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第2讲电容器的检测置换学用速训

2.1 电容器的功能特点

电容器是一种可贮存电能的元件（储能元件）。它的结构非常简单，主要是由两个互相靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质构成的。

电容器在电子产品中的应用十分广泛，其电路符号为“”，用字母“C”表示。

两块金属板相对平行地放置，而不互相接触就构成一个最简单的电容器，如图2-1所示。如果把金属板的两端分别接到电源的正、负极，那么接正极的金属板上的电子就会被电源的正极吸引过去；而接负极的金属板，就会从电源负极得到电子，这种现象就叫做电容器的“充电”。充电时，电路中就有电流流动。两块金属板有电荷后就产生电压，当电容器所充的电压与电源的电压相等时，充电就停止。电路中就不再有电流流动，相当于开路，这就是电容器能隔断直流电的道理。

图2-1 直流电路中电容的充电原理

如图2-2所示，如果将接在电路中的电源断开（开关S断开），则在电源断开的一瞬间，电路中便有电流流通，电流经过电阻器放电，与原充电时的电流方向相反。随着电流的流动，两块金属板之间的电压也逐渐降低。直到两块金属板上的正、负电荷完全消失，这种现象叫做“放电”。

图2-2 直流电路中电容的放电原理

如果在电容器的两块金属板上接上交流电时，交流电的大小和方向在不断地变化着，电容器两端也必然交替地进行充电和放电，因此电路中就不停地有电流流动，这就是电容器能通过交流电的道理。

2.1.1 电容器在电路中的作用

知识讲解

电容器的两个重要特性。

（1）阻止直流电流通过，允许交流电流通过。

（2）在充电过程中，电容器两极板上的电荷有积累过程，或者说极板上的电压有积累过程。同样，电容器通过电路放电也有一个过程，因此电容器上的电压不能突变。

根据电容器充/放电原理，电容器在电路中的主要功能如下。

1. 电容器构成的滤波电路

电容器（平滑滤波电容器）应用在直流电源电路中构成平滑滤波电路。如图2-3所示为没有平滑滤波电容器的电源电路，可以看到交流电压变成直流后电压很不稳定，波动很大。如图2-4所示为加入平滑滤波电容器后的电源电路，由于平滑滤波电容器的加入，电路中原本不稳定、波动比较大的直流电压变得比较稳定、平滑。

图2-3 没有平滑滤波电容器的电源电路

图2-4 加入平滑滤波电容器的电源电路

2. 电容器构成的耦合电路

电容器对交流信号阻抗较小，可视为通路，而对直流信号阻抗很大，可视为断路。在放大器中，电容器常作为交流信号的输入和输出耦合电路器件，其应用如图2-5所示。交流信号经耦合电容器C1添加到晶体管的基极，经晶体管放大后，由集电极输出的信号经输出耦合电容器C2加到负载电阻器RL上。

图2-5 交流放大器中的耦合电容

要点提示

该电路中的电源电压VCC经RC为集电极提供直流偏压，再经R1、R2为基极提供偏压。直流偏压的功能是给晶体管提供工作条件和能量，使晶体管工作在线性放大状态。

此外，从该电路中可以看到，由于电容器具有隔直流的作用，因此放大器的交流输出信号可以经耦合电容器C2送到负载RL上，而电源的直流电压不会加到负载RL上，也就是说从负载上得到的只是交流信号。

2.1.2 电容器的种类特点

电容器的种类很多，根据制作工艺和功能的不同，主要可以分为固定电容器和可变电容器两大类。

知识讲解

1. 固定电容器

固定电容器是指电容器制成后，其电容量不再改变的电容器。它还可以细分为无极性固定电容器和有极性固定电容器两种。

（1）无极性电容器

无极性电容器是指电容器的两个金属电极没有正负极性之分，使用时两极可以交换连接。无极性电容器的电路符号为“”。

无极性电容器的种类很多，根据绝缘介质的不同，常见的无极性电容器主要有纸介电容器、瓷介电容器、云母电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器和聚苯乙烯电容器等。

① 纸介电容器

纸介电容器的实物外形如图2-6所示。这种电容器的价格低、体积大、损耗大且稳定性较差，由于存在较大的固有电感，故不宜在频率较高的电路中使用，常用于电动机启动电路。

图2-6 纸介电容器

② 瓷介电容器

瓷介电容器是以陶瓷材料作为介质，在其外层常涂以各种颜色的保护漆，并在陶瓷片上覆银制成电极。如图2-7所示为瓷介电容器的实物外形，这种电容器的损耗小，稳定性好，且耐高温高压。

图2-7 瓷介电容器

③ 云母电容器

云母电容器的实物外形如图2-8所示，它是以云母作为介质。这种电容器的可靠性高，频率特性好，适用于高频电路。

图2-8 云母电容器

④ 涤纶电容器

涤纶电容器采用涤纶薄膜为介质，这种电容器的成本较低，耐热、耐压和耐潮湿的性能都很好，但稳定性较差，适用于稳定性要求不高的电路中。如图2-9所示为涤纶电容器的实物外形。

图2-9 涤纶电容器

⑤ 玻璃釉电容器

玻璃釉电容器使用的介质一般是玻璃釉粉压制的薄片，通过调整釉粉的比例，可以得到不同性能的电容器，这种电容器介电系数大、耐高温、抗潮湿性强，损耗低。其实物外形如图2-10所示。

图2-10 玻璃釉电容器

介电系数又称介质系数（常数），或称电容率，表示绝缘能力的一个系数，以字母ε表示，单位为“法/米”。

⑥ 聚苯乙烯电容器

聚苯乙烯电容器是以无极性的聚苯乙烯薄膜为介质制成的，这种电容器成本低、损耗小，充电后的电荷量能保持较长时间不变。如图2-11所示为其实物外形。

图2-11 聚苯乙烯电容器

（2）有极性电容器

有极性电容器是指电容器的两个金属电极有正负极性之分，使用时一定要正极性端连接电路的高电位，负极性端连接电路的低电位，否则就会引起电容器的损坏。

有极性电容器亦称电解电容器，其电路符号为“”或“”。按电极材料的不同，常见的有极性电解电容器有铝电解电容器和钽电解电容器。

① 铝电解电容器

铝电解电容器的实物外形如图2-12所示。这种电容器体积小，容量大。与无极性电容器相比绝缘电阻值低，漏电流大，频率特性差，容量和损耗会随周围环境和时间的变化而变化，特别是当温度过低或过高的情况下，且长时间不用还会失效。因此，铝电解电容器仅限于低频、低压电路（例如电源滤波电路、耦合电路等）。

图2-12 铝电解电容器

② 钽电解电容器

钽电解电容器的实物外形如图2-13所示。这种电容器的温度特性、频率特性和可靠性都较铝电解电容好，特别是它的漏电流极小，电荷储存能力好，寿命长，误差小，但价格昂贵，通常用于高精密的电子电路中。

图2-13 钽电解电容器

当电容器加上直流电压时，由于电容介质不可能绝对不导电，因此电容器就会有漏电流产生，若漏电流过大，电容器就会发热烧坏。通常，电解电容器的漏电流会比其他类型电容器大，故常用漏电流表示电解电容器的绝缘性能。

2. 可变电容器

电容量可以调整的电容器被称为可变电容器，这种电容器主要用在接收电路中选择信号（调谐）。可变电容器按介质的不同可以分为空气介质和有机薄膜介质两种，按照结构的不同又可分为单联可变电容器、双联可变电容器和多联可变电容器。

（1）微调电容器

微调电容器又叫半可调电容器，它的电路符号为“”，这种电容器的电容量比固定电容器小，常见的有瓷介微调电容器、管型微调电容器（拉线微调电容器）、云母微调电容器薄膜微调电容器等。如图2-14所示为典型微调电容器的实物外形，这种电容器主要用于调谐电路中。

图2-14 典型微调电容器

（2）单联可变电容器

单联电容器的电路符号为“”，这种电容器的内部只有一个可调电容器。如图2-15所示为典型单联可变电容器的实物外形。

图2-15 单联可变电容器

（3）双联可变电容器

双联可变电容器是由两个可变电容器组合而成的，电路符号为“”。如图2-16所示为双联可变电容器的实物外形。

图2-16 双联可变电容器

（4）四联可变电容器

四联可变电容器的内部包含有四个可变电容器，电路符号为“”（或用“”表示）。如图2-17所示为四联可变电容器的实物外形。

图2-17 四联可变电容器

要点提示

通常，对于单联可变电容器、双联可变电容器和四联可变电容器的识别可以通过引脚和背部补偿电容器的数量来判别。以双联电容器为例，如图2-18所示为双联可变电容器的内部电路结构示意图。

图2-18 双联可变电容器的内部电路结构示意图

可以看出，双联可变电容器中的两个可变电容器都各自附带有一个补偿电容器，该补偿电容器可以单独微调。一般从可变电容器的背部都可以补偿电容器。因此，如果是双联可变电容器则可以看到两个补偿电容器，如果是四联可变电容器则可以看到四个补偿电容器，而单联可变电容器则只有一个补偿电容器。另外，值得注意的是，由于生产工艺的不同，可变电容器的引脚数也并不完全统一。通常，单联可变电容器的引脚数一般为2～3个（两个引脚加一个接地端），双联可变电容器的引脚数不超过7个，四联可变电容器的引脚数为7～9个。这些引脚除了可变电容器的引脚外，其余的引脚都为接地引脚以方便与电路进行连接。

2.1.3 电容器的型号命名及标注方法

1. 电容器的命名规格

电容器的容量值标法通常使用直标法，就是通过一些代码符号将电容器的容量值及主要参数等标识在电容器的外壳上。根据我国国家标准的规定，电容器型号命名由4个部分构成，容量值由两个部分构成，如图2-19所示为电容器直标法命名规格。

图2-19 电容器直标法命名规格

① 产品名称：用字母表示，如电容器用C表示。

② 材料：用字母表示，表示电容器使用什么材料制成的。

③ 类型：用字母或数字表示，表示电容器属于哪种类型。

④ 序号：用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外形尺寸和性能指标等，有时会被省略。

⑤ 容量值：电容器表面上标识的电容值。

⑥ 允许偏差：用字母表示，表示电容器实际容量值与标称容量值之间允许的最大偏差范围。

电容器材料的符号、意义对照表见表2-1所列。

表2-1 电容器材料的符号、意义对照表

电容器类型的符号、意义对照表见表2-2所列。

表2-2 电容器类型的符号、意义对照表

电容器允许偏差的符号、意义见表2-3所列。

表2-3 电容器允许偏差的符号、意义对照表

2. 电容器的标注方法

下面我们具体看一下电容器的标注方法，如图2-20所示。该电容器的标注为“CZJD 1μF±10% 400V80.4”。

图2-20 无极性电容器的标注实例

其中“C”表示电容器；“Z”表示纸介电容器；“J”表示金属化电容器；“D”表示铝材质；“1μF”表示电容量值大小；“±10%”表示电容器允许偏差。因此该电容器标识表示含义为：金属化纸介铝电容器，电容量为1μF，允许偏差为±10%。通常电容器的直标采用的是简略方式，只标识出重要的信息，并不是所有的信息都被标识出来。而有些电容器还会标识出其他参数如额定工作电压，图2-20所示中的“400V”就表示该电容器的额定电压。

如图2-21所示的电容器标识为“2200μF 25V+85℃M CE”。其中“2200μF”表示电容量大小；“25V”表示电容器的额定工作电压；“+85℃”表示电容器正常工作的温度范围；“M”表示允许偏差为±20%；“C”表示电容器；“E”表示其他材料电解电容器。所以该电容器标识为：其他材料电解电容器，大小为2200μF，正常工作温度不超过+85℃。由于电容器直标法采用的是简略方式，因此只标识出重要的信息，有些则被省略。