电容知识、选型与检测方法

电容的基础知识及检测方法

一、基础知识

　　电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时。电容器通常叫做电容。 

按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种。

1． 常用电容的结构和特点

常用的电容器按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。

表1　常用电容的结构和特点

电容种类	电 容 结 构 和 特 点	实物图片
铝电解电容	它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，误差大，稳定性差，常用作交流旁路和滤波，在要求不高时也用于信号耦合。电解电容有正、负极之分，使用时不能接反。有正负极性，使用的时候，正负极不要接反。
纸介电容	用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。
金属化纸介电容	结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。
油浸纸介电容	它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。
玻璃釉电容	以玻璃釉作介质，具有瓷介电容器的优点，且体积更小，耐高温。
陶瓷电容	用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。     铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。
薄膜电容	结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。     聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。
云母电容	用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。
钽、铌电解电容	它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。
半可变电容	也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。
可变电容	它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中。

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2． 主要性能指标 

标称容量和允许误差：电容器储存电荷的能力，常用的单位是F、uF、pF。电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表2。常用固定电容的标称容量系列见表3。一般，电容器上都直接写出其容量，也有用数字来标志容量的，通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用uF做单位。为了简便起见，大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。没有小数点的，它的单位是pF，有小数点的，它的单位是uF。如有的电容上标有“332”（3300pF）三位有效数字，左起两位给出电容量的第一、二位数字，而第三位数字则表示在后加0的个数，单位是pF。

额定工作电压：在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。

表2　 常用固定电容允许误差的等

允许误差	±2%	±5%	±10%	±20%	(+20% -30%)	(+50% -20%)	(+100%-10%)
级　　别	02	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ

表3 常用固定电容的标称容量系列 

电容类别	允许误差	容量范围	标 称 容 量 系 列
纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频（有极性）有机薄膜介质电容	5% ±10% ±20%	100pF-1uF	1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8
		1uF-100uF	1 2 4 6 8 10 15 20 30 50 60 80 100
高频（无极性）有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容	5%	1pF-1uF	1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1
	10%		1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2
	20%		1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8
铝、钽、铌、钛电解电容	10% ±20% +50/-20% +100/-10%	1uF-1000000uF	1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 (容量单位uF)

绝缘电阻：由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上，电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻，大小是额定工作电压下的直流电压与通过电容的漏电流的比值。漏电电阻越小，漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容的寿命，而且会影响电路的工作。因此，漏电电阻越大越好。

介质损耗：电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示。损耗角越大，电容器的损耗越大，损耗角大的电容不适于高频情况下工作。 

表4　 常用电容的几项特性

电容种类	容量范围	直流工作电压（ V）	运用频率（MHz）	准确度	漏电电阻（>MΩ）
中小型纸介电容	470pF-0.22uF	63-630	8以下	-Ⅲ	>5000
金属壳密封纸介电容	0.01uF-10uF	250-1600	直流，脉动直流	Ⅰ>-Ⅲ	>1000-5000
中小型金属化纸介电容	0.01uF-0.22uF	160、250、400	8以下	Ⅰ>-Ⅲ	>2000
金属壳密封金属化纸介电容	0.22uF-30uF	160-1600	直流，脉动电流	Ⅰ>-Ⅲ	>30-5000
薄膜电容	3pF-0.1uF	63-500	高频、低频	Ⅰ>-Ⅲ	>10000
云母电容	10pF-0.51uF	100-7000	75-250以下	02-Ⅲ	>10000
瓷介电容	1pF-0.1uF	63-630	低频、高频	02-Ⅲ	>10000
铝电解电容	1uF-10000uF	4-500	直流，脉动直流	ⅣⅤ
钽、铌电解电容	0.47uF-1000uF	6.3-160	直流，脉动直流	ⅢⅣ
瓷介微调电容	2/7pF-7/25pF	250-500	高频		>1000-10000
可变电容	7pF-1100pF	100以上	低频，高频		>500

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3．命名方法 

根据部颁标准（SJ-73）规定，电容器的命名由下列四部分组成：第一部分（主称）；第二部分：（材料）；第三部分（分类特征）；第四部分（序号）。它们的型号及意义见下表。

表5　电容器型号命名方法

第一部分		第二部分		第三部分		第四部分
用字母表示主称		用字母表示材料		用数字或字母表示特征		序号
符号	意义	符号	意义	符号	意义
C	电容器	C I O Y V Z J B F L S Q H D A G N T M E	瓷介 玻璃釉 玻璃膜 云母 云母纸 纸介 金属化纸 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 涤纶 聚碳酸酯 漆膜 纸膜复合 铝电解 钽电解 金属电解 铌电解 钛电解 压敏 其他材料	T W J X S D M Y C	铁电 微调 金属化 小型 独石 低压 密封 高压 穿心式	包括： 品种、尺寸、代号、温度特性、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号。

表6　第三部分是数字时所代表的意义：

符号	特征（型号的第三部分）的意义
（数字）	瓷介电容器	去母电容器	有机电容器	电解电容器
1	圆片		非密封	箔式
2	管型	非密封	非密封	箔式
3	迭片	密封	密封	烧结粉液体
4	独石	密封	密封	烧结粉固体
5	穿心		穿心
6
7				无极性
8	高压	高压	高压
9			特殊	特殊

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4．选用常识 

电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。 

不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。

    电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。 

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二、电容器检测的一般方法

1.固定电容器的检测.

　　A 检测10pF以下的小电容 。因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。 

B 检测10PF～0 01μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。C 对于0 01μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。 

2.电解电容器的检测

　　A 因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。根据经验，一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47μF的电容可用R×100挡测量。

　　B 将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。C 对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。D 使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。

3.可变电容器的检测

　　A 用手轻轻旋动转轴，应感觉十分平滑，不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时，转轴不应有松动的现象。B 用一只手旋动转轴，另一只手轻摸动片组的外缘，不应感觉有任何松脱现象。转轴与动片之间接触不良的可变电容器，是不能再继续使用的。C 将万用表置于R×10k挡，一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端，另一只手将转轴缓缓旋动几个来回，万用表指针都应在无穷大位置不动。在旋动转轴的过程中，如果指针有时指向零，说明动片和定片之间存在短路点；如果碰到某一角度，万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值，说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象。

二极管基础知识

1.二极管的主要参数 正向电流IF：在额定功率下，允许通过二极管的电流值。 正向电压降VF：二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。 最大整流电流（平均值）IOM：在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。 反向击穿电压VB：二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。 正向反向峰值电压VRM：二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM为VP的三分之二或略小一些。

反向电流IR：在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。

结电容C：电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。

最高工作频率FM：二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。

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2.常用二极管

（1） 整流二极管  将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管，它是面结合型的功率器件，因结电容大，故工作频率低。 通常，IF在1安以上的二极管采用金属壳封装，以利于散热；IF在1安以下的采用全塑料封装（见图二）由于近代工艺技术不断提高，国外出现了不少较大功率的管子，也采用塑封形式。

（a)全密封金属结构

（b）塑料封装

（2）  检波二极管  检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件,它具有较高的检波效率和良好的频率特性。 （3）开关二极管 　　 在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管，它的特点是反向恢复时间短，能满足高频和超高频应用的需要。 开关二极管有接触型，平面型和扩散台面型几种，一般IF＜500毫安的硅开关二极管，多采用全密封环氧树脂，陶瓷片状封装，如图三所示，引脚较长的一端为正极。

图3、硅开关二极管全密封环环氧树脂陶瓷片状封装

（4）稳压二极管  稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管，它是利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的，因为它能在电路中起稳压作用，故称为、稳压二极管（简称稳压管）其图形符号见图4

图4、稳压二极管的图形符号

稳压管的伏安特性曲线如图5所示，当反向电压达到Vz时，即使电压有一微小的增加，反向电流亦会猛增（反向击穿曲线很徒直）这时，二极管处于击穿状态，如果把击穿电流在一定的范围内，管子就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。

图5、硅稳压管伏安特性曲线

（5） 变容二极管  变容二极管是利用PN结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛地用于参量放大器，电子调谐及倍频器等微波电路中，变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系，并提高Q值以适合应用。 　　 变容二极管的结构与普通二极管相似，其符号如图6所示，几种常用变容二极管的型号参数见表一

图6、变容二极管图形符号

表一				常用变容二极管
型号	产地	反向电压（V）		电容量（pF		电容比	使用波段
		最小值	最大值	最小值	最大值
2CB11	中国	3	25	2.5	12		UHF
2CB14	中国	3	30	3	18	6	VHF
BB125	欧洲	2	28	2	12	6	UHF
BB139	欧洲	1	28	5	45	9	VHF
MA325	日本	3	25	2	10.3	5	UHF
ISV50	日本	3	25	4.9	28	5.7	VHF
ISV97	日本	3	25	2.4	18	7.5	VHF
ISV59.OSV70/IS2208	日本	3	25	2	11	5.5	UHF

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3.二极管的选用常识

选用三极管要注意的几个方面：  （1）正向特性

另在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通处于“死区”状态，当正向电压起过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。 （2）反向特性 　　二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线II段）。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。 （3）击穿特性 　　当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线III）。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。 　　（4）频率特性 由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。

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二、二极管检测方法

1.普通二极管的检测 

　　二极管的极性通常在管壳上注有标记，如无标记，可用万用表电阻档测量其正反向电阻来判断（一般用R×100或×1K档）具体方法如表一。

表一 二极管简易测试方法

项目	正向电阻	反向电阻
测试方法
测试情况	硅管：表针指示位置在中间或中间偏右一点；锗管：表针指示在右端靠近满刻度的地方（如图所示）表明管子正向特性是好的。 如果表针在左端不动，则管子内部已经断路	硅管：表针在左端基本不动，极靠近OO位置，锗管：表针从左端起动一点，但不应超过满刻度的1/4（如上图所示），则表明反向特性是好的， 如果表针指在0位，则管子内部已短路

2.普通发光二极管的检测

  （1）用万用表检测。利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为×10kΩ挡不能向LED提供较大正向电流。

  如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极（P区），余下的“+”笔接被测发光管的负极（N区）。两块万用表均置×10Ω挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1Ω若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于×1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。

  （2）外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得VF在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。 

3.红外发光二极管的检测

  由于红外发光二极管，它发射1～3μm的红外光，人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1.3～2.5V。正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。其测量电路如图11所示。