一圖看懂電容的作用和工作原理（電容是什麼原理）

2023-08-04 22:21:25 1

電容大家經常用到，今天我們來看看電容的原理是什麼，又具備什麼樣的性質呢？

目錄1、電容的起源2、電容的結構3、電容的性質4、電容的作用

電容的起源

從公元前600年左右，人們發現了琥珀可以吸引灰塵，到1945年貼片電容器被發明出來，直到今天還在使用，電容的誕生經歷了漫長的旅途。

電容器的結構

我們初中物理就接觸過電容器的知識了，很簡單的結構，兩個極板放置在一起就組成了一個最簡單的電容器，這就是電容的結構，正電荷和負電荷在上下極板上分別聚集，就把電能儲存在了電容中。

電容的基本性質

電容的基本性質有哪些呢？

1、儲存電荷

當兩個極板加上電壓後，正負電荷分別聚集到兩個極板上，也稱為電介質極化。

2、通交流隔直流

電容的作用

一、常用電容的種類

1、陶瓷電容

用陶瓷做介質，在陶瓷基體兩面噴塗銀層，然後燒成銀質薄膜做極板製成。它的特點是體積小、耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高，但容量小，適於高頻電路。

2、鋁電解電容

它是由鋁圓筒做負極，裡面裝有液體電解質，插入一片彎曲的鋁帶做正極製成。還需要經過直流電壓處理，使正極片上形成一層氧化膜介質。它的特點是容量大，但是漏電大、穩定性差，有正負極性，適宜用於電源濾波或者低頻電路中。

3、鉭電容

鉭電容由金屬鉭做正極，用稀硫酸等配液做負極，用鉭表面生成的氧化膜做介質，它的特點是體積小、容量大、性能穩定、壽命長、絕緣電阻大、溫度特性好。可廣泛用於電源濾波、旁路、去耦。用在要求較高的設備中。

二、電容的作用

所謂電容，就是容納和釋放電荷的電子元器件。電容的基本工作原理就是充電放電，當然還有整流、振蕩以及其它的作用。

1．隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。

2．旁路（去耦）：為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。

3．耦合：作為兩個電路之間的連接，允許交流信號通過並傳輸到下一級電路，在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前後兩級電路的靜態工作點相互影響，常採用電容藕合。

4．濾波：這個對DIY而言很重要，顯卡上的電容基本都是這個作用。

5．溫度補償：針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來的影響，而進行補償，改善電路的穩定性。

6．計時：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時間常數。

7．調諧：對與頻率相關的電路進行系統調諧，比如手機、收音機、電視機。

8．整流：在預定的時間開或者關半閉導體開關元件。

9．儲能：儲存電能，用於必須要的時候釋放。例如相機閃光燈，加熱設備等等。（如今某些電容的儲能水平已經接近鋰電池的水準，一個電容儲存的電能可以供一個手機使用一天。

三、常用電容的應用

1、濾波電容

鋁電解電容不適用於高頻去耦，主要用於電源或電力系統的濾波。

2、在電路板的電源接入端放置一個1~10uF的電容，濾除低頻噪聲；在電路板的每個器件的電源與地線之間放置一個0.01~0.1uF的電容，濾除高頻噪聲。

3、旁路電容（Bypass Capacitor）：主要針對高頻幹擾，在進入晶片前濾除高頻幹擾，達到晶片自我保護的目的，通常濾除20MHz以上的幹擾。

4、去耦電容（Decouple Capacitor）：去耦，最早用於多級電路中，為保證前後級間傳遞信號而不互相影響各級靜態工作點而採取的措施。在電源中，當晶片內部進行開關動作或輸出變化時，需要瞬時從電源線上抽取較大電流，該瞬時的大電流可能導致電源線上的電壓降低，從而引起對自身和其它器件的幹擾。為了減少這種幹擾，需要在晶片附近設置一個儲存電的「小水池」以提供這種瞬時大電流的能力。

5、為什麼去耦電容不是越大越好？

答：去耦電容的去耦特性不僅跟容值有關，還跟電容的寄生參數，如等效串聯電阻、等效串聯電感、洩露電阻、介質吸收電容、介質吸收電阻等，這些參數同樣會影響到高頻濾波的效果。電容容值越大，寄生參數也越大。電容的諧振頻率由其等效串聯電感和容值C共同決定，這兩者的變化都會影響到電容的諧振頻率。電容在諧振點附近的阻抗是最低的，故設計時儘量選擇諧振頻率和實際工作頻率相近的電容為佳。通常，工作頻率變化較大時，可以選擇一些謝振頻率較低的大電容和謝振頻率較高的小電容並聯使用。

6、為什麼在電源的輸出端及負載電源輸入端接入電解電容的同時還要並聯高頻電容？

答：在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之後接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流後的脈動直流電壓變成相對比較穩定的直流電壓。在實際中，為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產生變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數十至數百微法的電解電容．由於大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈衝幹擾信號不能有效地濾除，故在其兩端並聯了一隻容量為0.001--0.lpF的電容，以濾除高頻及脈衝幹擾。

1、電容充放電實驗