1.2 电容器

1.2.1 电容器的基本知识

电容器是用来储存电荷的装置。电容器是由两个彼此绝缘的金属极板，中间夹有绝缘材料（绝缘介质）构成的。绝缘材料的不同，构成电容器的种类也不同。电容器是一种储能元件，在电路中具有隔直流、通交流的作用，常用于滤波、去耦、旁路、级间耦合和信号调谐等方面。

电容器用字母C表示，单位是法拉（F），常用的单位还有微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）。它们的换算关系为：1F=10⁶μF=10⁹ nF=10¹² pF。

1.电容器的种类

电容器按电容量是否可调节，分为固定电容器、可变电容器和半可变电容器；按是否有极性，分为有极性电容器和无极性电容器；按其介质材料不同，分为空气介质电容器、固体介质（云母、纸介、陶瓷、涤纶和聚苯乙烯等）电容器和电解电容器；按电容的用途分为耦合电容、旁路电容、隔直电容和滤波电容等。

常见电容器的外形如图1-14所示。电容器的电路图形符号如图1-15所示。

2.电容器的主要参数

（1）电容器的标称容量和允许误差

标在电容器外壳上的电容量数值称为电容器的标称容量。它表征了电容器存储电荷的能力。标称容量有许多系列，常用的有E24、E12和E6系列。表1-5是固定电容器的标称容量系列。

电容器的允许偏差含义与电阻器相同，常用的是±5%、±10%、±20%，通常容量越小，允许偏差越小。

（2）额定工作电压

额定工作电压（也称为耐压值）是指在规定温度范围内，电路中电容器长期可靠地工作所允许加的最高直流电压。电容器在使用中不允许超过这个电压值，如果超过，电容器可能损坏或被击穿。电容器工作在交流电路中时，交流电压的峰值不得超过额定工作电压。

（3）绝缘电阻

绝缘电阻是指电容器两极之间的电阻，也称为漏电阻，它表明电容器漏电流的大小。绝缘电阻的大小取决于电容器的介质性质，一般在1000MΩ以上。绝缘电阻越小，漏电流越大。电容器漏电流会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容的寿命，而且会影响电路的工作，因此，电容器的绝缘电阻越大越好。

3.电容器标识

（1）色标法

在电容器上标注色环或色点来表示其电容量及允许偏差的方法称为色标法。识读色环的顺序是从电容的顶部沿着电容器引线方向，即顶部为第一环，靠引脚的是最后一环。

电容器为四环标志时，第一、二环表示有效数值，第三环表示有效数字后面加零的个数，第四环表示允许偏差（普通电容器）。电容器为五环色标志时，第一、二、三环表示有效数值，第四环表示有效数字后面零的个数，第五环表示允许偏差（精密电容器）。其单位为pF。色环颜色规定与电阻的色标法相同。

例如某电容器色环标志是“棕、黑、橙、金”四环标志时，表示其电容量为0.01μF，允许偏差为±5%。如色环标志是“棕、黑、黑、红、棕”五环标志时，表示其电容量为0.01μF，允许偏差为±1%。

如遇到电容器色环的宽度为两个或3个色环的宽度时，就表示这种颜色的两个或3个相同的数字。

（2）直标法

直标法是利用数字和文字符号在产品上直接标出电容器的主要参数如标称容量、耐压和允许偏差等。主要用于体积较大的电容器的标注，如电解电容，瓷片电容等，当电容上未标注偏差，则默认偏差为±20%。有的电容器由于体积小，习惯上省略其单位。但应遵循如下规则：

① 不带小数点的整数，若无标志单位，则表示pF，如3300表示3300pF。

② 带小数点的数值，若无标志单位、则表示μF，如0.47表示0.47μF。

③ 许多小型固定电容器，如瓷介电容器等，其耐压均在100V以上，由于体积小可以不标注耐压值。

（3）文字符号法

文字符号法是用特定符号和数字表示电容器主要参数的方法，其中数字表示有效数值，字母表示数值的量级。常用字母有m、μ、n和p等，m表示毫法（mF），μ 表示微法（μF）、n表示纳法（nF），p表示皮法（pF）。如10p表示10pF。字母有时也表示小数点，如3μ3表示3.3μF，2p2表示2.2pF。

有时数字前面加字母μ或p表示零点几微法或皮法。例如p33表示0.33pF，μ22表示0.22μF。另外，零点几微法电容器也可在数字前加上R来表示，如R33表示0.33μF。

（4）数码法

用3位数码来表示电容器的容量的方法称数码法，单位为pF。前两位为有效数字，后一位表示有效数字后零的个数，但当第三位数为“9”时，用有效数字乘上10 ^-1来表示。例如102表示1000pF；103表示0.01μF；339表示3.3pF。

1.2.2 常用电容器及选用

1.常用电容器

（1）电解电容

电解电容是以金属氧化膜为介质，金属为正极，电解质为负极。使用时注意极性，正极接高电位，负极接低电位，如果电容器极性接反，将使电容的漏电流剧增，最终导致电容器损坏。电解电容器按正极材料不同分为铝电解电容、钽电解电容等。实物如图1-16a所示。

铝电解电容的容量大，但损耗大，温度、频率特性差，绝缘性能差，长期存放可能干涸、老化等。适合在低频旁路、滤波等电路中使用。

钽电解电容与铝电解电容相比，绝缘性好，相对体积和损耗都小，温度、频率特性好，耐用、不易老化，主要用在积分、计时、延时开关等对电性能要求比较高的电路中。

（2）云母电容器

云母电容器采用云母作为介质，在云母表面喷一层金属膜（银）作为电极，按需要的容量叠片后经浸渍、压塑在胶木壳（或陶瓷、塑料）内构成。实物如图1-16b所示。云母电容器具有稳定性好、分布电感小、精度高、损耗小、绝缘电阻大、温度特性及频率特性好、工作电压高（50V～7kV）等优点；但成本高、生产工艺复杂。适用于高频和高压电路。

（3）瓷介电容器

瓷介电容器的介质是陶瓷，根据陶瓷成分不同可分为高频瓷介电容器和低频瓷介电容器两种。实物如图1-16c所示。高频瓷介电容器容量范围在1pF～0.1μF。常用在要求损耗小、容量稳定的高频电路中，作调谐、振荡回路电容和温度补偿电容。低频瓷介电容器相对于高频瓷介电容器体积小、容量大，最大容量达4.7μF；但其绝缘电阻低、损耗大，稳定性差。适合在低频电路中作旁路使用。

（4）纸介电容器

纸介电容器是用电容器专用纸作为介质，用铝箔或铅箔作为电极，经卷绕成型、浸渍后封装而成。纸介电容器生产工艺简单、成本低、电压范围较宽；缺点是电容量不易控制、损耗较大、稳定性较差、电感大。适用于直流及低频电路，有时也用于脉冲、储能和移相电路等。

金属化纸介电容器是采用真空蒸发技术，在涂有漆膜的纸上再蒸镀一层金属膜作为电极而成。实物如图1-16d所示。与普通纸介电容相比，体积小、容量大。这种电容器自愈能力强，当电容器介质某点被击穿后，这点的短路电流将使金属膜蒸发，使短路点消失，从而恢复正常。

（5）玻璃釉电容器

玻璃釉电容器以玻璃为介质，它的特点是体积小、高温性能好、能在200℃下长期稳定工作、抗湿性好、能在相对湿度为90%的条件下正常工作。适用于交直流电路和脉冲电路。实物如图1-16e所示。

（6）有机薄膜电容器

有机薄膜电容器以有机薄膜为介质，该类电容器总性能上比低频瓷介电容器及纸介电容器要好、容量范围大，但稳定性不够高。有机薄膜种类很多，常见的有涤纶薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜等，其中涤纶电容适用于低频电路，聚苯乙烯电容高频特性好，适用于高频电路，聚丙烯电容器能耐高压。实物如图1-16f～h所示。

2.电容器的选用

（1）根据在电路中的功能不同选择电容器

电路中使用什么种类的电容器应根据其在电路中的功能来确定。如在电源滤波电路中选择电解电容；在高频或对电容量要求稳定的场合，应选用瓷介质电容、云母电容或钽电容。对于一般极间耦合，多选用金属化介质电容器或涤纶电容器；在选用时还应注意电容器的引线形式。

（2）耐压选择

在选用电容器时，其耐压值一般应高于实际电路中工作电压的10%～20%，对于工作稳定性较差的电路，可留有较大的余量，以确保电容器不被损坏和击穿。

（3）电容器容量和误差选择

在对容量要求不太严格的一般电路中，选用比设计值略大些的电容；在振荡、延时、选频和滤波等特殊电路中，选用与设计值尽量一致的电容；当现有电容与要求的容量不一致时，可采用串联或并联的方法选配。

对于业余小制作一般可不考虑电容器的容量误差；对于振荡、延时电路，电容器的容量误差应尽量小，选择误差应小于5%；对用于低频耦合、电源滤波等电路的电容器其误差可以大些，选±5%、±10%、±20%的误差等级都是可以的。

（4）介质选择

电容器介质不同，其特性差异较大，用途也不相同。在选用电容的介质时，要首先了解各介质的特性，然后确定适用何种场合。

（5）电容器的代用

在选购电容器时可能没有所需的型号或所需容量的电容器，或在维修时手头有的与所需的不相符合时，便要考虑代用。代用的原则是：电容器的容量基本相同；电容器的耐压不低于原电容器的耐压值；对于旁路电容和耦合电容，可选用比原电容量大的电容器代用；在高频电路中的电容，代换时要考虑频率特性，使其满足电路的频率要求。

1.2.3 电容器的检测

为使电容器能在电路中正常工作，在装配电路前要对其进行检测。

1.固定无极性电容的检测

（1）5000pF以上无极性电容器的检测

用指针万用表电阻档R×10kΩ或R×1kΩ测量电容器两端，表头指针应先摆动一定角度后返回∞处。若指针没有任何变动，则说明电容器已开路；若指针最后不能返回∞，则说明电容漏电，距∞处越远，漏电越严重；若为0Ω，则说明电容器已击穿。电容器容量越大，指针摆动幅度就越大。可以根据指针摆动最大幅度值来判断电容器容量的大小，以确定电容器容量是否减小了。这就要求记录好测量不同容量的电容器时万用表指针摆动的最大幅度，以便比较。若因容量太小看不清指针的摆动，则可调转电容两极再测一次，这次指针摆动幅度会大些。

（2）5000pF以下无极性电容器的检测

用指针万用表R×10kΩ档测量，指针应一直指到∞处。指针指向无穷大，说明电容器没有漏电，但不能确定其容量是否正常。可利用数字万用表电容档测量其容量。

2.电解电容器的检测

（1）电解电容器极性的判别

1）外观判别。通过电容器引脚和电容体的白色色带来判别，带“-”号的白色色带对应的引脚为负极。长引脚是正极，短引脚是负极，如图1-17所示。

2）万用表识别。用指针式万用表的 R×10kΩ档测量电容器两端的正、反向电阻值，在两次测量中，漏电阻小的一次，黑表笔所接为负极。

（2）电解电容漏电阻的测量

指针万用表的红表笔接电容器的负极，黑表笔接正极。在接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大幅度（对于同一电阻档，容量越大，摆幅越大），然后逐渐向左回转，直到停在某一位置。此指示电阻值即为电容器的正向漏电阻。

再将红黑表笔对调，万用表指针将重复上述摆动现象。此时所测阻值为电容器的反向漏电阻，此值应略小于正向漏电阻。若测量电容器的正、反向电阻值均为0，则该电容器已击穿损坏。

经验表明，电解电容的漏电阻一般应在500kΩ以上性能较好，在200～500kΩ时性能一般，小于200kΩ时漏电较为严重。

测量电解电容时注意：

电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。一般情况下选用R×10kΩ档或R×1kΩ档，但47μF以上的电容器不再选用R×10kΩ档；容量大于470μF的电容器测量时，可先用R×1Ω档测量对电容充满电后（指针指向无穷大）再调至R×1kΩ档，待指针稳定后，就可以读出其漏电电阻。

从电路中拆下的电容器（尤其是大容量和高压电容器），应对电容器放电后，再用万用表进行测量，否则会造成仪表损坏。

3.可变电容器的检测

用万用表的R×10kΩ档，测量动片与定片之间的绝缘电阻，即用两表笔分别接触电容器的动片和定片，然后慢慢旋转动片，如转动到某一位置时阻值为零，表明有碰片短路现象。如动片转到某一位置时表针不为无穷大，而是出现了一定的阻值，表明动片与定片之间有漏电现象。如将动片全部旋进、旋出后，阻值均为无穷大，表明可变电容器良好。

4.用数字万用表检测电容器

一些数字式万用表上设有电容器容量的测量功能，可以用这一功能档来检测电容器的质量。具体方法如下。

（1）利用数字万用表的电容器测试孔测量电容器的好坏

1）将万用表功能旋钮旋到电容档，量程选择大于被测电容的容量。

2）将被测电容器的两根引脚短接一下，放掉电。然后将两只引脚分别插入电容器测试孔中，如果是有极性电解电容要注意插入的极性。

3）从显示屏上读出电容值。将读出的值与电容器的标称值比较，如果指示的电容量大小等于电容器的标称容量，说明电容器正常。若相差太大，说明该电容器的容量不足或性能不良。

（2）利用数字万用表的电阻档测量电容器的好坏

1）将万用表调到欧姆档的适当档位，一般容量在1μF以下的电容器用“20k”档测量，1～100μF内的电容器用“2k”档测量，容量大于100μF的电容器用“200”档或二极管档检测。

2）用万用表的两只表笔分别与电容器的两引脚相接，红表笔接电解电容的正极，黑表笔接电解电容的负极，如果显示值从“000”开始逐渐增加，最后显示溢出符号“1”，表明电容器正常，如果万用表始终显示“000”，则说明电容器内部短路；如果始终显示“1”，则可能电容器内部极间断路。