1、電容器的基礎(chǔ)知識(shí)及失效模式作者:日期:電容器的基礎(chǔ)知識(shí)的講義孔星電容器的基本概念電容：使導(dǎo)體每升高單位電位所需要的電量。C=q/U（庫(kù)侖/伏特）C=q/U（庫(kù)侖/伏特）單位（法拉F）1F=1庫(kù)侖/1伏特=1爐卩f=1012pf1卩F=103nF電容器：由多個(gè)導(dǎo)電體組成的能夠存儲(chǔ)電荷的容器Ob=Q/(UB)電容器的聯(lián)接：C1C2串聯(lián)：1/Cs=1/C1+1/C2III并聯(lián)：Cp=C1+C2C1_II_fC2電容器的基本參數(shù)2.1電容量平板電容：C=s/d=0rS=L*W2.2損耗角正切DD=tgS=P有/P即通過(guò)電容器的總功率與在電容器內(nèi)的熱功耗D=D(fXt);P=P無(wú)+P有P有=VIP無(wú)=t

2、gS=tgSS+tgSPtgSS=3CRStgSp=1/CRPRs：串聯(lián)電阻Rp：并聯(lián)電阻2.3耐壓Vt-t:穿介電場(chǎng)強(qiáng)度與電應(yīng)力有關(guān)，V=V（fXt）eg：彈性勢(shì)能E=1/2kX2彈性力：f=-?E/?x=-1/2XkX2x=-kx2.4絕緣電阻RI（漏電流）：介質(zhì)內(nèi)部的本征漏電流及吸收電流；本征漏電流：雜質(zhì)決定吸收電流：介質(zhì)極化引起（例如偶極子0）運(yùn)動(dòng)2.5過(guò)流能力（dv/dt）Ip=Cdv/dt;1=1葉IpIr=2nfcuIp=c*dv/dt2.6耐溫T:電容器的最高/最低使用溫度（-40/105）;2.7熱穩(wěn)定性（t-t）:電容器正常發(fā)熱時(shí)溫升達(dá)到穩(wěn)定所需要的時(shí)間，（2h,48h）；

3、熱穩(wěn)定曲線仃-AtCurA/e熱穩(wěn)定時(shí)間越短（同體積），說(shuō)明熱穩(wěn)定性越好。2.8自愈性（SH：介質(zhì)擊穿后自我恢復(fù)能力（C/CW0.5%，自愈次數(shù)v2次）;（1）失效率？A1/（元件數(shù)？小時(shí)）1fit=1x10_9/ha.C/C0.5%u3.5un自愈聲0.8un2次介質(zhì)自愈性：碳沉積量：ppa1pp45PET55b.電板自愈性：焦耳熱（cm2）AL:1.6*10-2JZnAL:3.2*10-32.9安全性（1）阻燃性:(UL94V-0級(jí))（2）防爆：P0P1P2三級(jí)；（3）灼熱絲:帶焰燃燒t30S(T=750C,10S)2.10耐久性（壽命等級(jí)）條件：電壓1.25Un/1.4Un溫度T=Tma

4、x連續(xù)工作A級(jí)10000hB級(jí)2000hC級(jí)600hD級(jí)200h2.11可靠性等級(jí)（入：失效率10-入）分為五級(jí)六級(jí)七級(jí)八級(jí)九級(jí)。?平均無(wú)故障時(shí)間MTBF（R（t）eJ=1/入（2）失效率等級(jí)?亞五級(jí)Y3*10-5五級(jí)W1*10_5六級(jí)L七級(jí)Q八級(jí)B九級(jí)Jj十級(jí)S1*10-10?民用級(jí)軍用級(jí)宇航級(jí)24168h240h100h1000h2.12熱阻電容器的發(fā)熱點(diǎn)與環(huán)境的溫度與電容器產(chǎn)生的功率耗損的比值R=T/P有(穩(wěn)定態(tài))(2)與P有關(guān)系s3電容器的分類與特點(diǎn)：3.1按介質(zhì)分類金屬化紙介質(zhì)電容器，其代表型號(hào)有：CJ10CJ41、CJ48CJ3、CJD、CJZ、CJMJ等。紙介電容器，其代表型號(hào)有

5、：CZ、CZM、CZK、CZC、CZY等。這類電容器的比電容較高，體積較小，但損耗較大、絕緣電阻啼低。主要用于交流分量小于額定直流電壓，以及可容許偶然出現(xiàn)低的絕緣電阻及瞬間擊穿的直流或低頻電路中。應(yīng)用交流峰值不得超過(guò)額定直流電壓的20%;直流電壓與交流電壓之和不得超過(guò)額定直流電壓值。有機(jī)薄膜電容器，適用于高頻范圍的代表型號(hào)有：聚苯乙烯CB、CBM、CBF、CBJ-L、CBMJ及聚丙烯CBB、CBBS。這類電容器，其特點(diǎn)是介質(zhì)損耗小，絕緣電阻高、吸收系數(shù)低，溫度穩(wěn)定性好、頻率特性穩(wěn)定；適用于低電壓及儲(chǔ)能的滌綸電容CL及聚碳脂漆膜電容CQ;其特點(diǎn)是耐熱性好、耐壓強(qiáng)度高、比電容大、高溫性能好。而CB

6、MJ適用于標(biāo)準(zhǔn)電容器，其精度最高可達(dá)土0.05%。這種電容可用在寬的溫度范圍內(nèi)，要求有較高的絕緣電阻、低的介質(zhì)吸收或低損耗的電路中，其外加電壓的交流分量和直流電壓之和不得超過(guò)額定直流電壓值，交流峰值不得超過(guò)額定直流電壓值的20%(在60HZ)、15%(120HZ)、在1%(1000HZ)。陶瓷電容器，其代表型號(hào)有：1型陶瓷電容器(CC、CCG、CCW、CCWY、CCSD、CCTD、CCM等)主要用于高穩(wěn)定電路和溫度補(bǔ)償電路。它們的損耗角正切較低、介質(zhì)系統(tǒng)變化小范圍較寬。其中，獨(dú)石瓷介電容器(CC4D)具有比電容高、介質(zhì)損耗低、絕緣電阻高及電容量穩(wěn)定等特點(diǎn)。它們可有效地工作在高額、超高額或微波段

7、，特別適合于諧振電路或其它要求低損耗和容量穩(wěn)定的電路中，2型陶瓷電容器CT具有很高的介電系數(shù)和較大的損耗角正切值，其容量和和損耗角正切值的頻率一溫度特性都較差。主要用于體積小、大電量的電路中。這些電容器可作為容許容量隨溫度而變化的高頻電路的旁路、濾波及非磁鍵耦合元件。典型的應(yīng)用有音頻、射頻的電阻一電容性耦合，射頻、中頻的射極旁路等?？梢杂糜趽p耗系數(shù)不是關(guān)鍵的，即使由于溫度、電壓及頻率變化而引起了中等變化，也不致于影響電路正常功能的電路。云母電容器，其代表型號(hào)有：CY、CYRX、CYS、CYM等，其特點(diǎn)是介質(zhì)損耗小、抗電強(qiáng)度高、頻率及溫度特性穩(wěn)定、電容精度高等特性?？捎糜谟懈呔纫蟮碾娐贰⒒蚋?/p>

8、頻濾波及旁路、耦合電路中；可在對(duì)與溫度、頻率及老化等有關(guān)的阻抗容限要求很嚴(yán)格的電路上使用；可作為調(diào)諧電路的墊整電容器、二次電容標(biāo)準(zhǔn)使用。云母電容器的工作頻率可達(dá)500兆赫，可用于甚高頻的耦合、旁路及調(diào)諧電路中。一般，在提高工作溫度和工作頻率時(shí)，要降低電容器的工作電壓。如有適當(dāng)?shù)姆绬J溫及防潮措施，電容器可具有咼可靠性。否則，受咼溫、咼濕及直流電壓應(yīng)力的長(zhǎng)期作用，電容器被銀云母片上的銀離子遷移過(guò)程加劇，將導(dǎo)致電容量、絕緣電阻和工作電場(chǎng)強(qiáng)度降低。元件的失效取決于其應(yīng)用條件。在常溫下，電容器的壽命與直源工作電壓的8次幕成反比；在恒定直流電壓條件下，溫度每提高10度，電容器的壽命約降低50%。玻璃電容器

9、。其代表型號(hào)有：CI、CII等，這類電容器用在需要考慮不同的溫度系數(shù)和介質(zhì)損耗的電路中，可代替云母電容器。在苛刻的工作環(huán)境條件下很穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)。能耐受高的加速應(yīng)力。但卻易受中等程度機(jī)械沖擊的破壞。因此，應(yīng)小心操作。它們比云母電容器更能耐受高的速度應(yīng)力，而且電容量范圍較寬。在高溫、高濕及直流電壓應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，可能產(chǎn)生銀離子遷移，導(dǎo)致工作電壓降低，甚至還能產(chǎn)生電極短路的危險(xiǎn)。鋁電解電容器，其代表型號(hào)有CD、CDZ、CDA、CDM、CDW、CDS、CDJ、CDDS、CDXW、CDL-T、CDX等，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、容量大、價(jià)格便宜。臺(tái)用于濾波、耦合及旁通電路。在這些場(chǎng)合，只要求大的容量值、而允許容

10、量可以大大超過(guò)電容器的標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于有極性的電容器，所加的交流峰值和直流電壓之和不得超過(guò)電容器的額定直流工作電壓值。長(zhǎng)期不用的鋁電解電容器，由于鋁氧化膜可能受侵蝕，漏電流變大，瞬時(shí)加額定直流工作電壓，將使用電容器內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體，以致將外殼頂開(kāi)。因此，對(duì)長(zhǎng)期不用的電容器應(yīng)逐步加大電壓，進(jìn)行老練，高壓電容器尤應(yīng)注意。一般庫(kù)存二年以上的鋁電解容器不要裝機(jī)。因體鉭、鈮電解電容器，其代表型號(hào)有：CCTF、CCTJ、CCDD、CCM、CCX、CA9、CA41、CA43、CA70、CAP、CAK、CA、CN(鈮)等，這類電容器是現(xiàn)有電解電容器中性能最穩(wěn)定、最可靠、壽命最長(zhǎng)、儲(chǔ)存性能最好的電容器。對(duì)溫度不敏感

11、。其缺點(diǎn)是，漏電流大、電壓范圍較小(6-120)伏。在正25度，額定直流電壓條件下，最大允許反向電流為1%。這類電容器可在需要對(duì)低頻或脈動(dòng)電流分量進(jìn)行旁路、濾波的電路中及耦合、反饋電路中使用；在需要大容量、小體積并能耐受較強(qiáng)的沖擊、震動(dòng)應(yīng)力是電路上應(yīng)用。可用于濾波、旁路、耦合、隔直流、儲(chǔ)能及其它低壓直流電路上，有極性電容器在使用時(shí)，需要注意直流電壓的極性。同時(shí)最大允許的反向電壓不大于1伏。無(wú)極性燒結(jié)鉭固體電容器可用于工作電壓6.3-63伏的自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正網(wǎng)絡(luò)中，作為積分、濾波和耦合電容；或用于直流電壓極性出現(xiàn)反向的電路中，如調(diào)諧電路、低頻電路、交流馬達(dá)電路及計(jì)算機(jī)電路等。（8）液態(tài)鉭電解電

12、容器，其代表型號(hào)有：CAI、CA30、CA51S、CA34A、CA341、CA342等，這類電容器為有極性電容器，其比電容最大，漏電流小，主要用于需要大電容量，而允許容量偏差大的電路上，用作低頻脈動(dòng)直流分量的旁路或?yàn)V波。當(dāng)用于電子管及晶體管電路作低頻耦合使用時(shí)，要允許有漏電流。液態(tài)鉭電解電容器沒(méi)有耐反向電壓的能力，故僅用于直流電路中，并應(yīng)特別注意極性。其密封性差，在低氣壓下工作，容易發(fā)生漏液現(xiàn)象，引起性能蛻變，導(dǎo)致失效。這種電容內(nèi)部電解液呈酸性，對(duì)外殼有腐蝕作用，嚴(yán)重漏液會(huì)造成失效。如有交流分量，峰值交流電壓與所加直流電壓之和不能超過(guò)額定的直流電壓值。同時(shí)峰值交流電壓不得超過(guò)所加的直流電壓。（

13、9）穿心電容器，用于射頻抗干擾濾波器。把流經(jīng)機(jī)殼或設(shè)備某點(diǎn)的低頻電流或射頻電流（它可能引起干擾）通過(guò)盡可能短的通路接地。典型的應(yīng)用有：旋轉(zhuǎn)式裝置；點(diǎn)火裝置；機(jī)電調(diào)壓器、震動(dòng)器、開(kāi)關(guān)；電子裝置（發(fā)射機(jī)、雷達(dá)調(diào)制器、閘流管等）及設(shè)備交流濾波。（10）陶瓷微調(diào)電容器，在需要定期進(jìn)行清密調(diào)節(jié)的電路上使用，常在射頻、中頻、振蕩、相位調(diào)整及鑒頻使用。電容量及其調(diào)整分量是線性的，電容量隨溫度的變化是非線性的，在容量范圍內(nèi)，對(duì)溫度的敏感性也非線的。不能把這種電容用于溫度補(bǔ)償。這種小型微調(diào)電容器，在沖擊、振動(dòng)環(huán)境下相當(dāng)穩(wěn)定。若需要更高的穩(wěn)定寬，則應(yīng)使用空氣微調(diào)電容器。（11）空氣微調(diào)電容器，應(yīng)用情況與“陶瓷微調(diào)電容器”相同，但這種是容器的溫度穩(wěn)定性更穩(wěn)定。3.2按形狀分類：分片式、卷繞式等。電容器的認(rèn)證制度（1）UL認(rèn)證（UL810、UL1414）（2）VDE認(rèn)證（IEC831、IEC384、IEC25