1-1.電容器的基本原理
電容器的基本原理可以用圖1-1來(lái)描述
當(dāng)在兩個(gè)正對(duì)的金屬電極上施加電壓時(shí)，電荷將據(jù)電壓的大小被儲(chǔ)存起來(lái)Q=CV
圖. 1-1
Q:電量( C )
V:電壓(V )
C:電容量(F
C:電容器的電容量，可以由電極面積S [m2]，介質(zhì)厚度t [m]以及相對(duì)介電常數(shù)ε來(lái)表示
C[F]= ε0·ε·S/t
ε0:介質(zhì)在真空狀態(tài)下的介電常數(shù)(=8.85x10-12 F/M)
鋁氧化膜的相對(duì)介電常數(shù)為7~8，要想獲得更大的電容，可以通過(guò)增加表面積S或者減少其厚度t來(lái)獲得。
表1-1列出了電容器中常用的幾種典型的介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，在很多情況下，電容器的命名通常是根據(jù)介質(zhì)所使用的材料來(lái)決定的，例如：鋁電解電容器、鉭電容器等。
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介質(zhì) |
相對(duì)介電常數(shù) |
介質(zhì) |
相對(duì)介電常數(shù) |
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鋁氧化膜 |
7 ~ 8 |
陶瓷 |
10~120 |
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薄膜樹(shù)脂 |
3.2 |
聚苯乙烯 |
2.5 |
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云母 |
6 ~ 8 |
鉭氧化膜 |
10 ~20 |
雖然鋁電解電容器非常小，但它具有相對(duì)較大的電容量，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)電化學(xué)腐蝕后，電極箔的表面積被擴(kuò)大了，并且它的介質(zhì)氧化膜非常薄。
圖1-2形象地描述了鋁電解電容器的基本組成。
1-2電容器的等效電路
電容器的等效電路圖可由下圖2表示
圖2
R1：電極和引出端子的電阻
R2：陽(yáng)極氧化膜和電解質(zhì)的電阻
R3：損壞的陽(yáng)極氧化膜的絕緣電阻
D1：具有單向?qū)щ娦缘年?yáng)極氧化膜
C1：陽(yáng)極箔的容量
C2：陰極箔的容量
L ：電極及引線端子等所引起的等效電感量
1-3基本的電性能
1-3-1 電容量
電容器的由測(cè)量交流容量時(shí)所呈現(xiàn)的阻抗決定。交流電容量隨頻率、電壓以及測(cè)量方法的變化而變化。鋁電解電容器的容量隨頻率的增加而減小。
和頻率一樣，測(cè)量時(shí)的溫度對(duì)電容器的容量有一定的影響。隨著測(cè)量溫度的下降，電容量會(huì)變小。
另一方面，直流電容量，可通過(guò)施加直流電壓而測(cè)量其電荷得到，在常溫下容量比交流稍微的大一點(diǎn)，并且具有更優(yōu)越的穩(wěn)定特性。
1-3-2 Tan δ（損耗角正切）
在等效電路中，串聯(lián)等效電阻ESR同容抗1/ wC之比稱之為Tan δ，其測(cè)量條件與電容量相同。
tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR
其中：RESR=ESR（120 Hz）
w=2πf
f=120Hz
tan δ隨著測(cè)量頻率的增加而變大，隨測(cè)量溫度的下降而增大。
阻抗（Z）：
在特定的頻率下，阻礙交流電通過(guò)的電阻就是所謂的阻抗（Z）。它與容量以及電感密切相關(guān)，并且與等效串聯(lián)電阻ESR也有關(guān)系。具體表達(dá)式如下：
其中：Xc=1/ wC=1/ 2πfC
XL=wL=2πfL
漏電流：
電容器的介質(zhì)對(duì)直流電具有很大的阻礙作用。然而，由于鋁氧化膜介質(zhì)上浸有電解液，在施加電壓時(shí)，重新形成以及修復(fù)氧化膜的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一種很小的稱之為漏電流的電流，剛施加電壓時(shí)，漏電流較大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，漏電流會(huì)逐漸減小并最終保持穩(wěn)定。
漏電流隨時(shí)間變化特征圖
測(cè)試溫度和電壓對(duì)漏電流具有很大的影響。漏電流會(huì)隨著溫度和電壓的升高而增大。
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