电容器的类型
Types of Capacitor
市场上有各种各样的电容器，每种电容器都有其自身的特性和应用。
可用的电容器类型从用于振荡器或无线电电路中极其微小精密的调谐电容器，到用于高压无功补偿和平滑电路中的大型金属罐电力电容器，种类繁多。
不同类型电容器的比较通常是根据其板间所用的介质材料来进行的。与电阻器类似，也存在可变电容器，可用于射频或“频率调谐”电路中，通过调节其电容量来满足连续可变的需求。
商业化电容器通常由交错的金属箔和浸渍石蜡的纸张或 Mylar 薄片作为介质材料制成。有些电容器呈管状，这是因为金属箔板被卷成圆柱状，以在绝缘介质层间形成紧凑的封装。
小型电容器通常由陶瓷材料制成，然后浸入环氧树脂中进行密封。无论哪种结构，电容器在电子电路中都扮演着重要角色，以下是几种较为“常见”的电容器类型。
介质可变电容器
Dielectric Capacitor
介质可变电容器通常用于需要连续变化电容量的场合，如调谐发射机、接收机和晶体管收音机。可变介质电容器是多极板空气间隙类型，由一组固定板（定子极片）和一组可动板（转子极片）组成，可动板在固定板之间移动。
可动板相对于固定板的位置决定了整体电容量。当两组极片完全啮合时，电容量通常最大。高压型调谐电容器的极板间距较大，气隙击穿电压可达数千伏。
可变电容器符号
Variable Capacitor Symbol
除了连续可变电容器之外，还有一种称为“预置可变电容器”（Trimmer）的可变电容器。这类电容器通常体积很小，可借助小螺丝刀将电容量预先调节到特定值，其电容量非常小，可达 500\text{pF} 或更低，并且为无极性结构。
膜式电容器类型
Film Capacitor Type
膜式电容器是所有电容器中最常见的一大类，其差异主要体现在所用介质材料上。这些介质包括聚酯（Mylar）、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、金属化纸、聚四氟乙烯（Teflon）等。根据具体类型及耐压等级，膜式电容器的电容量范围可从 5\text{pF} 一直到 100\mu\text{F} 不等。膜式电容器的外形和封装样式多种多样，主要包括：
缠绕填充封装（椭圆形 & 圆形）
Wrap & Fill (Oval & Round)
将电容器用塑料胶带紧密缠绕，并在两端注入环氧树脂进行密封。
环氧外壳封装（矩形 & 圆形）
Epoxy Case (Rectangular & Round)
将电容器置于模压塑料壳内，再注入环氧树脂封固。
金属化管壳密封（矩形 & 圆形）
Metal Hermetically Sealed (Rectangular & Round)
将电容器置于金属管或金属罐中，并以环氧树脂密封。
上述所有封装样式均可采用 轴向引线 或 径向引线。
使用聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚四氟乙烯作为介质的膜式电容器，有时也称为“塑料电容器”。塑料薄膜电容器的结构与纸质薄膜电容器相似，只是将介质改为塑料薄膜。与浸渍纸电容器相比，塑料薄膜电容器在高温环境下性能更佳，容差更小，寿命更长且可靠性更高。
下图示例了矩形金属化薄膜电容器和圆柱形薄膜与箔电容器的典型外观。
径向引线式
Radial Lead Type
轴向引线式
Axial Lead Type
薄膜与箔式电容器由长条状金属箔与介质材料层叠后紧密卷绕，再封装在纸管或金属管中。
这种卷绕式薄膜电容器需要使用更厚的介质薄膜，以降低介质被撕裂或刺穿的风险，因此它们更适合较低电容量值和较大的外壳尺寸。
Film Capacitor
金属化箔电容器则是在介质薄膜的两面直接喷镀导电金属薄层，使电容器具有自愈功能，因而可以使用更薄的介质薄膜。这使得在相同电容量下，能够实现更高的电容量值和更小的外壳尺寸。薄膜与箔式电容器通常用于大功率或要求更高精度的场合。
陶瓷电容器
Ceramic Types of Capacitor
陶瓷电容器（Ceramic Capacitors，亦称瓷盘电容器）是将小型瓷质或陶瓷盘的两面涂以银，再将多个这样的瓷盘叠合而成。对于极低电容量的场合，常使用单个直径约为 3\text{–}6\,\mathrm{mm}的陶瓷盘。陶瓷电容器具有高介电常数（High-K），因而能在小体积内获得较高的电容量。
Ceramic Capacitor
它们的电容值随温度变化呈现显著的非线性，因此常被用作去耦（decoupling）或旁路（bypass）电容器；同时，它们属于无极性器件。陶瓷电容器的容量范围一般从几皮法到一两微法，即
但其额定电压通常较低。
陶瓷电容器类型通常在其外壳上印有三位数字编码，以皮法（pF）为单位标识其电容值。通常，前两位数字表示有效数字，第三位数字表示应添加的零的个数。例如：
标记为 “103” 的陶瓷盘电容器表示
10\times10^3\,\mathrm{pF} =10\,000\,\mathrm{pF} =10\,\mathrm{nF}.标记为 “104” 的表示
10\times10^4\,\mathrm{pF} =100\,000\,\mathrm{pF} =100\,\mathrm{nF}.在上图中，数字 “154” 表示
15\times10^4\,\mathrm{pF} =150\,000\,\mathrm{pF} =150\,\mathrm{nF} =0.15\,\mu\mathrm{F}.
有时还会在编码后附加字母以表示容差，例如
电解电容器
Electrolytic Types of Capacitor
电解电容器通常在需要非常大电容量值时使用。此处不使用非常薄的金属薄膜作为电极之一，而是使用以胶状或糊状形式存在的半液体电解质溶液作为第二电极（通常为阴极）。
介质是一层在生产中电化学生长的非常薄的氧化层，其厚度小于 10\,\mu\mathrm{m}。由于该绝缘层非常薄，使得板间距离 d 极小，从而能够在极小的体积内获得很大的电容量。
Electrolytic Capacitor
大多数电解电容器都是极性器件Polarised，即施加到电容器端子的直流电压必须具有正确的极性——正极接正端、负极接负端——否则会击穿氧化绝缘层并导致永久损坏。所有极性电解电容器的负极端均标有“–”符号，使用时必须遵循该极性标记。
电解电容器因其大电容值和体积小巧，通常用于直流电源电路，以减少纹波电压或用于耦合和去耦。其主要缺点是额定电压相对较低，且由于其极性特性，不得用于交流电源。电解电容器一般有两种基本形式：铝电解电容器Aluminium Electrolytic Capacitors和钽电解电容器Tantalum Electrolytic Capacitors。
电解质电容
Electrolytic Capacitor
铝电解电容器类型
Aluminium Electrolytic Types of Capacitor
基本有两种：普通箔式（plain foil）和蚀刻箔式（etched foil）。铝氧化膜的厚度及其高击穿电压使得这类电容器在体积小巧的情况下仍能实现很高的电容量。
阳极氧化 电容器的铝箔通过直流电流进行阳极氧化，该工艺决定了箔板的极性——哪侧为正极，哪侧为负极。
蚀刻箔式与普通箔式的区别 蚀刻箔式在阳极和阴极箔板的铝氧化层上进行化学蚀刻，以增大其表面积和介电常数。与同容量的普通箔式相比，蚀刻箔式可做得更小，但其承受直流电流的能力低于普通箔式。此外，铝电解电容的容差可达 20%。
典型电容量范围
1\,\mu\mathrm{F}\ \text{至}\ 47\,000\,\mu\mathrm{F}.应用场景
蚀刻箔式：耦合、直流隔离和旁路电路
普通箔式：电源平滑（滤波）
自愈特性与极性注意 这类电容属于极性器件，若反向施加电压会破坏氧化绝缘层并导致损坏。电解质具有自愈能力，可在微小损伤时修复氧化膜；但若氧化膜被完全破坏，电容器将短路失效，务必避免反向连接。
钽电解电容器类型
Tantalum Electrolytic Types of Capacitor
钽电解电容和钽珠电容分为湿式（箔式）和干式（固体）两种，其中干式固体钽电容最为常用。
湿式（Wet）钽电解电容实物图
图1为湿式钽电解电容，内部使用非固体电解质液，其能在相同体积下提供更高的“容-压”积（CV），可工作电压可达100V–630V，具有较低的等效串联电阻（ESR）和极低的漏电流。主要用于高能量密度、需长寿命和高可靠性的航空航天及军工领域
固体（Solid）钽电解电容实物图
图2为固体钽电解电容，采用二氧化锰（MnO₂）作为固体电解质，器件体积更小，漏电流更低，电容量随温度和频率变化更小，常用于去耦、滤波和定时电路。与湿式相比，固体钽电容更适合空间受限且需高稳定性的应用场景
结构与介质 固体钽电容以二氧化锰作为第二电极，体积通常小于同容量的铝电解电容。钽氧化物的介电性能优于铝氧化物，因而具有更低的漏电流和更好的电容稳定性。
典型应用 隔离、旁路、去耦、滤波和定时电路。固体钽电容虽然也为极性器件，但比铝电解电容更能耐受反向电压；其额定工作电压较低，适用于交流分量相对于直流偏置较小的场合。
非极性钽电容 有些钽电容以两只相同电容器“负对负”串联，构成非极性电容，可直接用于低压交流电路。
标识与电容量范围 正极通常以极性标记标出；钽珠电容外形为椭圆体。
47\,\mathrm{nF}\ \text{至}\ 470\,\mu\mathrm{F}.
铝电解与钽电解电容器
Aluminium & Tantalum Electrolytic Capacitor
电解电容器由于其低成本和体积小巧而被广泛使用，但有三种简单的方法可以破坏电解电容器：
过电压：过高的电压会导致电流穿过介质层泄漏，最终形成短路。
极性反接：反向电压会破坏氧化绝缘层，导致电容器失效。
过温：过高的温度会使电解质干涸，从而缩短电解电容器的使用寿命。
在下一节关于电容器的教程中，我们将研究一些主要特性，以说明电容器不仅仅是电压和电容量。
附录
电力电容器
电力电容器是专为电力系统中的无功功率补偿和功率因数校正而设计的特殊类型电容器。与电子电路中的小功率电容不同，它们必须承受高达数千伏的电压和大电流冲击，同时在长期运行中保持极低的损耗与高可靠性。
首先，电力电容器的介质通常选用金属化聚丙烯薄膜或特种绝缘油浸介质。干式金属化薄膜电容器以卷绕成形的金属化聚丙烯薄膜为介质，具备自愈能力：当局部击穿发生时，金属化层自动蒸发隔离故障点，保证其余部分继续正常运行；典型额定电压有 0.4\,\mathrm{kV}、6\,\mathrm{kV}、10\,\mathrm{kV} 等，多用于中低压无功补偿。油浸式电容器则将卷绕体浸泡在特种绝缘油中，利用油的绝缘和热传导特性进一步降低介质损耗与温升，适用于更高电压等级及更苛刻的环境。
其次，在容量设计上，单元容量一般从几 kvar（千乏）到数百 kvar 不等；为满足不同工况，常将若干电容器单元并联，以精细调节无功补偿量。其功率因数损耗（tan δ）在额定电压与工频条件下通常要求低于 0.5％。
最后，电力电容器在并联于配电网络后，可显著提升系统功率因数至 0.95 ～ 0.98，减少网络无功损耗和电压波动；配合抗谐滤波电抗器（APF）使用，还能抑制谐波电流对电容器的过热损害。为了确保长期可靠运行，安装时需配置温度监测与过压保护装置，并定期检查绝缘和介质损耗变化。
通过上述设计与应用，电力电容器不仅实现了大容量、低损耗、高自愈的技术要求，也成为提高电能质量、降低输变电损耗的重要元件。
在无功功率补偿中，电力电容器常以无功功率 Q 的单位——乏（VAR）来标称容量，而电容值 C 则以法拉（F）表示。二者的关系由电容器的无功功率公式给出：
Q = V^2 \,\omega\, C \quad\Longrightarrow\quad C = \frac{Q}{V^2\,\omega}
其中
Q：无功功率（单位 VAR）
V：电容器两端的线电压（单位 V）
\omega = 2\pi f：电网角频率（单位 \mathrm{rad/s}）， f 通常取 50 Hz 或 60 Hz
电解质电容去耦
耦合（Coupling）与去耦（Decoupling）的原理
一、直流耦合（DC Coupling）
原理：信号源与后级电路直接相连，不使用任何隔直元件，所有频率成分（包括直流分量）都能不受衰减地传输。
优点：传递完整的信号波形与直流偏置，电路结构简单。
缺点：前级的直流偏置会直接作用到后级，若两级直流工作点不匹配，可能导致饱和或失真。
二、交流耦合（AC Coupling）
原理：在信号路径中串联一个电容器，利用电容对直流的“开路”特性将直流分量隔断，只允许交流信号通过。
原理示意图：
---[前级信号]–––‖C‖–––[后级信号]---电抗公式：
X_C = \frac{1}{2\pi f C}当 f\to0（直流）时， X_C\to\infty，信号被阻断；
当 f 足够高时， X_C 足够小，信号几乎不衰减地通过。
设计要点：
C \ge \frac{1}{2\pi f_{\min} \, R_{\rm in}}其中 f_{\min} 为最低工作频率， R_{\rm in} 为后级输入电阻。
三、电源去耦（Power Decoupling）
原理：将电解或陶瓷电容并联在直流电源与地之间，利用电容对高频信号的“短路”作用，将电源线上叠加的噪声或负载瞬态电流旁路到地，为负载电路提供一个低阻抗的、更加“干净”的直流电源。
等效电路：
VCC───[R_source]───+───负载 │ C_decouple │ GND其中电源线路阻抗与去耦电容一起构成一个低通滤波器，对高频噪声有良好抑制效果。
典型配置：
大容量电解电容（1–100 μF）：抑制低频纹波（10 Hz–10 kHz）；
小容量陶瓷电容（0.01–0.1 μF）：抑制高频噪声（100 kHz–100 MHz）； 两者常并联使用，互补覆盖宽频带。
布局要点：
去耦电容应紧贴电源引脚，走线长度应尽量短（≤ 5 mm）；
保持良好地平面，避免过多过孔引入寄生电感。
单词表
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