电容的内容(电容的详细介绍)

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　　世界上第一个电容器是在莱顿发明的，所以叫莱顿瓶。

　　莱顿瓶是一个玻璃瓶，外面和里面都有锡纸，里面的锡纸通过金属链条与瓶口相连。锡纸相当于被玻璃瓶隔开的两块平板。

　　起初，科学家认为这是一个储存电荷的封闭瓶子。后来他们发现，即使只有两块平板，只要不互相接触，也能储存电荷。

　　 (1)电容的定义

　　 e是指两板间的电场，D是指两板间的距离，A是指板的面积，是指板上单位面积的电荷。

　　电容被定义为在有限电位差下可以保持的电荷量。

　　所以，我们可以了解到

　　极板面积越大，电容越大。这符合我们直观的理解，极板面积越大，能储存的电荷越多。d越小，电容越大。可以理解为两块板上正负电荷之间的引力越大，可以容纳的电荷就越多。库仑定律告诉我们，两个电荷之间的作用力与它们之间距离的平方成反比，所以d越小，引力越大。可以通过在两个板之间填充电介质材料来增加电容。两块板上的正负电荷会在两块板之间产生电场。如果在两个板之间有电介质材料，电介质材料将被电极化。在介质中产生一个与原来电场方向相反的场，电容器中间的总场变小，两极板间的电位差变小，电容变大。(2)电容器的工作原理

　　在电容器的两端，加一个电池。因为电子总是流向高电位，当电池接通时，电位低的导电板上的电子会被吸走，而另一块板会吸引电子。，板的一端开始带正电，另一端开始带负电。

　　当电容器两端的电势与电池两端的电势相等时，电子的运动停止，电容器两端的极板分别带有相同容量的正负电荷。

　　为什么是同样的容量？因为电荷守恒定律，也就是说电荷总量永远不变，一个物体产生负电荷。，其他地方也必须产生等量的正电荷。

　　从宏观角度来看这个过程

　　在电容两端施加DC电源的瞬间，电流就会通过；当电容器两端的电位差等于DC电压时，电流为0，电容器充电完成。电容器充电后，移除电源。由于正负电荷之间的电场力和两板之间的电介质材料，电子无路可走，正负电荷仍然留在板上。这种现象就是储能。负载施加到电容器的两端。这时候电子就会沿着这个新的路径流过负载，去带正电荷。当同容量的正负电荷中和成中性粒子时，电容器两端的电位差变为0，电容器放电完成。

　　当交流电源施加到电容器的两端时，电子不断重复这样的步骤

　　从平板1流向电源，从电源流向平板2；从板2到电源，以及从电源到板1，将在电路中产生交流电。电子不通过板间介质内部，而是在外电路上运动，产生交流电。这个现象就是电容之间可以互相通信。

　　电子的运动导致板内电荷的变化，Q=CV=CEd，从而导致板间场的变化，这种变化被表征为位移电流。

　　 (3)电容器的Q值

　　电容器的q值公式如下图所示

　　 q值一般指电路中储存的能量与消耗的能量之比。所以很容易理解上面的公式。一般电抗储能，电阻耗能。

　　根据上面的公式

　　在LDO的手册中，其输出电容器的电容将被指定以避免振荡。

　　，选择电容器时，应考虑其温度和DC偏置曲线。

　　比如村田公司的GRM21BR61D106KE15，发现当有DC电压时，其电容几乎呈线性下降，当DC偏压为12V时，10uF的电容下降到2uF。

　　以上两种特性，比较严重的，一般是高介电常数钛酸钡(BaTiO3)的陶瓷电容；，具有低介电常数二氧化钛(TiO2)的陶瓷电容器受温度和DC电压的影响较小。

　　要知道所选电容的这两个特性，可以去厂家官网查一下。一般手册里都会有相应的曲线。

　　这些曲线也可以在村庄选择工具中找到。

　　 (5)电容值的频率特性

　　在村田的选择工具中，会发现电容的值随着频率的增加而增加。造成这种现象的原因主要是电容的寄生效应。上图中的电容值是指电容器的等效电容值。

　　所以由于寄生电感的存在，随着频率的增加，C会逐渐变大。

　　 (6)陶瓷电容器的实际制造。

　　根据电容的定义，要获得较大的电容值，需要从三个方面努力，即极板面积A、极板间距D、填充介质的介电常数。

　　陶瓷电容在这三个方面下了很大功夫

　　内部电极彼此交叉，这显著增加了接触面积。a、内电极间距很小，D减小填充高介电常数介质，增大。例如，Murata使用的介电材料钛酸钡(BaTiO3)的相对介电常数增加到了3000左右，其介电厚度达到了0.5 m。虽然这种材料的温度特性和DC偏置特性稍差，但其电容可以做得非常高，因为3000的介电常数就在那里。

　　为了制造陶瓷电容器，通常需要以下步骤

　　金属焊料涂覆在卷绕的介电板上，用作内部电极。不同层的内部电极需要错位，否则外部电极会短路。这里的金属焊料相当于PCB板的铜皮，介质板相当于中间介质。将涂有内电极的介质板叠放在一起，将层压板压在一起，根据封装要求将层压板切割成相应的尺寸，将切割好的块在高温(1000-1300度)下烘烤，使陶瓷和内电极成为一个整体。块体两端涂有金属焊料作为外电极，外电极经高温(800度)烧结镀镍。

　　 (7)电容器的焊接。

　　电容的尺寸越来越小，现在最小的是01005，尺寸只有0.4mm0.2mm，比芯片引脚还小。

　　电容器安装过程中，经常会出现跑偏、竖着或竖着的现象。这些现象通常是由于作用在左右电极上的张力不平衡造成的。

　　左右焊盘大小不一样，或者左右焊盘上的锡量不一样，或者贴片机贴装的元器件位置偏差严重，或者回流焊时左右两极温差不一样，都会造成左右电极张力不平衡。

　　，当我们使用电容时，需要做到以下几点

　　 PCB设计时，根据推荐的电容封装尺寸进行设计，确保两侧焊盘对称；焊料越厚，电极上的张力越大；所以在保证可靠性的前提下，尽量减少焊锡量，保证左右焊盘的锡量相同；尽可能保证补丁的准确性；根据推荐的回流温度曲线，合理设置预热段，减小炉内温差；此内容转载自加油射频工程师，仅供学习交流。如有侵权，请联系删除。想了解更多电子元器件及电子元器件行业实时行情信息，请关注微信微信官方账号【上海恒力Tradin

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