从入门到精通——电容分类
根据电介质的不同，常见的电容类型是陶瓷电容、电解电容（包括铝电容、钽电容和铌电容）、塑料薄膜、纸和云母。每种电容类型都有其自身的优点和缺点，不同的应用场景应该选择不同的电容。通常来说，研发工程师在选择电容时，一般考虑以下几个因素：尺寸：物理尺寸和电容值都很重要。工作电压：它是电容的重要特性。它指定了可以施加在电容上的最大电压。泄漏电流：少量电流会流过电介质，因为它们不是完美的绝缘体。这称为泄漏电流。等效串联电阻：电容的端子有少量电阻（通常小于0.1Ω）。当电容器在高频下使用时，这种电阻会成为一个问题，会带来损耗。电容中使用的一些常见电介质是：陶瓷制品、纸、塑料薄膜、云母、玻璃、氧化铝、五氧化二钽、五氧化二铌。尽管电介质不同，但电容的功能都是一样的：以电荷的形式储存能量。可变电容与电阻一样，电容也有固定和可变类型之分。可变电容是指电容的容量可以通过机械或电子方式改变的电容，通常用于谐振电路（LC 电路）中，用于调谐无线电和天线中的阻抗匹配，这些电容通常称为调谐电容。还有另一种类型的可变电容称为微调电容，它们固定在 PCB 上，用于校准设备，它们是无极性电容器，尺寸非常小，电容非常小，通常在几皮法的数量级。
陶瓷电容
陶瓷电容是电子工业中使用最多的电容，也是产量最大的电容，每年生产超过 10000 亿个。
陶瓷电容是固定电容型电容，它们通常非常小（就物理尺寸和电容而言）。陶瓷电容的电容通常在皮法到几微法（小于 10µF）的范围内。它们是非极化型电容器，因此可用于直流和交流电路。
上图中，一个小的陶瓷圆盘两边都涂有银。因此它们也被称为圆盘电容。陶瓷充当电介质（绝缘体），银涂层将形成电极。陶瓷层的厚度和成分将决定电容的电气性能。为了实现大电容值，将多层此类圆盘堆叠以形成多层陶瓷片式电容（MLCC）。现代电子产品通常由 MLCC 电容组成，MLCC一般被称为工业大米。陶瓷电容通常会有一个 3 位数字的编码，表示以皮法 (pF) 为单位的电容值。因为前两位数字用于表示电容值，第三位数字表示要添加的零的数量。例如，带有标记 153 的陶瓷电容将以皮法表示 15 和 3 个零，相当于 15000 pF 或 15nF。一般来说，陶瓷电容的容量越大，介电常数越高。陶瓷电容根据应用领域分为两类。1 类陶瓷电容由于其高稳定性和低损耗，常用于谐振电路。1 类电容器中最常见的陶瓷类型是由二氧化钛 (TiO 2 ) 制成，其中少量锌、镁用作附加化合物。添加这些是为了实现最大可能的线性特性。1 类电容具有低介电常数，因此体积效率相对较低。因此，1 类电容的电容范围较低。1 类电容器的电损耗非常低，耗散因数为 0.15%。电容值与施加的电压无关。它们具有线性温度系数。1 类陶瓷电容的所有这些特性使其可用于具有高 Q 因子的滤波器和 PLL 等振荡器电路等应用。不用担心 1 类陶瓷电容器老化。2 类陶瓷电容器通常用于缓冲器、耦合电路和旁路系统，因为它们在体积方面的效率很高。这种高体积效率是因为它们的高介电常数。2 类电容的电容将取决于施加的电压，并且对温度变化具有非线性变化。与 1 类陶瓷电容相比，精度和稳定性较差。用于 2 类电容的陶瓷由铁电材料制成，例如钛酸钡 (BaTiO 3 ) ，以及铝或镁的硅酸盐和铝的氧化物等添加剂。由于 2 类电容具有较高的介电常数，因此与相同额定电压的 1 类电容相比，尺寸较小的电容值可能会更高。因此，它们用于需要保持最小电容的缓冲器、滤波器和耦合电路。2 类电容会随着时间的推移而老化。通常，与电解电容相比，陶瓷电容的 ESR（等效串联电阻）和漏电流较小。1类陶瓷电容的工作电压可达1000V，2类陶瓷电容的工作电压可达2000V。陶瓷电容的主要优点是其结构内部没有线圈，因此在电路运行过程中不会引入电感因子。因此，陶瓷电容适用于高频应用。陶瓷电容有普通的两引线通孔结构、表面贴装 (SMT) 多层模式和专为 PCB 设计的特殊无铅圆盘电容。通孔和表面贴装陶瓷电容都经常使用。陶瓷电容通常在其主体上编码一个 3 位数字，以识别通常以皮法 (pF) 为单位的电容值。其中，前两位数字表示电容值，第三位数字表示要添加的零的数量。例如，带有标记 153 的陶瓷电容将指示 15 和 3 个零，单位为皮法，相当于 15、000 pF 或 15nF。薄膜电容薄膜电容是各种电容中最常用的一种电容，其介电性能有所不同。薄膜电容是以绝缘塑料薄膜为介质的电容，属于无极性电容。这些电容的介电材料以薄层的形式存在，该薄层设有金属电极，并缠绕成圆柱形绕组。薄膜电容器的两个电极可以是锌或金属化铝。薄膜电容的主要优点是其内部结构与其绕组两端的电极之间的直接连接。这种与电极的直接接触导致所有电流路径都变短。这种设计的行为就像大量并联的单个电容。而且这种类型的电容结构还具有低欧姆损耗和低寄生电感。这些薄膜电容用于交流电源应用，也用于高频应用。用作薄膜电容电介质的塑料薄膜的一些例子是聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚苯硫醚和聚四氟乙烯。薄膜型电容在市场上的电容值范围从 5pF 到 100uF 。薄膜电容也有不同的形状和不同的样式，包括：Wrap & Fill（椭圆和圆形）类型：在这种类型中，电容末端用环氧树脂密封，电容用紧塑料带包裹。环氧树脂外壳（矩形和圆形）：在这种类型中，电容封装在模制塑料外壳中，并填充有环氧树脂。金属密封（矩形和圆形）：这些类型的电容装在金属管或金属罐中，并用环氧树脂密封。
目前，上述所有外壳式电容都有径向引线和轴向引线两种类型。塑料薄膜电容的主要优点是，与其他纸类型相比，它们在高温下运行良好。这些电容容差小，可靠性高，使用寿命长。薄膜型电容的示例是圆柱形薄膜、矩形金属化薄膜和箔薄膜型。
这些薄膜类型的电容需要更厚的介电材料以避免介电薄膜中的穿孔和撕裂。因此，这些适用于低电容值和大尺寸。薄膜电力电容薄膜电力电容也称为电力薄膜电容。大功率薄膜电容的制造工艺和材料通常与普通薄膜电容相似，用于电力系统和电气应用。当与电阻串联时，薄膜电力电容用作缓冲或阻尼电容。这些也用于紧密调谐或低失谐滤波器电路中以过滤谐波，也可用作脉冲放电电容。
聚丙烯电容聚丙烯电容是薄膜电容的众多品种之一。聚丙烯电容是以聚丙烯薄膜为电介质的电容。聚丙烯电容的电容范围为 100 pf 至 10µF。聚丙烯电容器的主要特点是高达 3000 V 的高工作电压，可用于工作电压通常非常高的电路，例如功率放大器，特别是电子管放大器、电源电路和电视电路。由于其高隔离电阻值，聚丙烯电容也用于耦合和存储应用，并且它们对于低于 100KHZ 的频率具有稳定的电容值。这些聚丙烯电容器用于我们需要执行噪声抑制、耦合、滤波定时、阻断、旁路和处理脉冲任务的应用中。
聚碳酸酯电容聚碳酸酯电容是具有聚碳酸酯材料作为其电介质的电容，电容范围为 100pF 至 10µF，工作电压高达 400V DC，可以在 -55°C 至 +125°C 的温度范围内工作而不会降低额定值。这类电容具有非常好的温度系数，这些电容器不用于高精度应用，也用于交流应用。
银云母电容
银云母电容是通过在云母材料上沉积一层薄银作为其电介质制成的电容。使用银云母电容的原因是与任何其他类型的电容器相比，具有更高的性能。
银云母电容器用于射频振荡器。银云母电容器由于成本高，不用于耦合和去耦应用，现在不常用。
电解电容
电解电容通常用于需要非常大电容值的应用中。电解电容具有覆盖有氧化层的金属阳极，该氧化层通常用作其电介质。电容的另一个电极是非固体或固体电解质。
大多数电解电容都是有极性的。这些电容根据其介电材料进行分类。主要将这些分为三类，它们分别为
铝电解电容：铝作为它的电介质。
钽电解电容：五氧化二钽充当其电介质。
铌电解电容：五氧化二铌作为它的电介质
通常五氧化二钽的介电常数几乎是氧化铝介电常数的三倍，但这个介电常数只决定了尺寸。通常使用三种类型的电解质，如下：
非固体（湿的或液体）：这些电容器的电导率接近 10ms/cm，而且价格低廉。
固体氧化锰：这些电容器具有接近100ms/cm的电导率，并且具有高质量和稳定性。
固体导电聚合物：这类电容器的电导率约为 10000 ms/cm，ESR 值 <10mΩ。
电解电容通常用于直接（DC）电源电路。由于它们的大电容值和小尺寸，它们也用于耦合和去耦应用以降低纹波电压。电解电容器的主要缺点之一是它们的低额定电压。
电解电容电解电容通常用于需要非常大电容值的应用中。电解电容具有覆盖有氧化层的金属阳极，该氧化层通常用作其电介质。电容的另一个电极是非固体或固体电解质。大多数电解电容都是有极性的。这些电容根据其介电材料进行分类。主要将这些分为三类，它们分别为
[*]铝电解电容：铝作为它的电介质。
[*]钽电解电容：五氧化二钽充当其电介质。
[*]铌电解电容：五氧化二铌作为它的电介质
通常五氧化二钽的介电常数几乎是氧化铝介电常数的三倍，但这个介电常数只决定了尺寸。通常使用三种类型的电解质，如下：
[*]非固体（湿的或液体）：这些电容器的电导率接近 10ms/cm，而且价格低廉。
[*]固体氧化锰：这些电容器具有接近100ms/cm的电导率，并且具有高质量和稳定性。
[*]固体导电聚合物：这类电容器的电导率约为 10000 ms/cm，ESR 值 <10mΩ。
电解电容通常用于直接（DC）电源电路。由于它们的大电容值和小尺寸，它们也用于耦合和去耦应用以降低纹波电压。电解电容器的主要缺点之一是它们的低额定电压。
钽电解电容钽电容是以五氧化二钽为介电材料制成的电容。钽电解电容和铝电容一样也是有极性的电容。钽电解电容有湿式（箔）和干式（固态）两种。钽电解电容的第二个端子比等效铝电容的端子小，该端子由二氧化锰制成。钽电解电容相对于铝电容的主要优点是更稳定、更轻、更小。它们的电容值范围为 47nF 至 470uF，最大工作电压高达 50V。它们比铝电解质更昂贵。氧化钽电介质的特性是低漏电流和更好的电容稳定性。氧化钽电介质的这些特性导致将它们用于阻塞、旁路、去耦、滤波和定时应用。而且这些性能也比氧化铝的电介质好得多。
超级电容
超级电容也称为超级电容或双电层电容。这些电容器由薄的电解质隔板制成，其两侧是活性碳离子。与普通电容不同的是，超级电容的电容值非常高，以毫法拉量级，电压范围为2.3V到2.75V。
超级电容根据其电极设计分为三种类型：
双层电容：这些电容具有碳电极或其衍生物。
伪电容：这些电容具有金属氧化物或导电聚合物电极。
混合电容：这些电容具有不对称电极。
超级电容主要用于需要非常多的充电/放电循环次数，需要长寿命以及需要在短时间内大量功率的应用。超级电容的典型应用范围从毫安电流和毫瓦的功率，持续几分钟到几安培的电流和几千瓦的功率在较短的时间内。这些超级电容器一般用作临时电源，作为电池的替代品。化铝的电介质好得多。
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