電子設備設計的元素基礎變得越來越複雜。設備被組合成具有給定功能和程序控制的集成電路。但開發基於基本器件：電容器、電阻器、二極管和晶體管。
內容
什麼是電容器
以電荷的形式存儲電能的裝置稱為電容器。
物理學中的電量或電荷量以庫侖 (C) 為單位。電容以法拉 (F) 為單位測量。
電容量為 1 法拉的單導體是一個半徑等於太陽半徑 13 倍的金屬球。因此，電容器包括至少 2 個導體，它們由電介質隔開。在設備的簡單設計中 - 紙。
直流電路中電容器的工作是在通電和斷電時進行的，只有在過渡時刻，極板上的電位才會發生變化。
交流電路中的電容器以等於電源電壓頻率的頻率充電。由於連續充電和放電，電流流過元件。更高的頻率 - 設備充電更快。
帶有電容器的電路的電阻取決於電流的頻率。在零直流頻率下，電阻值趨於無窮大。隨著交流頻率的增加，電阻減小。
電容器用在什麼地方？
沒有電容器，電子、無線電工程和電氣設備的運行是不可能的。
在電氣工程中，它們用於在啟動感應電動機時換相。如果沒有相移，可變單相網絡中的三相異步電動機將無法運行。
容量為幾法拉的電容器 - 電離器，在電動汽車中用作發動機電源。
要了解為什麼需要電容器，您需要知道 10-12% 的測量設備是根據外部環境參數變化時電容變化的原理工作的。特殊器件的反應電容用於：
- 通過增加或減少板之間的距離來記錄微弱的運動；
- 通過固定電介質電阻的變化來確定濕度；
- 液位測量，當填充時改變元件的容量。
很難想像在沒有電容器的情況下如何設計自動化和繼電保護。一些保護邏輯考慮了設備充電的多樣性。
電容元件用於移動通信設備、無線電和電視設備的電路中。電容器用於：
- 高頻和低頻放大器；
- 電源;
- 頻率濾波器；
- 聲音放大器；
- 處理器和其他微電路。
如果您查看電子設備的電路，很容易找到電容器的用途問題的答案。
電容器的工作原理
在直流電路中，正電荷收集在一個板上，負電荷收集在另一個板上。由於相互吸引，粒子被保持在設備中，它們之間的電介質不允許連接。電介質越薄，束縛的電荷越強。
電容器吸收填充容器所需的電量，電流停止。
在電路中具有恆定電壓的情況下，該元件會保留電荷，直到電源關閉。然後通過電路中的負載放電。
交流電流以不同的方式流過電容器。振盪週期的前 1/4 是設備充電的時刻。充電電流的幅度呈指數下降，到季度結束時降至零。此時 EMF 達到幅度。
在第二個 ¼ 週期內，EMF 下降，電池開始放電。最初，EMF 和放電電流的降低都很小。它根據相同的指數依賴性增長。到週期結束時，EMF 為零，電流等於幅值。
在振盪週期的第三個 1/4 中，EMF 改變方向，通過零並增加。板上的充電標誌是相反的。電流幅度減小並保持方向。此時，電流相位超前電壓 90°。
在電感器中，情況正好相反：電壓超前電流。在選擇電路中使用哪些電路時，此屬性首先出現：RC 或 RL。
在循環結束時，在最後 1/4 振盪時，EMF 降至零，電流達到峰值。
“容量”每個週期放電和充電 2 次，並傳導交流電。
這是對過程的理論描述。了解電路中的元件如何直接在設備中工作，電路的電感和電容電阻，其他參與者的參數計算，並考慮到外部環境的影響。
主要特性和性能
用於創建和修復電子設備的電容器參數包括：
- 容量 - C。確定設備持有的電荷量。標稱容量的值在外殼上標明。為了創建所需的值，元件並聯或串聯包含在電路中。運算值與計算值不符。
- 諧振頻率 - fр。如果電流的頻率大於諧振頻率，則元件的電感特性就會出現。這使工作變得困難。為了在電路中提供計算出的功率，在低於諧振值的頻率下使用電容器是合理的。
- 額定電壓 - Un。為了防止元件擊穿，工作電壓設置為低於標稱電壓。參數標註在電容器外殼上。
- 極性。如果連接不正確，則會發生故障和故障。
- 電氣絕緣電阻 - Rd。定義設備漏電流。在設備中，零件彼此靠近。在高洩漏電流下，電路中的寄生連接是可能的。這會導致故障。洩漏電流會降低元件的電容特性。
- 溫度係數 - TKE。該值決定了設備的電容如何隨著環境溫度的波動而變化。該參數用於開發在惡劣氣候條件下運行的設備。
- 寄生壓電效應。某些類型的電容器在變形時會在設備中產生噪聲。
電容器的種類和種類
電容元件根據設計中使用的電介質類型進行分類。
紙和金屬紙電容器
這些元件用於具有恆定或輕微脈動電壓的電路中。設計的簡單性導致性能穩定性降低 10-25% 並增加了損耗。
在紙質電容器中，鋁箔板將紙隔開。組件被扭曲並放置在圓柱體或長方體形式的外殼中。
設備在-60 ... + 125°C的溫度下運行，低壓設備的額定電壓高達1600 V，高壓設備 - 1600 V以上，容量高達數十微法。
在金屬紙設備中，在介電紙上塗上一層薄薄的金屬而不是箔。這有助於產生更小的元素。通過輕微的擊穿，電介質的自我修復是可能的。就絕緣電阻而言，金屬紙元件不如紙元件。
電解電容器
產品的設計類似於紙質的。但是在電解槽的製造中，紙是用金屬氧化物浸漬的。
在使用無紙電解質的產品中，氧化物沉積在金屬電極上。金屬氧化物具有單嚮導電性，這使得器件具有極性。
在某些型號的電解槽中，極板帶有凹槽，可增加電極的表面積。板之間的空間中的間隙通過充滿電解液而消除。這改善了產品的電容特性。
大容量的電解裝置 - 數百微法 - 用於濾波器以消除電壓紋波。
鋁電解
在這種類型的裝置中，陽極襯裡由鋁箔製成。表面塗有金屬氧化物 - 一種電介質。陰極襯裡是固體或液體電解質，其選擇使得箔片上的氧化層在運行過程中得到恢復。自愈電介質延長了元件的使用壽命。
這種設計的電容器需要極性。再次打開時，它將打破外殼。
內部有反序極性組件的設備在兩個方向上使用。鋁電解槽的電容達到幾千微法拉。
鉭電解
這種裝置的陽極由通過將鉭粉加熱到+2000℃而獲得的多孔結構製成。這種材料看起來像海綿。孔隙率增加了表面積。
使用電化學氧化，在陽極上塗上一層厚達 100 納米的五氧化二鉭。固體電介質由二氧化錳製成。完成的結構被壓製成一種化合物——一種特殊的樹脂。
鉭產品用於 100 kHz 以上的電流頻率。在高達 75 V 的工作電壓下，可產生高達數百微法拉的電容。
聚合物
電容器使用由固體聚合物製成的電解質，具有許多優點：
- 使用壽命提高到5萬小時；
- 加熱過程中保存參數；
- 允許電流紋波範圍擴大；
- 板和引線的電阻不會分流電容。
電影
這些型號中的電介質是聚四氟乙烯、聚酯、氟塑料或聚丙烯薄膜。
覆蓋物 - 薄膜上的箔或金屬沉積。該設計用於創建具有增加表面積的多層組件。
微型尺寸的薄膜電容器具有數百微法拉的電容。根據層的位置和接觸的結論，製成產品的軸向或徑向形狀。
在某些型號中，額定電壓為 2 kV 或更高。
極性和非極性有什麼區別
非極性允許在電路中包含電容器，而不考慮電流的方向。這些元件用於可變電源濾波器、高頻放大器。
Polar 產品按照標記進行連接。如果反方向開機，設備會出現故障或無法正常工作。
大容量和小容量的極性和非極性電容器的電介質設計不同。在電解電容器中，如果將氧化物應用於 1 個電極或紙張、薄膜的 1 面，則該元件將具有極性。
交流電路中包括非極性電解電容器模型，其設計中金屬氧化物對稱地沉積在電介質的兩個表面上。
對於極性的，在身體上有一個正極或負極的標記。
什麼決定了電容器的電容
電容器在電路中的主要作用和作用是積累電荷，另外一個是防止漏電。
電容器的電容值與介質的介電常數和極板的面積成正比，與電極間的距離成反比。有2個矛盾：
- 為了增加電容，電極需要盡可能厚、寬和長。在這種情況下，設備的尺寸不能增加。
- 為了保持電荷並提供所需的吸引力，板之間的距離被最小化。在這種情況下，不能降低擊穿電流。
為了解決衝突，開發人員使用：
- 一對電介質和電極的多層結構；
- 多孔陽極結構；
- 用氧化物和電解質代替紙；
- 元件並聯；
- 用介電常數增加的物質填充自由空間。
隨著每一項新發明，電容器都變得越來越小。
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