理论教育 高温稳定的有机薄膜金属化纸电容器介绍

高温稳定的有机薄膜金属化纸电容器介绍

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)金属化纸介电容器。3)有机薄膜电容器。这种电容器可用于高温条件下,最高环境温度可达460℃。这种电容器具有良好的防潮性和抗震性,能在200℃高温下长期稳定工作,其稳定性介于云母与瓷介电容器之间,其体积只有云母电容器的几十分之一。各类电容器均有其标称值系列及精度等级。

高温稳定的有机薄膜金属化纸电容器介绍

电容器在电子仪器中是一种必不可少的元件。它是一种储能元件,储存电荷的能力用电容量表示,基本单位是法拉,以F表示。由于法拉的单位太大,因而电容量的常用单位是微法(μF)和皮法(pF)。电容器在电路中主要起到阻隔直流、耦合交流、滤波、旁路高频信号、充放电储能等作用。

2.2.3.1 电容器的主要技术参数

(1)标称容量及精度。

容量是电容器的基本参数,数值标在电容体上,不同类别的电容器有不同系列的标称值。

电容器的容量精度等级较低,一般误差约为±5%,最大可达-20%~+50%

(2)额定电压。

电容器两端加电压后,能保持长期工作而不被击穿的电压称为电容器的额定电压。有些电容器的额定电压的数值会在电容器上标出,常用固定式电容器的直流工作电压系列为6.3 V、10 V、16 V、25 V、40 V、63 V、100 V、160 V、250 V、400 V。

(3)介质损耗。

电容器介质的绝缘性能取决于电容器的材料及厚度,绝缘电阻越大漏电流越小。漏电流的存在,将使电容器消耗一定电能,这种损耗称为电容器的介质损耗。常用电容器损耗角的正切值来表示这一参数。

(4)温度系数。

温度、湿度、气压对电容量都会有影响,通常用温度系数来表示。云母电容器及瓷介电容器的稳定性最好,铝电解电容器的温度系数最大。多数电容器的温度系数为正值,个别类则电容器的温度系数为负值,如瓷介电容器。

(5)频率特性。

不同容量的电容在不同频率下的阻抗不同,电容器在交流电路工作时,其电容量等参数具有随电场频率变化而变化的性质。电容器在高频电路工作时,随着频率的增高,介电常数减小,电容量减小,电损耗增加,并影响电容器的分布参数等性能。不同类型的电容器,最高工作频率是不同的。

2.2.3.2 几种常见的电容器

常见的电容器如图2-5所示,按照封装可分为直插式电容器(如图2-5(a)-(e)所示)和贴片式电容器(如图2-5(f)所示)。

图2-5 常见电容器外形

(1)有机介质电容器。

1)纸介电容器(型号CZ)。它是以纸作为介质,以金属箔作为电容器的极板卷绕而成的电容器。其特点为容量范围和耐压范围宽,成本低,但体积大,因而只适用于直流或低频电路中。

2)金属化纸介电容器(型号GT)。它是在电容纸上蒸发一层金属薄膜作为电极,然后烧制而成的电容器。它的参数与纸介电容器基本一致,但体积小。

3)有机薄膜电容器。此种电容器在结构上与纸介电容器基本一致,其介质是有机薄膜(如涤纶、聚丙烯等)。这种电容器无论体积、重量还是电参数,都比纸介电容器优越得多。如图2-5(a)、(b)所示。

(2)无机介质电容器。

1)瓷介电容器(型号CC)。瓷介电容器按其性能可分为低压小功率(低于1 kV)和高压大功率(高于1 kV)两种,低压小功率电容器常见的有瓷片、瓷管、瓷介独石等类型。这种电容器体积小、重量轻、价格低廉,在普通电子产品中应用广泛。但其容量范围较窄,一般从几pF到0.1μF之间。其外形如图2-5(c)所示。

2)云母电容器(型号CY)。云母电容器具有损耗小、可靠性高、性能稳定、容量精度高等优良电参数,它被广泛用于高频和要求高稳定度的电路中。云母电容器容量范围一般为4.7~47000 pF,最高精度可达±0.01%~±0.03%,直流耐压通常为100~5000 V,最高可达40 kV。温度系数小,一般可达10-6/℃以内,长期存放后容量变化小于0.01%~0.02%。这种电容器可用于高温条件下,最高环境温度可达460℃。其外形如图2-5(d)所示。

3)玻璃电容器。这种电容器具有良好的防潮性和抗震性,能在200℃高温下长期稳定工作,其稳定性介于云母与瓷介电容器之间,其体积只有云母电容器的几十分之一。(www.daowen.com)

(3)电解电容器。

电解电容器以金属氧化膜为介质,以金属和电解质作为电容器的两极。金属为正极,电解质为负极。使用电解电容器时应注意极性,同时不能将电解电容器用于交流电路。由于电解电容器的介质是一层极薄的氧化膜,因而在相同容量和耐压条件下,其体积比其他电容器要小几个或十几个数量级,特别是低压电容器更为突出,这是任何电容器都不能与之相比的特点。在要求大容量的场合,均选用电解电容器。电解电容器的缺点也比较明显,损耗大,温度、频率特性差,绝缘性能差,漏电流大,长期存放容易干涸、老化等,因而除体积较其他电容器小以外,任何性能均远不如其他类型的电容器。常见的有铝电解电容、钽电解电容等。其外形如图2-5(e)所示。

1)铝电解电容器(型号CD)。铝电解是使用最多的一种通用型电解电容器,其额定电压一般为6.3~500 V,容量为0.33~4700μF。

2)钽电解电容器(型号CA)。由于钽及其氧化膜的物理性能稳定,因而它比铝电解电容器的漏电小、寿命长,长期存放性能稳定,温度、频率特性好。但它比铝电解成本高,额定电压低(最高只有160 V)。这种电容器主要用于一些电性能要求较高的电路,如积分电路、计时电路、延时开关电路等。钽电解电容器分有极性和无极性两种。

(4)可变电容器。

1)微调电容器。这种电容器的特点是用螺钉调节两极金属片的距离以改变电容量,适用于如收音机等的振荡或补偿电路中。

2)同轴可变电容器。其特点是定片组与支架一起固定,动片组联旋柄可自由旋动。这种电容器多用于收音机中。

2.2.3.3 电容器的选用

电容器种类繁多,性能各异,选用时应考虑如下因素。

(1)额定电压。

不同类型的电容器有其不同的电压系列,所选电容器必须在其系列之内,此外所选电容器的额定电压一般应高于电路中施加在电容器两端电压的1~2倍。但在选用电解电容器时,特别是液体电解质电容器,限于自身结构特点,对其额定电压的确定一般不要高于实际电压的1倍以上,一般应使电路中实际承受电压为被选电容器额定电压的50%~70%,这样才能充分发挥电解电容器的作用。不论选用何种电容器,都不得使电容器耐电压值低于电路中的实际电压,否则电容器将会被击穿。

(2)标称容量及精度等级。

各类电容器均有其标称值系列及精度等级。在确定容量时,根据设计电路计算的容量值,选定一个靠近的系列容量值的精度等级,因为不同精度的电容器价格相差很大。

(3)介质损耗参数。

电容器损耗角的正切值可表示电容器的介质损耗,电容器损耗角的正切值依据介质材料的不同相差很大,该值对电路性能(特别是高频电路)影响也很大,可直接影响整机的技术指标。因此在高频电路或对信号相位要求严格的电路中应考虑该值的大小。

(4)体积。

相同耐压及容量的电容器可以因介质材料不同,使体积相差几倍甚至几十倍。在电路设计中,特别是在设计印制电路时,在满足电路设计要求的前提下,应选用体积小的电容器。

(5)成本。

在满足技术指标条件下,尽量使用价格低的电容器,以降低系统成本。

2.2.3.4 电容器的使用方法及注意事项

1)在电容器使用之前,应对电容器的质量进行检查,以防不符合要求的电容器装入电路。

2)在设计元件安装时,应使电容器远离热源,否则会使电容器温度过高而过早老化。在安装小容量电容器及高频回路的电容器时,应采用支架将电容器托起,以减少分布电容对电路的影响。

3)将电解电容器装入电路时,一定要注意它的极性不可接反,否则会造成漏电流大幅度的上升,使电容器很快发热而损坏。

4)焊接电容器的时间不易太长,因为过长时间的焊接会使热量通过电极引脚传到电容器的内部介质上,从而使介质的性能发生变化。

5)电解电容器经长期储存后需要使用时,不可直接加上额定电压,否则会有爆炸的危险。正确的使用方法是先加较小的工作电压,再逐渐升高电压直到额定电压并在此电压下可正常使用。

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