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电容器结构特性及分类解析方案类别：电源技术 电容器是最基础和重要的电子元件，由两块导体夹着一块绝缘体构成的电子元件。电容器作为三大基本元器件之一，重要作用就是储能和滤波，此外尚有隔直、旁路、耦合、整流、调谐、能量转换等功能;根据记录整机故障因素中，由电容器选择和应用方面的因素导致的故障约占电容器总失效率的5585%;电容器自身质量导致的失效约占1545%。因此，在电子产品中做好电容器的选择和应用，是保证产品质量和可靠性的基础。 2 电容器的结构和特性 电容器的分类 电容器的种类按介质分有：无机介质电容器、有机介质电容器、电解电容器等;按结构分有：固定电容器、可变电容器和微调电容器三大类。不同介质的电容，在结构、成本、特性、用途等都大不相同。 常用电容器的结构和特性 铝电解电容器 内装液体电解质，外裹铝皮;外表做负极，内插铝带做正极。特点是体积小、容量大、可耐受大的脉动电流，但容量误差大、泄漏电流大、损耗大，稳定性差。 钽电解电容器 钽电容是由稀有金属钽加工而成，钽电容最大的优势是没有寿命限制，由于所有的材质都是固体材料，此外有高CV 值、体积小、性能稳定、绝缘电阻高、温度性能好，适于用在规定较高的电子设备中。 陶瓷电容器 用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。特点是体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻大，但容量小。 云母电容器 用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。特点是介质损耗小、绝缘电阻大、但温度系数小。 纸介电容器 用金属箔做电极，中间夹极薄的电容纸，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大，但是固有电感和损耗比较大。 薄膜电容器 结构同纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容介质常数较高、体积小、容量大、稳定性较好、频率特性好、介电损耗小，不能做成大的容量，耐热能力差。而聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大。 金属化纸介电容器 结构与纸介电容器同，由金属膜代替金属箔，体积小、容量大。 油浸纸介电容器 它是把纸介电容浸在通过特别解决的油里，增强耐压。特点是电容量大、耐压高、但体积大。 超电容 实质上由两个极板和一块悬挂在电解液中的隔板组成。特点是容量特大，可以达成650F3000F 的电容值。重要应用于稳定直流总线电压。可作为充电电池应用。 3 电容器的重要特性参数 电容重要特性参数 标称电容量 标志在电容器上的电容量。但电容器实际电容量与标称电容量是有偏差的，精度等级与允许误差有相应关系。一般电容器常用、级，电解电容器用、级，根据用途选取。电解电容器的容值，取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗，随着工作频率、温度、电压以及测量方法的变化，容值将有变化。 额定电压 在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压的有效值，假如工作电压超过电容器的耐压，电容器将被击穿，导致损坏。在实际中，随着温度的升高，耐压值将变低。 绝缘电阻 直流电压加在电容上，产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时，重要取决于电容的表面状态;容量0.1F 时，重要取决于介质。绝缘电阻越大越好。 损耗 电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容金属部分的电阻等有关。 频率特性 随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。当电容工作在谐振频率以下时，表现为容性，当超过其谐振频率，表现为感性，此时就不是一个电容而是一个电感了。所以一定要避免电容工作于谐振频率以上。 电容器选择常用的几个参数 温度系数，也就是电容值随温度变化的范围。 损耗因数，由于电容器的泄漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感，这三项指标几乎总是很难分开，所以许多电容器制造厂家将它们合并成一项指标，称作损耗因数，重要用来描述电容器的无效限度。损耗因数定义为电容器每周期损耗能量与储存能量之比。又称为损耗角正切。 Q值，又称为品质因数，是损耗因数的倒数。一般电容的手册中会标注Q或损耗因数。 介电常数K，电容的不同重要是填充介质的不同，介电常数的大小关系电容的体积和介质吸取不同，介电常数大，在较小的体积上就可以集成很大的容量，但介质吸取就很严重。 4 电容器选用方法 电容选择考虑原则 要留足余量, 不能勉强运用, 否则将导致不必要的损坏.重要考虑以下几点： 应根据电路规定选择电容器的类型; 合理拟定电容器的电容量及允许偏差; 选用电容器的工作电压应符合电路规定; 优先选用绝缘电阻大、介质损耗小、漏电流小的电容器; 应根据电容器工作环境选择电容器。 电容器在电路中的常规选用 不同电路条件电容器类型的选择 对于规定不高的低频电路和直流电路，一般可选用纸介电容器，也可选用低频瓷介电容器。在高频电路中，当电气性能规定较高时，可选用云母电容器、高频瓷介电容器或穿心瓷介电容器。在规定较高的中频及低频电路中，可选用塑料薄膜电容器。在电源滤波、去耦电路中，一般可选用铝电解电容器。对于规定可靠性高、稳定性高的电路，应选用云母电容器、漆膜电容器或钽电解电容器。对于高压电路，应选用高压瓷介电容器或其他类型的高压电容器。对于调谐电路，应选用可变电容器及微调电容器。 不同电路条件电容器容量的选择 在低频的耦合及去耦电路中，一般对电容器的电容量规定不太严格，只要按计算值选取稍大一些的电容量便可以了。在定期电路、振荡回路及音调控制等电路中，对电容器的电容量规定较为严格，因此选取电容量的标称值应尽量与计算的电容值相一致或尽量接近，应尽量选精度高的电容器。在一些特殊的电路中，往往对电容器的电容量规定非常精确，此时应选用允许偏差在0.1%0.5%范围内的高精度电容器。 耐压有较高规定场合电容器的选择 一般情况下，选用电容器的额定电压应是实际工作电压的(1.21.3)倍。对于工作环境温度较高或稳定性较差的电路，选用电容器的额定电压应考虑降额使用。电容器的额定电压一般是指直流电压，若要用于交流电路，应根据电容器的特性及规格选用;若要用于脉动电路，则应按交、直流分量总和不得超过电容器的额定电压来选用。 环境有较高规定的场合电容器的选择 (a)在高温条件下使用的电容器应选用工作温度高的电容器。 (b)在潮湿环境中工作的电路，应选用抗湿性好的密封电容器。 (c)在低温条件下使用的电容器，应选用耐寒的电容器。这对电解电容器来说尤为重要，由于普通的电解电容器在低温条件下会使电解液结冰而失效。 (d)选用电容器时应考虑安装现场的规定。电容器的外形有很多种，选用时应根据实际情况来选择电容器的形状及引脚尺寸。 常见电路电容器的一般选择(但要考虑电容的性能参数与使用环境的条件密切相关) (a)高频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器。 (b)低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。 (c)滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。 (d)调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。 (e)高频耦合：陶瓷电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器。 (f)低频耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。 焊接时，减少使用活性高、酸性强的助焊剂，用免清洗助焊剂，注意焊接条件。电容器结构特性及分类解析方案发布: 2023-3-20 14:45 | 作者: | 来源: 元器件交易网 | 查看: 76次 TAG: 元器件 可靠性 大 电容器 绝缘体 1 前言电容器是最基础和重要的电子元件，由两块导体夹着一块绝缘体构成的电子元件。电容器作为三大基本元器件之一，重要作用就是储能和滤波，此外尚有隔直、旁路、耦合、整流、调谐、能量转换等功能;根据记录整机故障因素中，由电容器选择和应用方面的因素导致的故障约占电容器总失效率的5585%;电容器自身质量导致的失效约占1545%。因此，在电子产品中做好电容器的选择和应用，是保证产品质量和可靠性的基础。2 电容器的结构和特性电容器的分类电容器的种类按介质分有：无机介质电容器、有机介质电容器、电解电容器等;按结构分有：固定电容器、可变电容器和微调电容器三大类。不同介质的电容，在结构、成本、特性、用途等都大不相同。常用电容器的结构和特性 铝电解电容器内装液体电解质，外裹铝皮;外表做负极，内插铝带做正极。特点是体积小、容量大、可耐受大的脉动电流，但容量误差大、泄漏电流大、损耗大，稳定性差。 钽电解电容器钽电容是由稀有金属钽加工而成，钽电容最大的优势是没有寿命限制，由于所有的材质都是固体材料，此外有高CV 值、体积小、性能稳定、绝缘电阻高、温度性能好，适于用在规定较高的电子设备中。 陶瓷电容器用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。特点是体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻大，但容量小。 云母电容器用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。特点是介质损耗小、绝缘电阻大、但温度系数小。 纸介电容器用金属箔做电极，中间夹极薄的电容纸，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大，但是固有电感和损耗比较大。薄膜电容器结构同纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容介质常数较高、体积小、容量大、稳定性较好、频率特性好、介电损耗小，不能做成大的容量，耐热能力差。而聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大。 金属化纸介电容器结构与纸介电容器同，由金属膜代替金属箔，体积小、容量大。油浸纸介电容器它是把纸介电容浸在通过特别解决的油里，增强耐压。特点是电容量大、耐压高、但体积大。超电容实质上由两个极板和一块悬挂在电解液中的隔板组成。特点是容量特大，可以达成650F3000F 的电容值。重要应用于稳定直流总线电压。可作为充电电池应用。3 电容器的重要特性参数电容重要特性参数 标称电容量标志在电容器上的电容量。但电容器实际电容量与标称电容量是有偏差的，精度等级与允许误差有相应关系。一般电容器常用、级，电解电容器用、级，根据用途选取。电解电容器的容值，取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗，随着工作频率、温度、电压以及测量方法的变化，容值将有变化。额定电压在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压的有效值，假如工作电压超过电容器的耐压，电容器将被击穿，导致损坏。在实际中，随着温度的升高，耐压值将变低。绝缘电阻直流电压加在电容上，产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时，重要取决于电容的表面状态;容量0.1F 时，重要取决于介质。绝缘电阻越大越好。损耗电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容金属部分的电阻等有关。频率特性随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。当电容工作在谐振频率以下时，表现为容性，当超过其谐振频率，表现为感性，此时就不是一个电容而是一个电感了。所以一定要避免电容工作于谐振频率以上。电容器选择常用的几个参数温度系数，也就是电容值随温度变化的范围。损耗因数，由于电容器的泄漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感，这三项指标几乎总是很难分开，所以许多电容器制造厂家将它们合并成一项指标，称作损耗因数，重要用来描述电容器的无效限度。损耗因数定义为电容器每周期损耗能量与储存能量之比。又称为损耗角正切。Q值，又称为品质因数，是损耗因数的倒数。一般电容的手册中会标注Q或损耗因数。介电常数K，电容的不同重要是填充介质的不同，介电常数的大小关系电容的体积和介质吸取不同，介电常数大，在较小的体积上就可以集成很大的容量，但介质吸取就很严重。4 电容器选用方法电容选择考虑原则要留足余量, 不能勉强运用, 否则将导致不必要的损坏.重要考虑以下几点：应根据电路规定选择电容器的类型;合理拟定电容器的电容量及允许偏差;选用电容器的工作电压应符合电路规定;优先选用绝缘电阻大、介质损耗小、漏电流小的电容器;应根据电容器工作环境选择电容器。电容器在电路中的常规选用不同电路条件电容器类型的选择对于规定不高的低频电路和直流电路，一般可选用纸介电容器，也可选用低频瓷介电容器。在高频电路中，当电气性能规定较高时，可选用云母电容器、高频瓷介电容器或穿心瓷介电容器。在规定较高的中频及低频电路中，可选用塑料薄膜电容器。在电源滤波、去耦电路中，一般可选用铝电解电容器。对于规定可靠性高、稳定性高的电路，应选用云母电容器、漆膜电容器或钽电解电容器。对于高压电路，应选用高压瓷介电容器或其他类型的高压电容器。对于调谐电路，应选用可变电容器及微调电容器。不同电路条件电容器容量的选择在低频的耦合及去耦电路中，一般对电容器的电容量规定不太严格，只要按计算值选取稍大一些的电容量便可以了。在定期电路、振荡回路及音调控制等电路中，对电容器的电容量规定较为严格，因此选取电容量的标称值应尽量与计算的电容值相一致或尽量接近，应尽量选精度高的电容器。在一些特殊的电路中，往往对电容器的电容量规定非常精确，此时应选用允许偏差在0.1%0.5%范围内的高精度电容器。耐压有较高规定场合电容器的选择一般情况下，选用电容器的额定电压应是实际工作电压的(1.21.3)倍。对于工作环境温度较高或稳定性较差的电路，选用电容器的额定电压应考虑降额使用。电容器的额定电压一般是指直流电压，若要用于交流电路，应根据电容器的特性及规格选用;若要用于脉动电路，则应按交、直流分量总和不得超过电容器的额定电压来选用。环境有较高规定的场合电容器的选择(a)在高温条件下使用的电容器应选用工作温度高的电容器。(b)在潮湿环境中工作的电路，应选用抗湿性好的密封电容器。(c)在低温条件下使用的电容器，应选用耐寒的电容器。这对电解电容器来说尤为重要，由于普通的电解电容器在低温条件下会使电解液结冰而失效。(d)选用电容器时应考虑安装现场的规定。电容器的外形有很多种，选用时应根据实际情况来选择电容器的形状及引脚尺寸。常见电路电容器的一般选择(但要考虑电容的性能参数与使用环境的条件密切相关)(a)高频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器。(b)低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。(c)滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。(d)调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。(e)高频耦合：陶瓷电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器。(f)低频耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。焊接时，减少使用活性高、酸性强的助焊剂，用免清洗助焊剂，注意焊接条件。5 结束语本文介绍了电容器的特性和选用，只有根据选择原则操作，从整机所使用的环境条件、电性能规定、体积重量、可靠性规定及成本综合权衡，才干做到对的合理的选择和应用电解电容器，才干保证电子产品的质量和可靠性。电容的作用及其特点1 什么是电容？电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电， 当然尚有整流、振荡以及其它的作用。此外电容的结构非常简朴，重要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，就像三明治同样，所以电容类型重要是由电极和绝缘介质决定的。电容是电子设备中最基础也是最重要的元件之一。电容的产量占全球电子元器件产品（其它的尚有电阻、电感等）中的40%以上。基本上所有的电子设备，小到闪盘、数码相机，大到航天飞机、火箭中都可以见到它的身影。作为一种最基本的电子元器件，电容对于电子设备来说就象食品对于人同样不可缺少。电容既不产生也不消耗能量，是储能元件。电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件；在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的重要元件。电容的用途非常多，重要有如下几种：（1）滤波作用在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，运用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容。由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001-0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。汹涌的河水流入到湖泊中，再让它流出来，那就显得安静而柔和了。电容就是充当了湖泊的作用。让电流更纯净没有杂波。（2）耦合作用作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点互相影响，常采用电容藕合。为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。（3）隔直通交电容器重要用于交流电路及脉冲电路中，在直流电路中电容器一般起隔断直流的作用。（4）旁路（去耦）为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。在接地线上，为什么有的也要通过电容后再接地？在直流电路中是抗干扰，把干扰脉冲通过电容接地（在这的次要作用是隔直-电路中的电位关系）；交流电路中也有这样通过电容接地的，一般容量较小，也是抗干扰和电位隔离作用。（5）补尝功率因数在工业上使用的负载重要是电动机感性负载，要并电容这容性负载才干使电网平衡。由于在电容上建立电压一方面需要有个充电过程，随着充电过程，电容上的电压逐步提高，这样就会先有电流，后建立电压的过程，通常我们叫电流超前电压90度（电容电流回路中无电阻和电感元件时，叫纯电容电路）。电动机、变压器等有线圈的电感电路，因通过电感的电流不能突变的因素，它与电容正好相反，需要先在线圈两端建立电压，后才有电流（电感电流回路中无电阻和电容时，叫纯电感电路），纯电感电路的电流滞后电压90度。由于功率是电压乘以电流，当电压与电流不同时产生时（如：当电容器上的电压最大时，电已充满，电流为0；电感上先有电压时，电感电流也为0），这样，得到的乘积（功率）也为0！这就是无功。那么，电容的电压与电流之间的关系正好与电感的电压与电流的关系相反，就用电容来补偿电感产生的无功，这就是无功补偿的原理。（6）温度补偿针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。（7）计时电容器与电阻器配合使用，拟定电路的时间常数。（8）调谐对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。（9）整流在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。（10）储能储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。2 电容的种类电容的国际单位名称是法拉，用符号F表达。工程上多采用微法（F）或皮法（pF） 。它们之间关系是：1F=10-6F； 1pF=10-6F刚才我们说过，电容就是两块导体（阴极和阳极）中间夹着一块绝缘体（介质）构成的电子元件。电容的种类一方面要按照介质种类来分。这当中可分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。不同介质的电容，在结构、成本、特性、用途方面都大不相同。陶瓷电容常用在超高频器件例如GPU上双电层电容器：这种电容的电容量特别大，可以达成几百F（1F=106F）。因此这种电容可以做UPS的电池用，作用是储存电能。说句题外话，假如把地球算做一个孤立导体的话，那么它的容量只有700f，还不如主板上用的一个铝电容。纸介电容是由两层正负锡箔电极和一层夹在锡箔中间的绝缘蜡纸组成，并拆叠成扁体长方形。额定电压一般在63V250V之间，容量较小，基本上是pF（皮法）数量级。现代纸介电容由于采用了硬塑外壳和树脂密封包装，不易老化，又由于它们基本工作在低压区，且耐压值相对较高，所以损坏的也许性较小。万一遭到电损坏，一般症状为电容外表发热。瓷介电容是在一块瓷片的两边涂上金属电极而成，普遍为扁圆形。其电容量较小，都在pF（皮微法）数量级。又由于绝缘介质是较厚瓷片，所以额定电压一般在13kV左右，很难会被电损坏，一般只会出现机械破损。在计算机系统中应用很少，每个电路板中分别只有24枚左右。电解电容的结构与纸介电容相似，不同的是作为电极的两种金属箔不同（所以在电解电容上有正负极之分，且一般只标明负极），两电极金属箔与纸介质卷成圆柱形后，装在盛有电解液的圆形铝桶中封闭起来。因此，如若电容器漏电，就容易引起电解液发热，从而出现外壳鼓起或爆裂现象。电解电容都是圆柱形（图1），体积大而容量大，在电容器上所标明的参数一般有电容量（单位：微法）、额定电压（单位：伏特），以及最高工作温度（单位：）。其中，耐压值一般在几伏特几百伏特之间，容量一般在几微法几千微法之间，最高工作温度一般为85105。指明电解电容的最高工作温度，就是针对其电解液受热后易膨胀这一特点的。所以，电解电容出现外壳鼓起或爆裂，并非只有漏电才出现，工作环境温度过高同样也会出现。由于主板、显卡等产品使用的基本都是电解电容，因此这是我们要讲的重点。大家熟悉的铝电容，钽电容其实都是电解电容。假如说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话，那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。我国电解电容年产量300亿只，且年平均增长率高达30%，占全球电解电容产量的1/3以上。在台企中，YAGEO电容（即国巨电容）是当之无愧的“龙头”，而国内知名公司如风华电容、三环电容的发展也相称惹人注目，可见电容产业的欣欣向荣景象。3 电解电容的性能特点特点一：单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。特点二：额定的容量可以做到非常大，可以容易做到几万F甚至几F（但不能和双电层电容相比）。特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，由于电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。目前，新型的电解电容发展的非常快，某些产品的性能已达成无机电容器的水准，电解电容正在替换某些无机和有机介质电容器。电解电容的使用范围相称广泛，基本上，有电源的设备都会使用到电解电容。例如通讯产品，数码产品，汽车上音响、发动机、ABS、GPS、电子喷油系统以及几乎所有的家用电器。由于技术的进步，如今在小型化规定较高的军用电子对抗设备中也开始广泛使用电解电容。阴阳极透析电解电容1 从铝电容到钽电容 透过阳极看电解电容电解电容的分类，传统的方法都是按阳极材质，比如说铝或者钽。所以，电解电容按阳极分，为以下几种：（1）铝电解电容不管是SMT贴片工艺的（上图左，就是大家说的“贴片电容”，辨认方式是底坐有黑色橡胶），还是直插式的，或者有塑料表皮的（上图右就是直插式有塑料表皮的，这个被很多人认为是“电解电容”），只要它们的阳极材质是铝，那么他们就都叫做铝电解电容。电容的封装方式和电容的品质自身并无直接联系，电容的性能只取决于具体型号。紫色的是SANYO OSCON TCNQ系列高档电容，采用直插封装（2）钽电解电容阳极由钽构成，就是那种我们在显卡上一见到就会惊呼“这个显卡做工真不错！”的那种黄色或黑色小颗粒。目前很多钽电解电容都用贴片式安装，其外壳一般由树脂封装（采用同样封装的也也许是铝电解电容）。但是，钽电容的阴极也是电解质，它也是电解电容的一种。需要提及的是，铝电解电容和钽电解电容不是由封装形式决定的。像上图的黄色与黑色小方块，通常我们认为其是钽电解电容，但实际其阳极也有也许是铝，也就是说它们也有也许是铝电容而不是钽电容。是否有橡胶底坐，是判断SMT贴片与直插封装的重要依据（3）铌电解电容这种电容如今已经用的比少，所以就不多介绍了。以往传统的见解是钽电容性能比铝电容好，由于钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽，它的介电能力（通常用表达）比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下，钽电容的体积能比铝电容做得更小。（电解电容的电容量取决于介质的介电能力和体积，在容量一定的情况下，介电能力越高，体积就可以做得越小，反之，体积就需要做得越大）再加上钽的性质比较稳定，所以通常认为钽电容性能比铝电容好。但这种凭阳极判断电容性能的方法已通过时了，目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极，而在于电解质，也就是阴极。由于不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容，其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于电解质的不同，性能可以差距很大，总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。2 从诺贝尔奖到NV40显卡 透过阴极看电解电容现在我们来了解一下电容的阴极。阴极材料是电容的另一个极板，阴极也就是电容的电解质。电容的阴极目前基本有如下几种：（1）电解液电解液是最传统的电解质，电解液是由GAMMA丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质通过加热得到的。我们所见到的普通意义上的铝电解电容的阴极，都是这种电解液。使用电解液做阴极有不少好处。一方面在于液体与介质的接触面积较大，这样对提高电容量有帮助。另一方面是使用电解液制造的电解电容，最高能耐260度的高温，这样就可以通过波峰焊（波峰焊是SMT贴片安装的一道重要工序），同时耐压性也比较强。此外，使用电解液做阴极的电解电容，当介质被击穿后，只要击穿电流不连续，那么电容可以自愈。但电解液也有其局限性之处。一方面是在高温环境下容易挥发、渗漏，对寿命和稳定性影响很大，在高温高压下电解液尚有也许瞬间汽化，体积增大引起爆炸（就是我们常说的爆浆）；另一方面是电解液所采用的离子导电法其导电率很低，只有0.01S（电导率，欧姆的倒数）/CM，这导致电容的ESR值（等效串联电阻）特别高。铝电解液电容爆浆传统铝电解液电容都有防爆槽，这是为了让压力容易被释放，不会发生更大的爆炸。但某些产品为了节约成本省去了防爆槽的工序。（2）二氧化锰二氧化锰是钽电容所使用的阴极材料。二氧化锰是固体，传导方式为电子导电，导电率是电解液离子导电的十倍（0.1S/CM），所以ESR比电解液低。所以，传统上大家觉得钽电容比铝电容好得多，同时固体电解质也没有泄露的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好，能耐的瞬间温度在500度左右。二氧化锰的缺陷在于在极性接反的情况下容易产生高温，在高温环境下释放出氧气，同时五氧化二钽介质层发生晶质变化，变脆产生裂缝，氧气沿着裂缝和钽粉混合发生爆炸。此外这种阴极材料的价格也比较贵。传统上认为钽电容比铝电容性能好 重要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。假如把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰， 那么它的性能其实也能提高不少。（3）革命性的阴极-TCNQTCNQ是一种有机半导体，是一种络合盐。TCNQ在电容方面的应用，是在90年代中后期才出现的，它的出现代表着电解电容技术革命的开始。TCNQ是一种有机半导体，因此使用TCNQ的电容也叫做有机半导体电容，例如初期的三洋OSCON产品。TCNQ的出现，使电解电容的性能可以直接挑战传统陶瓷电容霸占的很多领域，使电解电容的工作频率由以前的20KHZ直接上升到了1MHZ。TCNQ的出现，使过去按照阳极划分电解电容性能的方法也过时了。由于即使是阳极为铝的铝电解电容，假如使用了TCNQ作为阴极材质的话，其性能照样比传统钽电容（钽+二氧化锰）好得多。TCNQ的导电方式也是电子导电，其导电率为1S/CM，是电解液的100倍，二氧化锰的10倍。紫色为TCNQ电容（SANYO）使用TCNQ作为阴极的有机半导体电容，其性能非常稳定，也比较便宜。但是它的热阻性能不好，其熔解温度只有230 -240摄氏度 ，所以有机半导体电容一般很少用SMT贴片工艺制造，由于无法通过波峰焊工艺，所以我们看到的有机半导体电容基本都是插件式安装的。TCNQ尚有一个局限性之处就是对环境的污染。由于TCNQ是一种氰化物，在高温时容易挥发出剧毒的氰气，因此在生产和使用中会有限制。3 阴极的革命 固体聚合物导体假如说TCNQ是电解电容革命的开始的话，那么真正的革命的主角当属PPY（聚吡咯）以及PEDT这类固体聚合物导体。SANYO OSCON SVP系列铝固体聚合物导体电容70年代末人们发现，使用搀杂法可以获得优良的导电聚合物材料，从而引发了一场聚合物导体的技术革命。1985年，日本初次开发了聚吡咯膜，假如使用复合法的话，可以使其导电率达成铜和银的水平，但它又不是金属而相称于工程塑料，附着性比金属好，同时价格也比铜和银低很多，此外，在受力情况下，其导电率还会产生变化（其特性很像人的神经系统）。这无疑是电容研发者梦寐以求的阴极材质。2023年，美国人由于发明了大规模制造PPY聚吡咯膜的方法，而获得了当年的诺贝尔化学奖，其重要性可见一斑。聚吡咯的用途非常广泛，从隐形战斗机到人工手，以及显示器和电池、电容等等。聚吡咯的研发实力，可以反映出一个国家的化学水平，而我国的西安交通大学和成都电子科技大学在这方面比较突出。三洋CVEX 固体聚合物导体+电解液混合电容 注意防爆槽使用PPY聚吡咯和PEDT做为阴极材料的电容，叫做固体聚合物导体电容。其电导率可以达成100S/CM，这是TCNQ盐的100倍，是电解液的10000倍，同时也没有污染。固体聚合物导体电容的温度特性也比较好，可以忍耐300度以上的高温，因此可以使用SMT贴片工艺安装，也适合大规模生产。固体聚合物导体电容的安全性较好，当碰到高温的时候，电解质只是熔化而不会产生爆炸，因此它不像普通铝电解液电容那样开有防爆槽（三洋有一种CVEX电容，阴极为固体聚合物导体加电解液的混合型，因此也有防爆槽）。固体聚合物导体电容的缺陷在于其价格相对偏高，同时耐电压性能不强。GF 6800U使用的CHEMICON PS/16V电容 无防爆槽GF 6800 Ultra显卡，在NVIDIA公版上就使用了CHEMICON PS/16V固体聚合物导体电容。和使用电解液为阴极的电容相比，16V的确不算什么。但是在16伏特电压下，它的ESR性能不是一般的电解液电容所能达成的，因此才被应用到GF 6800 Ultra这样的顶级显卡上。使用不同的阳极和阴极材料可以组合成多种规格的电解电容。例如钽电解电容也可以使用固体聚合物导体做为阴极，而铝电解电容既可以使用电解液，也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等。现在新型的钽电容也采用了PPY和PEDT这类固体聚合物导体做阴极，因此性能进步很多，也没有以往二氧化锰阴极易爆炸的危险。如今最佳的钽聚合物电容的ESR可以达成5毫欧姆。这类性能高、体积小的钽聚合物电容一般使用手机、数码相机等一些对体积规定较高的设备上。无论是插件还是贴片式的安装工艺，电容自身都是直立于PCB的，主线的区别方式是SMT贴片工艺安装的电容，有黑色的橡胶底座。SMT的好处重要在于生产方面，其自动化限度高，精度也高，在运送途中不像插件式那样容易受损。但是SMT贴片工艺安装，需要波峰焊工艺解决，电容通过高温之后也许会影响性能，特别是阴极采用电解液的电容，通过高温后电解液也许会干枯。插件工艺的安装成本低，因此在同样成本下，电容自身的性能可以更好一些。由于欧美工厂的机械成本低而人工比较贵，所以大部分倾向于SMT贴片制造。而国内工厂的人工较便宜，所以厂商更乐意使用插件式安装。在性能方面，插件式电容对频率的适应性差一些，但是不到500MHz以上的频率是很难体现出差异的。主板上的电容大多有“皮”有塑料外皮的电容和没有外皮的铝壳电容，性质上有什么区别吗？为什么主板上大都使用前者？新款主板开始使用铝聚合物高档电容所有的直立式电容都是铝壳电容。只但是有一部分电容外面包了PVC薄膜，这样对温度的适应性会好一点，但是这样做会污染环境，所以现在的电容都很少使用了。从成本上将，有塑料外皮的电容对铝壳规定低，成本会低一些。主板产品由于面积大，可以用稳压电源，这样开关频率相对较低，所以没必要太好的电容，而显卡由于面积小，对电容规定就高。现在电容品牌众多的今天，国产电容依旧以高性价比占据大部分市场，如三环电容、风华电容，以及台企巨头YAGEO电容（即国巨电容），但是现在很多新款主板也开始用比较高档的电容了，如进口国外电容TDK电容、SAMSUNG电容和MURATA电容等。