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干货 | 电容器的基础知识
电容器的基本结构
电容器的电压和电流
此外,电压的变化大就会有较大的电流流过这种情况表明,越是电压变化大,高频流过的电流就会越大。
此时流过的电流(有效值)如下式所示。
电容器的基本使用方法
除此之外,还有例如谐振电路、滤波器电路、备用电路、时间常数电路和功率因数改善等各种使用方法。
电容器的特性
实际的电容器的等效电路中包含有ESR(等效串联电阻)、ESL(等效串联电感)。此外,理想的电容器的电极间是绝缘的,但是实际上会存在若干的漏电流。
电容器的阻抗(Z)用下式①来表示,阻抗的绝对值可通过下式②来计算。
1) 噪声的频率与电容器的谐振频率接近。 2) ESR小。 3) 高频噪声时,ESL小。
电容器的种类
可变电容器,常见的是改变对置电极面积以使静电电容变化的电容器。
此外,有些可变电容器在收音机的选台等中容值频繁地变化 (可变电容器)、而其他电容器(微调电容器)在电路组装过程中只会发生一次变化。
静电电容的变化可通过旋钮或螺丝刀来进行,但由于是机械地使其变化的结构,因而难以制作静电电容大且具有pF (皮法微微法拉)级小电容器。
无极性电容器,其施加到电容器端子上的电压极性没有限制,也就是说这种电容器是哪一个端子为正也都无妨的电容器。只要是无极性电容器,就可施加从零电位升降的电压,因而即使在交流电路中也可直接使用。
无极性电容器的主流是陶瓷电容器和薄膜电容器,此外还包括云母电容器、纸电容器、空气电容器。
而有极性电容器则是决定2个端子的其中一个作为正的电容器,如果弄错极性而使用,电容器就会发生故障。因此,有极性电容器受到制约,即必须在直流电压或者只在正极侧变动的电压下使用。但是,有极性电容器的优点在于形状小,易于获得大电容的电容器,因而被广泛使用。铝电解电容器、钽电解电容器、导电性聚合物(电解)电容器、双电层电容器就属于这种电容器。
无极性 优异的高频特性(低ESR) 高耐热 长寿命
无极性 优异的高频特性(低ESR) 优异的温度特性(温度引起的静电电容的变化率小) 可高精度地对应静电电容 长寿命
PPS和PEN具有高耐热的特点,因而被用于表面安装用薄膜电容器。它们的电气特性,具有PEN接近PET,PPS接近PP的特性。
但是,与陶瓷电容器和薄膜电容器相比,等效串联电阻(ESR)升高。
铝电解电容器的寿命预测一般可应用“10℃2倍的定律”。
但是,故障模式为短路,有导致起火的危险,因而必须采取安全对策。
导电性聚合物的电导率非常高,是铝电解电容器的电解液的10000倍,钽电解电容器的二氧化锰的1000倍,等效串联电阻(ESR)低,因而在吸收纹波的用途中比其他电解电容器更为有利。
因此,目前正在推进从其他电解电容器向导电性聚合物电容器的替换,但由于其价格昂贵和没有额定电压高的产品之故,根据用途与其他电解电容器区分使用。
电气双层电容器的充放电,利用在正、负极中使用的活性炭的电极表面离子的吸附或解吸。基于此充放电的双层的变化如下图所示。
充放电周期数对特性劣化几乎不产生影响 (免维护) 充放电简单(可放电至0V,可通过端子电压确定能耗量,可进行微小电流或大电流充电) 不受类似电池的限制(回收、废弃、关税)
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