器中，这一特性称为储能特性。实际上电容器中存在多种能量损耗。
四、电容器的选用
电容器在各种电路中应用量是比较大的，其发挥的作用决定了电路工作性能的好坏。电容器选择的合适，电路工作正常；电容器选的不合适，电路工作受到影响，严重时电路不能工作。
一般来说，电路极间耦合多选用纸介电容器（CZ）或涤纶电容器（CL）；电源滤波和低频旁路宜选用铝电解电容器（CD）；高频电路和要求电容稳定的地方选用高频磁介电容器（CC）、云母电容器（CY）或钽电解电容器（CA）；如果在使用过程中经常调整，选用可调电容器（CB）；不需要经常调整的，选用微调电容器。
1.大容量电容器的选用
1）低频、低阻抗耦合电路、旁路电路、退耦电路、电源滤波电路，选用几微法以上大容量电容器（电解电容器等）。
2）要求较高的电路，如长延时电路，选用钽或铌为介质的优质电容器。
2.小容量电容器的选用
小容量电容器指小于几微法～几皮法的电容器，品种多，用途广，多数用于高频电路。采用数字标志容量时用三位整数，第一位、第二位为有效数字，第三位标示有效数字后面加零的个数，单位为皮法（pF）。如“223”表示电容器的容量为22000pF（0.022μF）。但第三个数是“9”时例外，如“339”表示的容量不是33×109pF，而是33×10-1pF。采用文字符号标志电容量时，将容量的整数部分写在容量单位标志符号的前面，小数部分放在容量单位符号的后面。如0.68pF标志为p68，3.3pF标志为3p3，1000pF标志为1n，6800pF标志为6n8，2.2μF标志为2μ2等。
1）一般电路，采用纸介电容器，质量就可满足要求。
2）稳定性要求高的高频电路，如各种振荡电路、脉冲电路等，选用薄膜、瓷介、云母电容器。
3）可调电容器，按电路计算的最大和最小容量，结合容量变化特性予以选择。
3.使用注意事项
1）所选电容器的额定电压应高于电容器两端实际电压的1～2倍，但电解电容器例外，应使电容器两端的实际电压等于所选额定电压的50%～70%，才能发挥电解电容器的作用。
2）不同精度的电容器，价格相差很大。选用以满足要求为止，不要盲目追求电容器的精度等级。
3）由于介质材料不同，电容器的体积相差几倍～几十倍，单位体积的电容量称为电容器的比率电容，比率电容越大，电容器的体积越小，价格越贵。
五、电容器的检测
电容器是电子产品中使用数量较多的一种元件，其故障发生率要比电阻器要高，而且检测要比电阻器麻烦。
1.电容器的测量
由于电容器的种类很多，电容值范围较宽，结构又有所不同，故采用了不同的检测方法。
（1）电解电容器的测量
将万用表置于“R×1k”档，用两表笔分别接触电容器的引脚，指针迅速向右偏转又回到“∞”，说明元件漏电流很小，电容器是好的，否则是劣质的或坏的。交换表笔再次测量观察现象。
（2）一般电容器的测量
将万用表置于“R×10”档，用两表笔分别接触电容器引脚，测得的电阻值越大越好，一般在几百千欧～几千千欧；若测的电阻值很小甚至为零，说明电容器内部已经短路。
2.电容器的故障类型
（1）电容器开路
电容器开路是指电容器内部的引线与极板断开，用万用表电阻档检测时，指针一点都不动。
（2）电容器击穿短路
电容器击穿就是指电容器内部介质材料被损坏后，两极板之间出现短路现象。用万用表欧姆档检测时，其指针指示为0。
（3）电容器漏电（电容量减小）
电容器漏电是指电容器两极板间介质的绝缘性能下降，存在漏电阻。用万用表欧姆档检测时，其电阻值不定，电阻值随漏电的加大而减小。
（4）电容器的软击穿
电容器出现此类故障后，当不在路时（没有接入电路），用万用表电阻档检测时并不能检测出击穿特征（0Ω），当接入电路后，用万用表的直流电压档测其两引脚的电压，一般为0V。用代替法是判断此类故障电容器的最好方法。
在这里特别要提到的一点是，数字式万用表可以定量地测量电容器的容量，而指针式万用表只能够定性地判断电容器性能的好坏。定量地测量电容器的容量，对于维修电工而言是十分有用的，原因是电容器（特别是电解电容器），经过长期（3～5年）使用后，会出现“老化”现象，导致电容量下降，影响电气装置的工作。因此，及时发现电容器的老化程度并及时更换，是非常重要的。一般电容器的电容量比额定容量下降10%之后，就应予以更换。
六、电容器的代换
固定电容器容易出现的故障现象是漏电、短路、断路、电容器内部引线接触不良（极片与引线连接处）等。尤其是电解电容器，其故障率较其他类型电容器高得多。电解电容器经常出现的故障现象是漏电、容量减小、击穿、电解液漏出等。电容器损坏后应配用原型号的。但电容器的种类繁多，如无同型号的代换，应进行代用，代用的原则如下：
1）代用的电容器的容量标称值可比原电容器的容量标称值有±10%的浮动，对电源滤波电容器、旁路电容器等，浮动的范围还可大些，但对有些电路的电容器在代换时必须按原标称值，否则将造成电路的工作失常。如谐振电路、时间常数电路的电容器就必须按原标称值代换。再如电视机的视放与显像管阴极的耦合电容器，该电容器损坏后也必须按原标称值代换，否则将影响图像质量。
2）代用的电容器的额定电压必须大于或等于原电容器的额定电压，或大于实际电路的工作电压。
3）代用电容器的频率特性必须满足实际电路的频率要求，或用高频特性的电容器去代换低频特性的电容器。
4）云母电容器、瓷介电容器可代换纸介电容器。瓷介电容器可代换云母电容器和玻璃釉电容器。钽电解电容器可代换铝电解电容器。
5）没有合适容量的电容器进行代换的时候，可采用电容器的串联、并联来获得较合适的电容量。如果电容器的耐压值不够，也可采用串联的方法提高耐压值。如电路需要耐压25V以上、电容量为500μF的电容器，而手头只有1000μF/16V的电容器，便可将两个1000μF/16V的电容器串联，串联后便可得到耐压32V、电容量为500μF的等效电容器。
电容器并联后，可提高电容量，但不能提高耐压能力；电容串联后，可提高耐压能力，但电容量要减小。