電容

電容器所帶電量Q與電容器兩極間電壓U的比值，被定義為電容器的電容（capacitance）。 電路學中，電容反映了給定電勢下電容器儲存電荷的能力，常用字母C表示。標準國際單位制中，電容的單位是法拉（或法），常標記為F。

電容的定義式為：C=Q/U

一個電容器，如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏，根據定義：C=Q/U，這個電容器的電容就是1法拉。但電容的大小不是由帶電量Q或電壓U而定，電容的決定式為：C=εS/4πkd。其中，ε是一個常數，S為電容極板的正對面積，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。常見的平行板電容器，電容為C=εS/d（ε為極板間介質的介電常數，S為極板面積，d為極板間的距離）。

電容器是一種儲存電荷的“容器”，可在外加電壓作用下儲存電荷。不同電容器在電壓作用下儲存的電荷量可能不相同。在1伏特直流電壓作用下，如果電容器儲存的電荷為1庫侖，電容量就是1法拉。

實際應用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多，常用較小的單位，如毫法（mF）、微法(μF)、納法（nF）、皮法(pF)等，它們的關係是1法拉(F)=1000毫法(mF)；1毫法(mF)=1000微法(μF)；1微法(μF)=1000納法（nF）；1納法（nF）=1000皮法(pF)。

額定電壓（耐壓）

是指在特定環境溫度下可連續加在電容器上的最高直流電壓。如果工作電壓超過電容器的額定電壓，電容器就會被擊穿，造成損壞。在實際中，隨著溫度的升高，耐壓值將會變低。

直流電壓加在電容器上，產生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻。當電容較小時，其值主要取決於電容器的表面狀態；容量大於0.1時，其值主要取決於介質。通常情況，絕緣電阻越大越好。

損耗

電容器在電場作用下，在單位時間內因發熱所消耗的能量稱做損耗。損耗與頻率範圍、介質、電導、電容金屬部分的電阻等有關。

頻率特性

隨著頻率的上升，一般電容器的電容量呈現下降的規律。當電容工作在諧振頻率以下時，表現為容性；當超過其諧振頻率時，表現為感性，此時就不是一個電容而是一個電感了。所以一定要避免電容工作於諧振頻率以上。

電容器是一種能夠儲藏電荷的常用電子元件。直流電路中，電容器相當於斷路器。從結構上看，簡單的電容器由兩端極板和中間絕緣電介質構成。通電后，電容器極板帶電，形成電壓（電勢差），由於中間是絕緣物質，所以整個電容器不導電。不過，當電容器兩端電壓加大到一定程度后，即達到耐壓極限時，是可以導電的。但是，在交流電路中，電流方向是隨時間變化的。這時候，電容器兩極板間會形成變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的。實際上，電流是通過電場的形式在電容器兩極之間通過的。

電子電路中，電容器具有以下功用。

1） 耦合：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。

2） 濾波：用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一定頻段內的信號從總信號中去除。

3）退耦：用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路，退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。

4） 高頻消振：用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容，在音頻負反饋放大器中，為了消振可能出現的高頻自激，採用這種電容電路，以消除放大器可能出現的高頻嘯叫。

5） 諧振：用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC並聯和串聯諧振電路中都需這種電容電路。

6） 旁路：用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據所去掉信號頻率不同，有全頻域（所有交流信號）旁路電容電路和高頻旁路電容電路。

7） 中和：用在中和電路中的電容器稱為中和電容器。在收音機高頻和中頻放大器，電視機高頻放大器中，採用這種中和電容電路，以消除自激。

8） 定時：用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進行時間控制的電路中使用定時電容電路，電容起控制時間常數大小的作用。

9） 積分：用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中，採用這種積分電容電路，可以從場複合同步信號中取出場同步信號。

10） 微分：用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發器電路中為了得到尖頂觸發信號，採用這種微分電容電路，以從各類（主要是矩形脈衝）信號中得到尖頂脈衝觸發信號。

11） 補償：用在補償電路中的電容器稱為補償電容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。

12） 自舉：用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容，常用的OTL功率放大器輸出級電路採用這種自舉電容電路，以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。

13） 分頻：在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚聲器工作在高頻段，中頻揚聲器工作在中頻段，低頻揚聲器工作在低頻段。

14） 負載電容：是指與石英晶體諧振器一起決定負載諧振頻率的有效外接電容。負載電容常用的標準值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負載電容可以根據具體情況作適當的調整，通過調整一般可以將諧振器的工作頻率調到標稱值。

生產廠商通常會在電容器上標註出電容量的大小，即標稱電容量。但電容器實際電容量與標稱電容量是有偏差的，精度等級與允許誤差有對應關係。一般電容器常用I、Ⅱ、Ⅲ級，電解電容器用Ⅳ、V、Ⅵ級表示容量精度，根據用途選取。電解電容器的容值，取決於在交流電壓下工作時所呈現的阻抗，隨著工作頻率、溫度、電壓以及測量方法的變化，容值會隨之變化。

國產電容器的型號命名一般由四部分組成，依次分別代表名稱、材料、分類和序號。註：壓敏、可變、真空電容器除外。

第一部分為名稱，用字母表示，電容器用C。

第二部分為材料，用字母表示。譬如，A-鉭電解、B-聚苯乙烯等非極性薄膜、C-高頻陶瓷、D-鋁電解、E-其它材料電解、G-合金電解、H-複合介質、I-玻璃釉、J-金屬化紙、L-滌綸等極性有機薄膜、N-鈮電解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低頻陶瓷、V-雲母紙、Y-雲母、Z-紙介。

第三部分為分類，一般用數字錶示，個別用字母表示。譬如，T-電鐵、W-微調、J-金屬化、X-小型、S-獨石、D-低壓、M-密封。

第四部分為序號，用數字錶示。

根據統計，電容器主要有以下10種分類方法。

1）按照結構分三大類：固定電容器、可變電容器和微調電容器。

2）按電解質分類：有機介質電容器、無機介質電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質電容器等。

3）按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。

4）按製造材料的不同可以分為：瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進的聚丙烯電容等等。

5）高頻旁路電容器可分為：陶瓷電容器、雲母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。

6）低頻旁路電容器可分為：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。

7）濾波電容器可分為：鋁電解電容器、紙介電容器、複合紙介電容器、液體鉭電容器。

8）調諧電容器可分為：陶瓷電容器、雲母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。

9）低耦合電容器可分為：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。

10）小型電容可分為：金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、雲母電容器。

用浸有糊狀電解質的吸水紙夾在兩條鋁箔中間卷繞而成，薄的氧化膜作介質的電容器。因為氧化膜有單嚮導電性質，所以電解電容器具有極性。其特點如下：1）容量大，能耐受更大的脈動電流。2）容量誤差大，泄漏電流大；普通的不適於在高頻和低溫下應用，不宜使用在25kHz以上頻率。3）低頻旁路、信號耦合、電源濾波。

鉭電解電容器

用燒結的鉭塊作正極，電解質使用固體二氧化錳。溫度特性、頻率特性和可靠性均優於普通電解電容器，特別是漏電流極小，貯存性良好，壽命長，容量誤差小，而且體積小，單位體積下能得到最大的電容電壓乘積。其對脈動電流的耐受能力差，若損壞易呈短路狀態。常應用於超小型高可靠機件中。

結構與紙質電容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低損耗塑材作介質。特點如下：1）頻率特性好，介電損耗小。2）不能做成太大的容量，耐熱能力差。3）濾波器、積分、振蕩、定時電路。瓷介電容器穿心式或支柱式結構瓷介電容器，它的一個電極就是安裝螺絲。引線電感極小，頻率特性好，介電損耗小，有溫度補償作用。4）不能做成太大的容量，受振動會引起容量變化。5）特別適於高頻旁路。

獨石電容器

在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以電極槳材料，疊合后一次繞結成一塊不可分割的整體，外面再用樹脂包封而成。是一種小體積、大容量、高可靠和耐高溫的新型電容器。高介電常數的低頻獨石電容器也具有穩定的性能，體積極小，容量誤差較大。一般是用兩條鋁箔作為電極，中間以厚度為0.008～0.012mm的電容器紙隔開重疊卷繞而成。製造工藝簡單，價格便宜，能得到較大的電容量。

聚丙烯電容器

一般在低頻電路內，通常不能在高於3～4MHz的頻率上運用。油浸電容器的耐壓比普通紙質電容器高，穩定性也好，適用於高壓電路微調電容器(半可變電容器)電容量可在某一小範圍內調整，並可在調整后固定於某個電容值。

瓷介微調電容器的電荷量高，體積也小，通常可分為圓管式及圓片式兩種。雲母和聚苯乙烯介質的通常都採用彈簧式東，結構簡單，但穩定性較差。線繞瓷介微調電容器是拆銅絲〈外電極〉來變動電容量的，故容量只能變小，不適合在需反覆調試的場合使用。

用高介電常數的電容器陶瓷〈鈦酸鋇一氧化鈦〉擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質，並用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極製成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度係數的電容器，用於高穩定振蕩迴路中，作為迴路電容器及墊整電容器。

低頻瓷介電容器限於在工作頻率較低的迴路中作旁路或隔直流用，或對穩定性和損耗要求不高的場合〈包括高頻在內〉。這種電容器不宜使用在脈衝電路中，因為它們易於被脈衝電壓擊穿。

高頻瓷介電容器

適用於高頻電路雲母電容器，就結構而言，可分為箔片式及被銀式。被銀式電極為直接在雲母片上用真空蒸發法或燒滲法鍍上銀層而成，由於消除了空氣間隙，溫度係數大為下降，電容穩定性也比箔片式高。頻率特性好，電荷量值高，溫度係數小，不能做成大的容量。廣泛應用在高頻電器中，並可用作標準電容器。

玻璃釉電容器

由一種濃度適於噴塗的特殊混合物噴塗成薄膜而成，介質再以銀層電極經燒結而成"獨石"結構，性能可與雲母電容器媲美，能耐受各種氣候環境，一般可在200℃或更高溫度下工作，額定工作電壓可達500V。

超級電容器又稱為雙電層電容器、電化學電容器，是電化學性能介於傳統電容器和電池的一種新型的電化學儲能裝置。它主要是通過雙電層電容和氧化還原反應產生的法拉第准電容存儲能量。一般說來，超級電容器的儲能方式是可逆的，因此可用來解決電池記憶等問題。當前，超級電容器的應用範圍非常廣泛，尤其是在混合動力汽車方面。其作為混合動力汽車的電源，可以很好地滿足汽車在啟動、爬坡和加速時對高功率的需求，從而有效地節約能源並提高電池的使用壽命。

超級電容器有多種分類方法。根據儲能機理，可將超級電容器分為雙電層電容器和法拉第准電容器兩大類。其中，雙電層電容器主要是通過純靜電電荷在電極表面進行吸附來產生存儲能量。法拉第准電容器主要是通過法拉第准電容活性電極材料(如過渡金屬氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近發生可逆的氧化還原反應產生法拉第准電容，從而實現對能量的存儲與轉換。根據電解液種類可分為水系超級電容器和有機系超級電容器兩大類。根據活性材料的類型是否相同，可分為對稱超級電容器和非對稱超級電容器。根據電解液的狀態形式，又可將超級電容器分為固體電解質超級電容器和液體電解質超級電容器兩大類。

電子電路分析中，與電容器相關的常用計算公式如下：

電容器的電勢能計算公式：E=CU^2/2=QU/2=Q^2/2C

多電容器並聯計算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn

多電容器串聯計算公式：1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn

三電容器串聯：C=（C1*C2*C3）/（C1*C2+C2*C3+C1*C3）

其中，C、C2、C3……分別為並聯或串聯電路中各電容器的電容。