用于设计电子设备的元件基础变得越来越复杂。设备被组合成具有特定功能和软件控制的集成电路。但开发的核心是基本设备：电容器、电阻器、二极管和晶体管。
内容
什么是电容器
以电荷形式储存电能的装置称为电容器。
物理学中的电量或电荷量以库仑 (Cl) 为单位。电容以法拉 (F) 为单位。
电容量为 1 法拉的单导体是半径等于 13 个太阳半径的金属球。因此，电容器包括至少 2 个由电介质隔开的导体。在简单的设计中，设备是纸。
直流电路中的电容器在电源打开和关闭时工作。只有在瞬变期间，线圈上的电位才会改变。
交流电路中的电容器以等于电源电压频率的频率充电。由于连续充电和放电，电流流过元件。更高的频率意味着更快的设备充电。
带有电容器的电路的电阻取决于电流的频率。在零直流频率下，电阻值趋于无穷大。随着交流频率的增加，电阻减小。
使用电容器的地方
没有电容器，电子、无线电和电气设备的运行是不可能的。
在电气工程中，它们用于在启动异步电动机时移相。如果没有移相，交流单相网络中的三相感应电动机将无法运行。
电容量为几法拉的电容器是在电动汽车中用作电动机电源的离子电容器。
要了解为什么需要电容器，您需要知道 10-12% 的测量设备是根据外部环境参数变化时改变电容的原理工作的。特殊器件的电容响应用于：
- 通过增加或减少炮弹之间的距离来记录微弱的运动；
- 通过记录介电电阻的变化来确定湿度；
- 测量液体的液位，这会在填充时改变元件的容量。
很难想象设计没有电容器的自动装置和继电保护装置。一些保护逻辑考虑了设备充电的多样性。
电容元件用于移动通信设备、广播和电视设备的电路中。电容器用于：
- 高低频放大器；
- 电源;
- 频率滤波器；
- 声音放大器；
- 处理器和其他微电路。
通过查看电子设备的接线图，很容易找到电容器的用途问题的答案。
电容器的工作原理
在直流电路中，一个板上收集正电荷，另一个板上收集负电荷。通过相互吸引，粒子在设备中保持在一起，它们之间的电介质阻止它们连接。电介质越薄，连接的电荷越强。
电容器吸收填充电容所需的电量，电流停止。
在电路中具有恒定电压的情况下，该元件会保持电荷，直到电源关闭。然后它通过电路中的负载放电。
通过电容器的交流电以不同的方式移动。第一个 ¼ 振荡周期是器件的充电时刻。充电电流的幅度呈指数下降，到季度结束时下降到零。此时 EMF 达到幅度。
在周期的第二个 1/4 中，EMF 减小，电池开始放电。开始时 EMF 的下降很小，放电电流也很小。它根据相同的指数依赖性增加。到周期结束时 EMF 等于零，电流等于幅值。
在振荡周期的第三个 1/4 中，EMF 改变方向，经过零并增加。端子上的电荷符号相反。电流的大小减小并保持其方向。此时，电流在相位上比电压超前 90°。
在电感线圈中，情况正好相反：电压领先于电流。在选择使用 RC 还是 RL 电路时，该属性处于最前沿。
在振荡的最后 1/4 处循环结束时，EMF 降至零，电流达到幅度值。
“电容”每个周期放电和充电2次并传导交流电。
这是对过程的理论描述。要了解电路中的元件如何直接在设备中工作，请计算电路的电感和电容电阻、其他参与者的参数，并考虑外部环境的影响。
基本特性和性质
用于制造和维修电子设备的电容器参数包括：
- 电容 - C。它决定了设备持有的电荷量。外壳上标有额定容量值。电池并联或串联连接在电路中以创建所需的值。操作值与计算值不同。
- 谐振频率为 fp。如果电流频率大于谐振频率，则元件的电感特性变得明显。这使得操作变得困难。为了在电路中提供额定功率，明智的做法是在低于谐振值的频率下使用电容器。
- 额定电压为Un。为防止元件击穿，工作电压设置为低于额定电压。这在电容器的外壳上有所指示。
- 极性。如果连接不正确，则会发生故障和故障。
- 电气隔离电阻 - Rd。确定设备的泄漏电流。在设备中，部件彼此靠近。如果泄漏电流很高，电路中的寄生耦合是可能的。这会导致故障。泄漏电流会降低元件的电容特性。
- 温度系数 - TKE。该值决定了当介质温度波动时设备的电容如何变化。该参数在设计用于恶劣环境的设备时使用。
- 寄生压电效应。某些类型的电容器在变形时会在设备中产生噪声。
电容器种类和种类
电容元件根据设计中使用的电介质类型进行分类。
纸和金属电容器
元件用于具有直流或弱脉动电压的电路中。设计的简单性导致性能稳定性降低 10-25% 并增加了损耗。
在纸质电容器中，铝箔盖由纸隔开。组件被扭曲并放置在圆柱形或长方体外壳中。
这些器件在 -60 ... +125°C 的温度下工作，低压器件的额定电压高达 1600V，高压器件的额定电压 - 高于 1600V，容量高达数十 μF。
在金属纸装置中，在介电纸上涂上一层薄薄的金属而不是箔。这有助于制作更小的元素。如果发生微不足道的击穿，电介质可以自我修复。就绝缘电阻而言，金属纸电池不如纸电池。
电解电容器
产品的设计类似于纸质电容器。但是在电解槽的制造中，纸是用金属氧化物浸渍的。
在无纸化电解质产品中，氧化物被施加到金属电极上。金属氧化物具有单向导电性，这使得器件具有极性。
在某些型号的电解槽中，盖板带有凹槽，可增加电极的表面积。通过浇注电解液可以消除板之间空间中的间隙。这改善了产品的电容特性。
电解装置的大电容 - 数百μF，用于滤波器以消除电压纹波。
铝电解。
在这种类型的装置中，阳极衬里由铝箔制成。表面涂有金属氧化物电介质。阴极垫是一种固体或液体电解质，其选择是为了使箔片上的氧化层在运行过程中再生。电介质的自我修复延长了元件的工作时间。
这种设计的电容器需要遵守极性。反转极性会撕裂外壳。
内部具有反序极性组件的设备用于 2 个方向。铝电解槽的容量达到几千μF。
钽电解
这种装置的阳极由多孔结构制成，它是通过将钽粉加热到 2000°C 获得的。该材料具有海绵的外观。孔隙率增加了表面积。
通过电化学氧化，在阳极上沉积一层厚达 100 纳米的五氧化二钽。固体电介质由二氧化锰制成。完成的结构被压制成一种化合物，一种特殊的树脂。
钽产品用于 100 kHz 以上的电流频率。产生的电容高达数百 μF，工作电压高达 75 V。
聚合物
电容器使用固体聚合物电解质，具有许多优点：
- 使用寿命提高到5万小时；
- 加热时参数保持不变；
- 更宽的电流纹波范围；
- 引脚和端子的电阻不会分流容量。
电影
这些型号中的电介质是聚四氟乙烯、聚酯、氟塑料或聚丙烯薄膜。
覆盖物是薄膜上的箔或金属溅射。该设计用于创建具有增加表面积的多层组件。
薄膜电容器在微型尺寸下具有数百μF的容量。根据层和接触引线的位置，产品的轴向或径向形状被制成。
某些型号的额定电压为 2 kV 或更高。
极性和非极性有什么区别
非极性允许将电容器包含在电路中，而无需考虑电流方向。元件用于交流电源的滤波器，高频放大器。
Polar 产品按照标记进行连接。如果反向连接，设备将出现故障或无法正常工作。
高容量和低容量的极性和非极性电容器的电介质设计不同。在电解电容器中，如果将氧化物应用于 1 个电极或纸张、薄膜的 1 面，则该元件将具有极性。
在电介质的两面对称地涂敷金属氧化物的无极性电解电容器的模型被包含在交流电路中。
极性电容器在外壳上标记为正极或负极。
电容器的电容取决于什么
电容器在电路中的主要功能和作用是积累电荷，另外一个作用是防止泄漏。
电容器的电容与介质的介电常数和极板的面积成正比，与电极之间的距离成反比。出现两个矛盾：
- 为了增加电容，电极需要尽可能厚、宽和长。同时，不能增加设备的尺寸。
- 为了保持电荷并提供必要的吸引力，板之间的距离最小。同时，不能降低击穿电流。
为了解决矛盾，开发人员使用：
- 介电电极对的多层结构；
- 多孔阳极结构；
- 用氧化物和电解质代替纸；
- 平行包含元素；
- 用介电常数增加的物质填充自由空间。
随着每项新发明的出现，电容器的尺寸正在减小，特性也越来越好。
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