用於設計電子設備的元件基礎變得越來越複雜。設備被組合成具有特定功能和軟件控制的集成電路。但開發的核心是基本設備：電容器、電阻器、二極管和晶體管。
內容
什麼是電容器
以電荷形式儲存電能的裝置稱為電容器。
物理學中的電量或電荷量以庫侖 (Cl) 為單位。電容以法拉 (F) 為單位。
電容量為 1 法拉的單導體是半徑等於 13 個太陽半徑的金屬球。因此，電容器包括至少 2 個由電介質隔開的導體。在簡單的設計中，設備是紙。
直流電路中的電容器在電源打開和關閉時工作。只有在瞬變期間，線圈上的電位才會改變。
交流電路中的電容器以等於電源電壓頻率的頻率充電。由於連續充電和放電，電流流過元件。更高的頻率意味著更快的設備充電。
帶有電容器的電路的電阻取決於電流的頻率。在零直流頻率下，電阻值趨於無窮大。隨著交流頻率的增加，電阻減小。
使用電容器的地方
沒有電容器，電子、無線電和電氣設備的運行是不可能的。
在電氣工程中，它們用於在啟動異步電動機時移相。如果沒有移相，交流單相網絡中的三相感應電動機將無法運行。
電容量為幾法拉的電容器是在電動汽車中用作電動機電源的離子電容器。
要了解為什麼需要電容器，您需要知道 10-12% 的測量設備是根據外部環境參數變化時改變電容的原理工作的。特殊器件的電容響應用於：
- 通過增加或減少砲彈之間的距離來記錄微弱的運動；
- 通過記錄介電電阻的變化來確定濕度；
- 測量液體的液位，這會在填充時改變元件的容量。
很難想像設計沒有電容器的自動裝置和繼電保護裝置。一些保護邏輯考慮了設備充電的多樣性。
電容元件用於移動通信設備、廣播和電視設備的電路中。電容器用於：
- 高低頻放大器；
- 電源;
- 頻率濾波器；
- 聲音放大器；
- 處理器和其他微電路。
通過查看電子設備的接線圖，很容易找到電容器的用途問題的答案。
電容器的工作原理
在直流電路中，一個板上收集正電荷，另一個板上收集負電荷。通過相互吸引，粒子在設備中保持在一起，它們之間的電介質阻止它們連接。電介質越薄，連接的電荷越強。
電容器吸收填充電容所需的電量，電流停止。
在電路中具有恆定電壓的情況下，該元件會保持電荷，直到電源關閉。然後它通過電路中的負載放電。
通過電容器的交流電以不同的方式移動。第一個 ¼ 振盪週期是器件的充電時刻。充電電流的幅度呈指數下降，到季度結束時下降到零。此時 EMF 達到幅度。
在周期的第二個 1/4 中，EMF 減小，電池開始放電。開始時 EMF 的下降很小，放電電流也很小。它根據相同的指數依賴性增加。到週期結束時 EMF 等於 0，電流等於幅值。
在振盪週期的第三個 1/4 中，EMF 改變方向，經過零並增加。端子上的電荷符號相反。電流的大小減小並保持其方向。此時，電流在相位上比電壓超前 90°。
在電感線圈中，情況正好相反：電壓領先於電流。在選擇使用 RC 還是 RL 電路時，該屬性處於最前沿。
在振蕩的最後 1/4 處循環結束時，EMF 降至零，電流達到幅度值。
“電容”每個週期放電和充電2次並傳導交流電。
這是對過程的理論描述。要了解電路中的元件如何直接在設備中工作，計算電路的電感和電容電阻、其他參與者的參數，並考慮外部環境的影響。
基本特性和性質
用於製造和維修電子設備的電容器參數包括：
- 電容 - C。它決定了設備持有的電荷量。外殼上標有額定容量值。電池並聯或串聯連接在電路中以創建所需的值。操作值與計算值不同。
- 諧振頻率為 fp。如果電流頻率大於諧振頻率，則元件的電感特性變得明顯。這使操作變得困難。為了在電路中提供額定功率，明智的做法是在低於諧振值的頻率下使用電容器。
- 額定電壓為 Un。為防止元件擊穿，工作電壓設置為低於額定電壓。這在電容器的外殼上有所說明。
- 極性。如果連接不正確，則會發生故障和故障。
- 電氣隔離電阻 - Rd。確定設備的洩漏電流。在設備中，部件彼此靠近。如果洩漏電流很高，電路中的寄生耦合是可能的。這會導致故障。洩漏電流會降低元件的電容特性。
- 溫度係數 - TKE。該值決定了當介質溫度波動時設備的電容如何變化。該參數在設計用於惡劣環境的設備時使用。
- 寄生壓電效應。某些類型的電容器在變形時會在設備中產生噪聲。
電容器種類和種類
電容元件根據設計中使用的電介質類型進行分類。
紙和金屬電容器
元件用於具有直流或弱脈動電壓的電路中。設計的簡單性導致性能穩定性降低 10-25% 並增加了損耗。
在紙質電容器中，鋁箔蓋由紙隔開。組件被扭曲並放置在圓柱形或長方體外殼中。
這些器件在 -60 ... +125°C 的溫度下工作，低壓器件的額定電壓高達 1600V，高壓器件的額定電壓 - 高於 1600V，容量高達數十 μF。
在金屬紙裝置中，在介電紙上塗上一層薄薄的金屬而不是箔。這有助於製作更小的元素。如果發生微不足道的擊穿，電介質可以自我修復。就絕緣電阻而言，金屬紙電池不如紙電池。
電解電容器
產品的設計類似於紙質電容器。但是在電解槽的製造中，紙是用金屬氧化物浸漬的。
在無紙化電解質產品中，氧化物被施加到金屬電極上。金屬氧化物具有單嚮導電性，這使得器件具有極性。
在某些型號的電解槽中，蓋板帶有凹槽，可增加電極的表面積。通過澆注電解液可以消除板之間空間中的間隙。這改善了產品的電容特性。
電解裝置的大電容 - 數百μF，用於濾波器以消除電壓紋波。
鋁電解。
在這種類型的裝置中，陽極襯裡由鋁箔製成。表面塗有金屬氧化物電介質。陰極墊是一種固體或液體電解質，其選擇是為了使箔片上的氧化層在運行過程中再生。電介質的自我修復延長了元件的工作時間。
這種設計的電容器需要遵守極性。顛倒極性會撕裂外殼。
內部具有反序極性組件的設備用於 2 個方向。鋁電解槽的容量達到幾千μF。
鉭電解
這種裝置的陽極由多孔結構製成，它是通過將鉭粉加熱到 2000°C 獲得的。該材料具有海綿的外觀。孔隙率增加了表面積。
通過電化學氧化，在陽極上沉積一層厚達 100 納米的五氧化二鉭。固體電介質由二氧化錳製成。完成的結構被壓製成一種化合物，一種特殊的樹脂。
鉭產品用於 100 kHz 以上的電流頻率。產生的電容高達數百 μF，工作電壓高達 75 V。
聚合物
電容器使用固體聚合物電解質，具有許多優點：
- 使用壽命提高到5萬小時；
- 加熱時參數保持不變；
- 更寬的電流紋波範圍；
- 引腳和端子的電阻不會分流容量。
電影
這些型號中的電介質是聚四氟乙烯、聚酯、氟塑料或聚丙烯薄膜。
覆蓋物是薄膜上的箔或金屬濺射。該設計用於創建具有增加表面積的多層組件。
薄膜電容器在微型尺寸下具有數百μF的容量。根據層和接觸引線的位置，產品的軸向或徑向形狀被製成。
某些型號的額定電壓為 2 kV 或更高。
極性和非極性有什麼區別
非極性允許將電容器包含在電路中，而無需考慮電流方向。元件用於交流電源的濾波器，高頻放大器。
Polar 產品按照標記進行連接。如果反向連接，設備將出現故障或無法正常工作。
高容量和低容量的極性和非極性電容器的電介質設計不同。在電解電容器中，如果將氧化物應用於 1 個電極或紙張、薄膜的 1 面，則該元件將具有極性。
在電介質的兩面對稱地塗敷金屬氧化物的無極性電解電容器的模型被包含在交流電路中。
極性電容器在外殼上標記為正極或負極。
電容器的電容取決於什麼
電容器在電路中的主要功能和作用是積累電荷，另外一個作用是防止洩漏。
電容器的電容與介質的介電常數和極板的面積成正比，與電極之間的距離成反比。出現兩個矛盾：
- 為了增加電容，電極需要盡可能厚、寬和長。同時，不能增加設備的尺寸。
- 為了保持電荷並提供必要的吸引力，板之間的距離最小。同時，不能降低擊穿電流。
為了解決矛盾，開發人員使用：
- 介電電極對的多層結構；
- 多孔陽極結構；
- 用氧化物和電解質代替紙；
- 平行包含元素；
- 用介電常數增加的物質填充自由空間。
隨著每項新發明的出現，電容器的尺寸正在減小，特性也越來越好。
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