电子设备设计的元素基础变得越来越复杂。设备被组合成具有给定功能和程序控制的集成电路。但开发基于基本器件：电容器、电阻器、二极管和晶体管。
内容
什么是电容器
以电荷的形式存储电能的装置称为电容器。
物理学中的电量或电荷量以库仑 (C) 为单位。电容以法拉 (F) 为单位测量。
电容量为 1 法拉的单导体是一个半径等于太阳半径 13 倍的金属球。因此，电容器包括至少 2 个导体，它们由电介质隔开。在设备的简单设计中 - 纸。
直流电路中电容器的工作是在通电和断电时进行的，只有在过渡时刻，极板上的电位才会发生变化。
交流电路中的电容器以等于电源电压频率的频率充电。由于连续充电和放电，电流流过元件。更高的频率 - 设备充电更快。
带有电容器的电路的电阻取决于电流的频率。在零直流频率下，电阻值趋于无穷大。随着交流频率的增加，电阻减小。
电容器用在什么地方？
没有电容器，电子、无线电工程和电气设备的运行是不可能的。
在电气工程中，它们用于在启动感应电动机时换相。如果没有相移，可变单相网络中的三相异步电动机将无法运行。
容量为几法拉的电容器 - 电离器，在电动汽车中用作发动机电源。
要了解为什么需要电容器，您需要知道 10-12% 的测量设备是根据外部环境参数变化时电容变化的原理工作的。特殊器件的反应电容用于：
- 通过增加或减少板之间的距离来记录微弱的运动；
- 通过固定电介质电阻的变化来确定湿度；
- 液位测量，当填充时改变元件的容量。
很难想象在没有电容器的情况下如何设计自动化和继电保护。一些保护逻辑考虑了设备充电的多样性。
电容元件用于移动通信设备、无线电和电视设备的电路中。电容器用于：
- 高频和低频放大器；
- 电源;
- 频率滤波器；
- 声音放大器；
- 处理器和其他微电路。
如果您查看电子设备的电路，很容易找到电容器的用途问题的答案。
电容器的工作原理
在直流电路中，正电荷收集在一个板上，负电荷收集在另一个板上。由于相互吸引，粒子被保持在设备中，它们之间的电介质不允许连接。电介质越薄，束缚的电荷越强。
电容器吸收填充容器所需的电量，电流停止。
在电路中具有恒定电压的情况下，该元件会保留电荷，直到电源关闭。然后通过电路中的负载放电。
交流电流以不同的方式流过电容器。振荡周期的前 1/4 是设备充电的时刻。充电电流的幅度呈指数下降，到季度结束时降至零。此时 EMF 达到幅度。
在第二个 ¼ 周期内，EMF 下降，电池开始放电。最初，EMF 和放电电流的降低都很小。它根据相同的指数依赖性增长。到周期结束时，EMF 为零，电流等于幅值。
在振荡周期的第三个 1/4 中，EMF 改变方向，通过零并增加。板上的充电标志是相反的。电流幅度减小并保持方向。此时，电流相位超前电压 90°。
在电感器中，情况正好相反：电压超前电流。在选择电路中使用哪些电路时，此属性首先出现：RC 或 RL。
在循环结束时，在最后 ¼ 振荡时，EMF 降至零，电流达到峰值。
“容量”每个周期放电和充电 2 次，并传导交流电。
这是对过程的理论描述。了解电路中的元件如何直接在设备中工作，电路的电感和电容电阻，其他参与者的参数计算，并考虑到外部环境的影响。
主要特性和性能
用于创建和修复电子设备的电容器参数包括：
- 容量 - C。确定设备持有的电荷量。标称容量的值在外壳上标明。为了创建所需的值，元件并联或串联包含在电路中。运算值与计算值不符。
- 谐振频率 - fр。如果电流的频率大于谐振频率，则元件的电感特性就会出现。这使工作变得困难。为了在电路中提供计算出的功率，在低于谐振值的频率下使用电容器是合理的。
- 额定电压 - Un。为了防止元件击穿，工作电压设置为低于标称电压。参数标注在电容器外壳上。
- 极性。如果连接不正确，则会发生故障和故障。
- 电气绝缘电阻 - Rd。定义设备漏电流。在设备中，零件彼此靠近。在高泄漏电流下，电路中的寄生连接是可能的。这会导致故障。泄漏电流会降低元件的电容特性。
- 温度系数 - TKE。该值决定了设备的电容如何随着环境温度的波动而变化。该参数用于开发在恶劣气候条件下运行的设备。
- 寄生压电效应。某些类型的电容器在变形时会在设备中产生噪声。
电容器的种类和种类
电容元件根据设计中使用的电介质类型进行分类。
纸和金属纸电容器
这些元件用于具有恒定或轻微脉动电压的电路中。设计的简单性导致性能稳定性降低 10-25% 并增加了损耗。
在纸质电容器中，铝箔板将纸隔开。组件被扭曲并放置在圆柱体或长方体形式的外壳中。
设备在-60 ... + 125°C的温度下运行，低压设备的额定电压高达1600 V，高压设备 - 1600 V以上，容量高达数十微法。
在金属纸装置中，在介电纸上涂上一层薄薄的金属而不是箔。这有助于产生更小的元素。通过轻微的击穿，电介质的自我修复是可能的。就绝缘电阻而言，金属纸元件不如纸元件。
电解电容器
产品的设计类似于纸质的。但是在电解槽的制造中，纸是用金属氧化物浸渍的。
在使用无纸电解质的产品中，氧化物沉积在金属电极上。金属氧化物具有单向导电性，这使得器件具有极性。
在某些型号的电解槽中，极板带有凹槽，可增加电极的表面积。板之间的空间中的间隙通过充满电解液而消除。这改善了产品的电容特性。
大容量的电解装置 - 数百微法拉 - 用于滤波器以消除电压纹波。
铝电解
在这种类型的装置中，阳极衬里由铝箔制成。表面涂有金属氧化物 - 一种电介质。阴极衬里是固体或液体电解质，其选择使得箔片上的氧化层在运行过程中得到恢复。自愈电介质延长了元件的使用寿命。
这种设计的电容器需要极性。再次打开时，它将打破外壳。
内部有反序极性组件的设备在两个方向上使用。铝电解槽的电容达到几千微法拉。
钽电解
这种装置的阳极由通过将钽粉加热到+2000℃而获得的多孔结构制成。这种材料看起来像海绵。孔隙率增加了表面积。
使用电化学氧化，在阳极上涂上一层厚达 100 纳米的五氧化二钽。固体电介质由二氧化锰制成。完成的结构被压制成一种化合物——一种特殊的树脂。
钽产品用于 100 kHz 以上的电流频率。在高达 75 V 的工作电压下，可产生高达数百微法拉的电容。
聚合物
电容器使用由固体聚合物制成的电解质，具有许多优点：
- 使用寿命提高到5万小时；
- 加热过程中保存参数；
- 允许电流纹波范围扩大；
- 板和引线的电阻不会分流电容。
电影
这些型号中的电介质是聚四氟乙烯、聚酯、氟塑料或聚丙烯薄膜。
覆盖物 - 薄膜上的箔或金属沉积。该设计用于创建具有增加表面积的多层组件。
微型尺寸的薄膜电容器具有数百微法拉的电容。根据层的位置和接触的结论，制成产品的轴向或径向形状。
在某些型号中，额定电压为 2 kV 或更高。
极性和非极性有什么区别
非极性允许在电路中包含电容器，而不考虑电流的方向。这些元件用于可变电源滤波器、高频放大器。
Polar 产品按照标记进行连接。如果反方向开机，设备会出现故障或无法正常工作。
大容量和小容量的极性和非极性电容器的电介质设计不同。在电解电容器中，如果将氧化物应用于 1 个电极或纸张、薄膜的 1 面，则该元件将具有极性。
交流电路中包括非极性电解电容器模型，其设计中金属氧化物对称地沉积在电介质的两个表面上。
对于极性的，在身体上有一个正极或负极的标记。
什么决定了电容器的电容
电容器在电路中的主要作用和作用是积累电荷，另外一个是防止漏电。
电容器的电容值与介质的介电常数和极板的面积成正比，与电极间的距离成反比。有2个矛盾：
- 为了增加电容，电极需要尽可能厚、宽和长。在这种情况下，设备的尺寸不能增加。
- 为了保持电荷并提供所需的吸引力，板之间的距离被最小化。在这种情况下，不能降低击穿电流。
为了解决冲突，开发人员使用：
- 一对电介质和电极的多层结构；
- 多孔阳极结构；
- 用氧化物和电解质代替纸；
- 元件并联；
- 用介电常数增加的物质填充自由空间。
随着每一项新发明，电容器都变得越来越小。
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