電容器是與電阻、線圈并存的三大被動元器件之一。不僅在電氣或電子電路中會使用電容器，而且如果沒有電容器電路就不會正常工作。這在智能手機和IoT設備、服務器和網絡、以及無線通信系統之類的尖端設備上也是一樣的。此外，電容器的性能會對各種電子設備的性能產生影響，因而已成為非常重要的零部件。

1 電容的基本結構

電容器是能夠儲蓄電能，并可在必要的時候放電的零部件。可蓄積起來的電能(電荷)與電池相比較少，因而在放出電荷(放電)時只能在短時間內供給電流，但是可反復進行充電(電荷的蓄積)和放電。
這里列出電容器的示意(模式)圖。將絕緣體(電介質)平行地夾在金屬板(電極)之間而構成的就是電容器。如果向該金屬板(電極)間施加直流電壓，就可將電荷蓄積起來。這就是電容器的蓄電原理。被蓄積起來的電荷量叫做靜電電容，靜電電容C是由絕緣體的介電常數ε、電極的表面積S、絕緣體的厚度d來決定的。

可通過增大絕緣體的介電常數ε，增大電極的表面積S，減薄絕緣體的厚度d來增大靜電電容C。

2電容的電壓與電流

電容器由于其內部是絕緣的，因而不會有直流電流流過，但伴隨著所施加電壓的變動，通過進行充電和放電，看似好像有電流在電容器中流動。電壓隨時間變化率越大，流經電容器的電流就越會增大，如下式所示。

這里就通過電阻從直流電源向尚未被充電的電容器充電后，讓其放電時的電容器電壓和電流進行說明。

電路圖上，若在充電側將開關置于ON，V0/R1的峰值電流就會流向電容器，而后電流會隨著電容器的電壓Vc升高而降低，當Vc = V0時，充電完成，電流成為零。
然后，若在放電側將開關置于ON，V0/R2的峰值電流就會流向電容器，而后電流會隨著電容器的電壓Vc降低而降低，當Vc = 0時，放電完成，電流成為零。

這里需要理解的是，電容器的電流Ic的大小依賴于電容器電壓Vc變化的大小。
此外，開關ON時，V0/R的電流就會流過，而在這里如果R=0，則理論上會有無限大的電流流過瞬間完成充放電。
然而，實際上因受到電容器本身具有的電阻成分(ESR)或配線電阻及電抗成分的影響而不會成為無限大，但電阻成分遠比電池小，因而可以說是能夠在瞬時進行充放電的零部件。

3 電容的使用方法

電容器具有以下特性，即①能夠在瞬時進行充電和放電；②直流不會通過，但交流則會通過；③頻率越高交流就越容易通過，電路中采用借助于這些特性的使用方法。

3.1 放電電路

放電電路是通過釋放蓄積在電容器中的電荷來使得被連接的負荷發生動作的電路。由于放電電路可在瞬時將大電流釋放出去，因而可將其作為相機的閃光燈或緊急時的后備電源來使用。電路例中，若將開關連接到電源側，電容器就會被充電；而當電荷蓄積至電源電壓時，充電就會停止。若將開關連接到負荷(燈泡)側，電容器就會開始放電，燈泡點亮。

3.2 平滑電路

平滑電路是使得對交流進行整流后的脈動電流變得平滑并將其轉換為直流的電路。電源電路就是其典型的例子。通過電容器來使得利用二極管橋對交流的輸入電壓進行整流(電路例中為全波整流)而得的電壓波(脈動、脈動電流)變得平坦。

3.3 去耦電路

去耦電路如其名稱所示，是為了分離信號耦合而利用電容器的電路。此例中，如圖所示，通過對基本直流中含有頻率高的交流成分(噪聲)的信號路徑加入電容器，只有頻率高的噪聲成分通過電容器后被分離，之后令噪聲不會被傳遞。去除開關電源中的開關噪聲的用途就屬于此種目的。

3.4 耦合電路

耦合電路是不讓直流成分通過而只讓交流成分通過的電路。希望在音頻信號的放大電路等中排除直流成分造成的影響(也稱之為DC截除等)時使用耦合電路。
除此之外，還有例如諧振電路、濾波器電路、備用電路、時間常數電路和功率因數改善等各種使用方法。

4 電容的特性

理想的電容器只含有靜電電容成分，但是實際的電容器則含有電阻成分和電感成分。這些寄生成分對電容器的性能產生較大的影響。電容器的簡易等效電路如圖所示。
實際的電容器的等效電路中包含有ESR(等效串聯電阻)、ESL(等效串聯電感)。此外，理想的電容器的電極間是絕緣的，但是實際上會存在若干的漏電流。

特性項目描述

靜電電容?	1、是最基本的性能。2、因制造偏差等原因而會產生若干的偏差。
等效串聯電阻 (ESR)	1、由基于介質種類的電阻成分和電極、端子的電阻成分來決定的值。2、ESR(或者tanδ)如果較大，則會因電流引起的發熱而導致故障。3、此外，ESR(或者tanδ)如果較大，噪聲吸收效果就會減弱。
絕緣電阻 (IR)	1、主要由介質的種類來決定的漏電流的倒數。2、如果IR較低，則漏電流引起的損失就會增大 (鋁電解電容器等限定漏電流)。
等效串聯電感(ESL)	1、主要是因電容器的結構而產生的電感成分。
2、如果ESL較大，在高頻區電感成分就會占主導地位，并損害電容器性能 。

此外，另外一個重要的特性是具有阻抗。簡單地說，阻抗即為交流電路中的電壓與電流之比，相當于直流電路中的電阻。符號使用Z，單位與電阻相同，使用Ω。
電容器的阻抗(Z)用下式①來表示，阻抗的絕對值可通過下式②來計算。

根據此式，可了解以下事項。

在頻率低的區域，阻抗幾乎是由靜電電容?來決定的。

諧振頻率(2πf L = 1／(2πf C))下，阻抗是由ESR來決定的。

在頻率高的區域，阻抗幾乎是由ESL來決定的。
如果用圖形來表示這種情況，則如下圖所示：

電容器的阻抗Z，在諧振頻率之前呈容性下降，而在諧振頻率C和ESL的影響成為零，只受ESR的影響，過了這一點則成為電感性(ESL)，并與頻率一起增加。
在將電容器用于其主要用途即噪聲吸收(去耦)中時，噪聲吸收效果是由阻抗來決定的，因而需要按照以下的要點來選定零部件。

噪聲的頻率與電容器的諧振頻率接近。

ESR小。

高頻噪聲時，ESL小。

歡迎一起討論技術問題，求關注！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的B-002 电容基础知识的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。