1.2 电容器
电容器（Capacitor）简称电容，也是一种基本电子元件，它在电路中的文字符号是英文字母C。两个相互靠近、彼此绝缘的金属电极就能构成一个最简单的电容。两个电极间的绝缘物质称为电容的介质（Capacitor Medium）。电容的基本功能是储存电荷 （电能）。它在电子电路中用得十分广泛，如用在交流耦合（AC Coupling）、隔离直流（DC Isolation）、滤波（Filtering）、交流或脉冲旁路（AC Or Pulse）、RC定时（Timing）及LC谐振选频（Resonant Frequency Selective）等电路中。电容器可分为固定电容器和可变电容器，固定电容器是指其容量固定的电容器。
1.2.1 电容器的种类
固定电容器的种类很多，如图1.9所示。例如，按其是否有极性，可分为无极性电容器和有极性电容器两大类，它们在电路中的符号稍有差别，在电路中的连接方式也有一定区别。
图1.9 固定电容器的种类
1.无极性电容器
常见的无极性电容器有纸介电容器（Paper Condenser）、油浸纸介密封电容器（Oil-Immersed Encapsulated Paper Capacitor）、金属化纸介电容器（Metallized Paper Capacitor）、云母电容器（Mica Capacitor）、有机薄膜电容器（Organic Film Capacitor）、玻璃釉电容器（Glass Glaze Capacitor）及陶瓷电容器（Ceramic Capacitor）等。它们的外形及在电路中的符号如图1.10所示。无极性电容在电路中使用时不区分正负极，两个引脚可以对调使用。
图1.10 无极性电容器的常见外形和电路代表符号
2.有极性电容
有极性电容器的内部构造比无极性电容器复杂。有极性电容器按正级材料的不同，可分为铝电解电容器（Aluminium Electrolytic Capacitor）及钽（或铌）电解电容器（Tantalum Or Niobium Electrolytic Capacitor），电容外形、正负极标注及符号如图1.11所示。有极性电容器的两条引线，分别引出电容器的正极（Positive Pole）和负极（Negative Pole），因此在电路中不能接错，在电路符号中也有明确的标志。注意在电路连接中一定要保证电解电容的正极接高电位。
1.2.2 电容的主要技术参数
电容的主要参数有标称容量、允许偏差、额定电压、绝缘电阻、漏电流、损耗因数及时间常数等。下面介绍最常用的几个参数。
图1.11 有极性电容器的常见外形、正负极标准及符号
1.标称容量及允许偏差
电容器的标称容量简称电容量（Nominal Capacity），电容量及允许偏差（Permissible Deviation）的基本含义同电阻一样，只是使用单位（电容量）与电阻不同。电容量的基本单位为F（法拉），其含义为在1V电压下，电容所能储存的电量为1C（库仑），其容量即为1F。但在实际使用中，F作电容量单位往往显得太大，所以常用mF（毫法）、μF（微法）、nF（纳法）和pF（皮法）等小单位、它们之间的关系如下
为了简化标称容量规格，电容器大都是按E24、E12、E6、E3优选系列生产的。实际上应按系列标准选购，否则可能难以购到所需电容。当然特殊规格电容例外，可专门联系定制或购买。E24～E3系列固定电容器标称电容量及偏差值参见表1.7。其中标称容量小于10pF的无机盐介质电容，所用允许偏差一般为±0.1pF、±0.25pF、±0.5pF、±1pF四种。标称容量大于4.7pF的电容采用E24系列；标称容量小于等于4.7pF的电容采用E12系列；精密电容和E3系列电容的允许偏差通常采用以下值：±0.05%、±0.1%、±0.25%、±0.5%、±1%、±2%（精密型）、−10%～+30%、30%、−10%～+50%、−20%～+50%、−20%～+80%、−20%～+100%。
表1.7 E24～E3系列固定电容器标称容量及允许偏差
2.额定电压
额定电压（Nominal Voltage）通常也称作耐压，是指在允许的温度范围内，电容上可连续长期施加的最大电压有效值。电容的额定电压通常是指直流工作电压，但也有少数品种标以交流额定电压，这类电容主要专用于交流电路或交流分量大的电路中。如果电容工作于脉动电压下，则交流分量通常不得超过直流电压的百分之几至百分之十几（应随交流分量频率的增高而相应递减），且交、直流分量的总和不得大于额定电压。所以工作在交流分量较大的电路（如整流滤波电路）中的电容，选取额定电压参数应适当放宽余量。
电容的额定电压也有规定的系列值，如表1.8所示。选用时应在系列值中选取。
表1.8 电容额定电压系列 （单位：V）
注：带括号者为电解电容的额定电压。
3.缘电阻
电容器中的介质不是绝对的绝缘体，它有一定的阻值。当电容加上直流电工作时，总有漏电流产生。若漏电流太大，电容就会发热损坏，严重的会使外壳炸裂，电解电容器的电解液则会向外溅射。一般电容只要质量良好，其漏电流是极小的。而电解电容因漏电较大，一般用漏电流值表示其绝缘性（与容量成正比）。电容的绝缘电阻（Insulation Resistance）及漏电流是重要的性能参数，电子设备的故障有不少都是因某个电容漏电太大而被击穿造成的，所以不要轻视这个参数。
4.损耗因数（tanQ）
电容的损耗因数（Dissipation Factor）定义为有功损耗与无功损耗功率之比，即
式（1.2）中的P为有功损耗功率，Pq为无功损耗功率，U为施加于电容的交流电压值。这个解释对有些初学者可能难以接受。我们可以从另一个角度来解释：损耗因数是衡量电容损耗的参数之一，而电容损耗大小是代表其品质优劣的重要参数之一。通常，电容在电场作用下，其储存或传递的一部分电能会因介质漏电及极化作用而变为无用有害的热能，这部分发热消耗的能量就是电容的损耗。显然损耗越大，发热也越严重，反之亦然。各类电容都规定了某频率范围内的损耗因数允许值，或者说它们都有各自适应的工作频率范围。在选用脉冲、交流、高频等电路中的某些电容时，损耗因数是一个十分重要的参数。
1.2.3 电容器的标志识别
1.只标数字不标单位的直接表示法
普通电容器上标有“3”字，表示3pF；“4700”表示4700pF；而电解电容器标有“47”，则表示电容量为47μF。
2.数码表示法
一般用3位数字表示电容器容量大小，其单位为pF。其中第1、第2位为有效数字，第3 位表示倍数，即表示有效值后有多少个“0”。例如“103”表示 10×103pF；“224”表示22×104pF。
另外，这种方法有一个特殊数字需特别注意，即第3位的数字为“9”，表示10−1，而不是109。例如，“229”表示22×10−1pF，即2.2pF。
3.色环表示法
采用这种表示法的电容器单位为pF，它用颜色黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白，分别表示0～9的10个数字。通常，第1、第2环表示电容量的有效数字，第3环为倍乘数，第4环为允许误差，比如标有黄、紫、橙三色的电容器，读数为47×103pF。
4.误差表示法
误差表示法通常分为两种。
（1）直接标明允许误差的具体范围和单位。例如，“10±5pF”表示容量为10pF，允许误差为±0.5pF。
（2）容许误差用百分数表示，但省略百分号，单位为 ΜF。例如，“47/5/250”表示容量为47μF，容许误差为±5%μF，工作电压为250V。另外还有字母表示法、色点表示法。
1.2.4 万用表对电容器的粗测
所谓粗测，是指对电容器能否储存电荷进行大概的测试，是运用电容器充放电（Charge and Discharge）的原理。通过观察万用表指针偏转角度的大小，来粗略估计电容器的容量。测试时，应根据被测电容器的容量来选择万用表的电阻挡，选择方法详见表1.9。
表1.9 测量电容器时万用表电阻挡的选择
1.2.5 万用表对电容器μF值的测量
在测试前，根据被测电容器容量的大小，参考表1.9将万用表的量程开关拨至合适的挡位，如图1.12所示。由于此时万用表既是电容的充电电源（表内电池），又是电容器充放电的监视器，所以操作起来非常方便。先将黑表笔搭在一脚上，再把红表笔搭在另一只脚上。万用表指针先向右边偏转一定角度，然后很快向左边回到“∞”处，表示对电容器充电完毕。
图1.12 万用表对电容器性能的测试
小容量电容器，由于其容量小，所以充电电流也很小，乃至还未观察到万用表指针的摆动便回复到“∞”处。这时，可将表笔交换一下，再接触引脚时，指针仍向右摆动一下后复原，但这一次向右摆动的幅度应比上一次大。这是因为电容器上已经充电，交换表笔后便改变了充电电源的极性，电容器要先放电后再充电，所以万用表指针偏转角度较前次大。
如果测试的是大容量的电解电容器，在交换表笔进行再次测量之前，需用螺丝丁的金属杆与电解电容器的两个引脚短接一下，放掉前一次测试中被充上的电荷，以避免因放电电流太大而致使万用表指针打弯。
1.2.6 万用表对小电容器性能的测试
对于小电容器的性能的测试可从以下5个方面来进行。
（1）测试时万用表指针摆动一下后，很快返回到“∞”处，说明这只电容器性能正常。
（2）万用表指针摆动一下后不回到“∞”处，而是指在某一阻值上，说明这只电容器漏电，这个阻值就是该电容器的漏电电阻的阻值。
（3）接好万用表的表笔，但指针不摆动，仍停留在“∞”处，说明此电容器内部开路。但容量小于5000pF的小容量电容器，则是由于充放电不明显所致，不能视为内部开路。
（4）万用表指针摆动到“0”处不返回，说明该电容器已被击穿，不能用了。
（5）万用表指针摆动到刻度中间位置后停止，交换表笔再测时指针仍指在这一位置，如同是在测试一只电阻器，说明该电容器已经失效，不可再用。
1.2.7 数字万用表对小容量电容器的测试
利用 DT-890 型数字万用表可以直接测出小容量电容器的容值，方法如图1.13所示。
图1.13 用数字万用表测量小容量电容器
根据被测电容器的标称容值，选择合适的电容量程CAP，如2μ挡（此表有2000pF、20nF、200nF、2μF、20μF 5挡），调整调零旋钮（仅作测试电容用），使初始值（即空载电容值，指没插入电容器之前，显示屏所显示数值）为“000”或“−000”，然后将被测电容器CX插入数字万用表的CAP插座中，万用表显示屏立即显示出被测电容器的容值。
1.2.8 万用表对电解电容器极性的判断
先任意测一下电容器的漏电阻，记下其大小；然后将电容器两个引脚相碰短路放电后，再交换表笔进行测量，再次读出漏电阻值，比较两次测出的漏电阻值；以电阻大的一次为准，黑表笔所接的引脚为电解电容的正极，红表笔所接的为负极。
如果通过两次测量比较不出漏电阻的大小，可通过多次测量来判断被测电容器的极性。但是，如果万用表的电阻挡量程挡位太低，两个阻值较大且互相接近时，须更换到量程较大的挡位进行测量。