电容的分类及选型知识.docx

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电容的分类及选型知识

电容的分类及选型知识大全

电容是电子电路设计中不可缺少的元器件,在滤波、去耦、耦合以及微积分电路中具有不可代替的作用。

市场上生产电容器的厂家极多，比较著名的公司有韩国的SAMSUNG,日本的村田，美国的AVX等。

各个公司的产品都有自己的规格型号和命名方式，选用时应该到官网查找自己所需要的型号。

本文介绍的是电容的一般性分类和选购的基本指导原则，供设计者在设计时宏观把握电容的选型。

电容有多种分类方式，其中最重要的是按照介质进行分类。

因为介质直接影响电容的性能。

一、电容的分类方式

1.按结构可分为：

1）固定电容、2）可变电容、3）半可变电容（微调电容）

顾名思义，固定电容（Fixedcapacitance）的容值是固定不变的,当然，这个固定指的是相对固定，因为电容的容值随着电压和温度的改变会稍微有变动，这就是为何电容都有精度，常见的精度有5%，10%，20%等等。

可变电容（Variablecapacitor）指的是容值可以改变的电容，道理如滑动变阻器一样。

可变电容多用于相位补偿电路中，例如示波器探头内的补偿电容。

半可变电容（微调电容Tuningcapacitor）道理与可变电容一样，但是其电容改变范围很小，也可用于补偿电路。

2.按极性分为：

1）极性电容、2）非极性电容

极性电容是具有正负方向的，接反会产生严重后果，甚至是爆炸（电解电容），极性电容的容值一般比较大。

非极性电容是没有正负方向之分的，使用更加方便。

3、按照介质分类

1）气体介质电容：

空气电容

2）电解电容：

液态电解电容（如铝质电解电容）和固态电解电容（钽电容）

3）无机介质电容：

瓷介电容、云母电容、玻璃釉电容

4）有机介质电容：

聚乙酯电容（Mylar电容）、金属化聚乙酯电容（MKT电容）

聚丙烯电容（PP电容）、金属化聚丙烯电容（MKP电容）

聚苯乙烯电容（PS电容）、聚碳酸电容、聚酯电容（涤纶电容）

以上为电容分类的大体情况。

其中按照介质分类是最重要的分类方式，因为介质影响电容的性能。

其中每种分类方式中还有其他分类，在后文予以介绍。

二、不同介质电容的特点

1.气体介质电容

气体介质电容器就是以空气或者其他气体作为介质的电容器，由多片可180°转动的动片与多片固定的定片组成，它的电容量在一定范围内连续可调。

当将动片全部旋进定片间时，其电容量为最大；反之，将动片全部全部旋出定片间时，电容量最小。

如图所示为空气介质可变电容器的外形。

空气介质可变电容器具有能精确调节电容量、介质损耗小、稳定性好、寿命长、体积较大、绝缘电阻高等特点。

一般用在收音机、电子仪器、通信设备及有限广播电视等电子设备中。

空气介质电容器一般应用范围不广。

2、电解电容（Electrolyticcapacitor）

1）液态电解电容（铝质电解电容）

几乎所有的液态电解电容都是铝质电解电容。

铝质电解电容的突出特点是：

单位容值大，尺寸小（仅仅是相对而言），电感适中。

其耐压值可以从6.3V到500V。

铝质电解电容一般为圆柱形。

其缺点是：

一般具有极性，漏电流大，损耗大，频率特性差，稳定性差，不能承受低温和低气压，一般只能用于地面设备。

由于铝质电解电容器的上述特点，所以铝质电解电容器一般用于储能、旁路和低频滤波作用。

关于电解电容器特性介绍见《液态铝铝电解电容器特性介绍》，关于铝质电解电容器的电压容值对应关系及封装见《电解电容封装尺寸》及《电解电容封装》。

2）固态电解电容（钽电容）

基本性能概述

钽电容是常见的固态电解电容，钽电容是一种用金属钽（Ta）作为阳极材料而制成的电解电容。

按照结构的不同可以分为箔式和钽烧粉结式两种结构。

在钽烧粉结式电容中，又因为工作介质的不同，分为固体电解质的钽电容和非固体电解质的钽电容，其中固体钽电解电容用量大，如CA型，CA42型等。

钽电解电容器与铝电解电容器相比具有如下特点：

.体积小。

钽电容的单位体积内的电容量大，因此体积可以做的更小

.使用温度范围广。

钽电容的温度范围可达-55℃到100℃，铝质电解电容虽然也能达到这个温度，但是性能变差；

.寿命长、绝缘电阻高，漏电流小，功耗低。

钽电容的钽氧化膜不仅能耐腐蚀，还能长时间保持优良的性能。

.阻抗频率特性好。

钽固体电解电容可以工作在50KHz以上。

.可靠性高。

钽氧化膜的化学性能稳定，又因钽阳极基体Ta205耐强酸强碱，使得钽电解电容相比铝质电解电容具有低损耗、温度稳定性更好。

但是钽电容也具有一下缺点：

漏电流大，价格贵，具有极性，稳定性差，精度差，耐压值低。

目前，钽电容的耐压值最大为50V。

（参加AVX公司提供的参数表）。

SAMSUNG公司产品基本介绍

SAMSUNG公司生产的钽电容有9个系列。

这9个系列的区别与联系如下：

SCNseries：

StanderSeries：

标准型号封装，容值从0.15u到68u，每种容值对应的封装也不一致，在选购时要注意查找资料。

SCSSeries：

MiniaturizedTantalum：

小型化钽电容。

该系列容值为0.47u到680u

SCS-Pseries：

2012sizeminiaturized，该系列全部是2012封装，容值是0.22u到22u。

可以认为该系列是SCS的缩小版。

SCM-Series:

Utral-Miniaturized（1608）,超小封装钽电容，1.0u到10u；

SCF-Series：

FaceDownTantalum：

对于滤波、旁路、耦合和阻断电路具有更好的性能；

SCE-Series：

LowESR:

低等效串联电阻，可以降低功耗

SCL-Series：

LowProfileTantalum：

该种电容降低了厚度；

PCS-Series：

该种电容具有较低的等效串联电阻，更加适合大电流波动的处理。

PCL-Series：

在PCS的基础上，降低了高度。

.无机介质电容

片状多层陶瓷电容MLCC

陶瓷电容器（ceramiccapacitor；ceramiccondenser）就是用陶瓷作为电介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后经低温烧成银质薄膜作极板而制成。

它的外形以片式居多，也有管形、圆形等形状。

陶瓷电容器又分为低频陶瓷电容器和高频陶瓷电容器两种，或者分成

类陶瓷电容器和

类陶瓷电容器两种。

通常NP0,SL0,COG是I类瓷介电容，X7R,X5R,Y5U,Y5V是II类瓷介电容，I类瓷介电容容量稳定性很好，基本不随温度，电压，时间等变化而变化，但是一般容量都很小，而II类瓷介电容容量稳定性很差，随着温度，电压，时间变化幅度较大，所以一般用在对容量稳定性要求不高的场合，如滤波等。

根据介质的不同，通常可以将陶瓷电容器分为以下几类：

NPO（COG）类，属于第一类陶瓷电容器,超稳定级电容器。

NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。

它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。

NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。

在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。

NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。

其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。

NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。

下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。

COG是NPO中最好的一种.

封装DC=50VDC=100V

08050.5---1000pF0.5---820pF

12060.5---1200pF0.5---1800pF

1210560---5600pF560---2700pF

22251000pF---0.033μF1000pF---0.018Μf

概括为：

NPO类陶瓷电容器温度稳定性好，频率特性好。

NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。

稳定级电容器X5R/X7R/X6S介质

这三种电容器都是误差在15%或者22%以内的，算作稳定级，但是其使用温度有所不同。

X5R表示工作在-55度到+85度，整个温度范围内偏差正负15%

X7R表示工作在-55度到+125度，整个温度范围内偏差正负15%

X6S表示工作在-55度到105度，整个温度范围内偏差正负22%

X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。

当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。

X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。

X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。

它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。

下表给出了X7R电容器可选取的容量范围。

封装DC=50VDC=100V

0805330pF---0.056uF330pF---0.012uF

12061000pF---0.15uF1000pF---0.047uF

12101000pF---0.22uF1000pF---0.1μF

22250.01μF---1μF0.01μF---0.56μF

通用级电容器Z5U

Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。

这里首先需要考虑的是使用温度范围，对于Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本。

对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下Z5U电容器有最大的电容量。

但它的电容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率最大可达每10年下降5%。

尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）低、良好的频率响应，使其具有广泛的应用范围。

尤其是在退耦电路的应用中。

下表给出了Z5U电容器的取值范围。

封装DC=25VDC=50V

08050.01μF---0.12μF0.01μF---0.1μF

12060.01μF---0.33μF0.01μF---0.27μF

12100.01μF---0.68μF0.01μF---0.47μF

22250.01μF---1μF0.01μF---1μF

Z5U电容器的其他技术指标如下:

工作温度范围+10℃---+85℃

温度特性+22%-----56%

介质损耗最大4%

能用级电容器Y5V

Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%。

Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达4.7μF电容器。

Y5V电容器的取值范围如下表所示

封装DC=25VDC=50V

08050.01μF---0.39μF0.01μF---0.1μF12060.01μF---1μF0.01μF---0.33μF12100.1μF---1.5μF0.01μF---0.47μF22250.68μF---2.2μF0.68μF---1.5μF

Y5V电容器的其他技术指标如下:

工作温度范围-30℃---+85℃

温度特性+22%-----82%

介质损耗最大5%

引线式多层陶瓷电容（独石电容）

无极性；插脚式；是用MLCC电容焊接两个引脚，然后把芯用包封材料制造而成；CC41、CT41就属于这类。

独石电容为直插电容，是陶瓷电容的一种。

它的体积相对于贴片电容来说比较大，温漂系数比较小，稳定性较好。

独石电容一般是含铅的，因此在AVX分类中，将其列为leaded一类。

独石电容器的耐压值一般比较低。

在AVXMultilayerCeramicleadedCapacitor文档中，对AVX生产的所有独石电容型号均作了详细介绍，可以根据需要选择合适的电容。

圆形陶瓷电容（瓷介电容）

无极性；单层；正负极为金属电极、电介质是陶瓷材料；个头比较大，一般为高压电容；CC81、CT81就属于这类。

玻璃釉电容

玻璃釉电容器的介质是玻璃釉粉加压制成的薄片。

因釉粉有不同的配制工艺方法，因而可获得不同性能的介质，也就可以制成不同性能的玻璃釉电容器。

玻璃釉电容器具有介质介电系数大、体积小、损耗较小等特点，耐温性和抗湿性也较好。

玻璃釉电容器适合半导体电路和小型电子仪器中的交、直流电路或脉冲电路使用。

在AVX官网中，玻璃釉电容器分在Glass一类中。

云母电容器

云母电容器是最早使用的高性能电容器，具有稳定性好、分布电感小、精度高、损耗小、绝缘电阻大、温度特性及频率特性好等优点，工作电压很高，为50V到7KV，一般在高频电路中作信号耦合、旁路、调谐等电容器使用。

常见的云母电容器有CY系列，CYZ系列，CYRX系列等。

在AVX官网中，云母电容器被分在RF/Microwave系列中。

.有机介质电容

薄膜电容

它是采用醋酸纤维素和聚碳酸醋等漆膜材料作介质，用蒸发金属作电极而构成。

薄膜电容绝缘电阻高，耐热性好。

具有自愈性和无感特性。

具有优良的高频绝缘性能，电容量与损耗角在很大频率范围内与频率无关，随温度变化很小，而介电强度随温度升高而有所增加，这是其他介质材料难以具备的。

耐温高，吸收系数小。

一般用于高频滤波、高频旁路、一阶或二阶滤波电路。

在AVX官网中，薄膜电容器被分在Filmcapacitor中。

CBB电容

CBB电容以金属化聚丙烯膜串联结构型式，能抗高电压、大电流冲击，具有损耗小，电性能优良，可靠性高和自愈性能。

基于以上的优点，所以CBB电容器被大量使用在模拟电路上。

尤其是在信号交连的部份，必须使用频率特性良好，介质损失极低的电容器，方能确保信号在传送时，不致有太大的失真情形发生。

介电常数较高，体积小，容量大，稳定性比较好，适宜做旁路电容。

聚丙烯薄膜电容介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大可用于高频电路。

CBB电容的特点：

a无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异，而且介质损失很小。

b介电常数较高，体积小，容量大，稳定性比较好。

c介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大。

详情见《CBB、CL电容介绍大全（原版）》

三、电容的基本参数

（1）容量与误差：

实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围。

一般分为3级：

I级±5%，II级±10%，III级±20%。

在有些情况下，还有0级，误差为±20%。

　　精密电容器的允许误差较小，而电解电容器的误差较大，它们采用不同的误差等级。

　　常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同。

用字母表示：

D--005级--±0.5%；F--01级--±1%；G--02级--±2%；J--I级--±5%；K--II级--±10%；M--III级--±20%。

（2）额定工作电压：

电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作，所承受的最大直流电压，又称耐压。

对于结构、介质、容量相同的器件，耐压越高，体积越大。

（3）温度系数：

在一定温度范围内，温度每变化1℃，电容量的相对变化值。

温度系数越小越好。

（4）绝缘电阻：

用来表明漏电大小的。

一般小容量的电容，绝缘电阻很大，在几百兆欧姆或几千兆欧姆。

电解电容的绝缘电阻一般较小。

相对而言，绝缘电阻越大越好，漏电也小。

（5）损耗：

在电场的作用下，电容器在单位时间内发热而消耗的能量。

这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。

通常用损耗角正切值来表示。

（6）频率特性：

电容器的电参数随电场频率而变化的性质。

在高频条件下工作的电容器，由于介电常数在高频时比低频时小，电容量也相应减小。

损耗也随频率的升高而增加。

另外，在高频工作时，电容器的分布参数，如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等，都会影响电容器的性能。

所有这些，使得电容器的使用频率受到限制。

　　不同品种的电容器，最高使用频率不同。

小型云母电容器在250MHZ以内；圆片型瓷介电容器为300MHZ；圆管型瓷介电容器为200MHZ；圆盘型瓷介可达3000MHZ；小型纸介电容器为80MHZ；中型纸介电容器只有8MHZ。

四、电容的选型指南

电容的选型，通常要考虑五个重要参数：

1.电容的容值：

这是设计者必须考虑的。

一般在设计初期，就应该确定电容容值，并以此来查找相关容值的电容封装形式。

2.电容的封装：

一定要明确电容封装形式，并且要弄清楚容值与封装是否能对应。

3.电容的精度。

一般有5%精度，10%精度，20%精度等。

4、电容的温度系数：

这个主要取决于电容的介质，不同的介质具有不同的温度系数。

5.绝缘电阻

6、频率特性：

频率特性可以通过厂家提供的数据手册进行查找。

在选型时，根据使用场合先确定电容的介质，然后查找相关厂家的产品，找到合适的电容。

一般的，每种厂家都有自己的命名方式，要从官网上下载权威资料，查找相关型号。

各种电容性能比较

各种电容使用场合

五、电容的生产厂家

1）AVX

2）松下

3）SANSUNGhttp:

//www.samsungsem.co.kr/servlet/ProductCatalogView?

lang=en

4）索尼

5）EACO

6）台湾旺诠（RELEC）

7）村田

附表1贴片电容的封装尺寸

封装

L（长度）

W（宽度）

t（高）

功率

备注

公制（毫米）

公制（毫米）

公制（毫米）

英制（英寸）

英制（英寸）

英制（英寸）

0603

（0201）

0.60±0.03

0.30±0.03

0.15±0.05

1/20W

0.024±0.001

0.011±0.001

0.006±0.002

1005

（0402）

1.00±0.10

0.50±0.10

0.25±0.15

1/16W

0.040±0.004

0.020±0.004

0.010±0.006

1608

（0603）

1.60±0.15

0.81±0.15

0.35±0.15

1/10W

0.063±0.006

0.032±0.006

0.014±0.006

2012

（0805）

2.01±0.20

1.25±0.20

0.50±0.25

1/8W

0.079±0.008

0.049±0.008

0.020±0.010

3216

（1206）

3.20±0.20

1.60±0.20

0.50±0.25

1/4W

0.126±0.008

0.063±0.008

0.020±0.010

3225

（1210）

3.20±0.20

2.50±0.20

0.50±0.25

1/3W

0.126±0.008

0.098±0.008

0.020±0.010

4532

（1812）

4.50±0.30

3.20±0.20

0.61±0.36

1/2W

0.177±0.012

0.126±0.008

0.024±0.014

4564

（1825）

4.50±0.30

6.40±0.40

0.61±0.36

0.177±0.012

0.252±0.016

0.024±0.014

5025

5.00±0.2.

2.50±0.20

0.55±0.10

3/4W

（2010）

5764

（2225）

5.72±0.25

6.40±0.40

0.64±0.39

0.225±0.010

0.252±0.016

0.025±0.015

6432

（2512）

6.40±0.20

3.20±0.20

0.55±0.20

1W