瓷介电容器的基本性能参数简单介绍

电容量（CR）

电容器存贮电荷的能力，单位为法拉（F），微法（uF）或皮法（pF）。

1F = 10³mF = 10⁶μF = 10⁹nF = 10¹²pF

标称电容量以皮法拉（pF）为单位，用三位数字表示：

第1、2位数代表电容量的有效值数，第3位代表有效值后零的个数。如104代表10×10⁴pF；如果电容量小于10pF，则用R替代小数点，如9R1代表9.1pF。

依据GB/T2471-1995《电阻器和电容器优先数系》相关要求，对电容器的标称电容量的选择，除特殊要求以外，尽量符合E3、E6、E12和E24系列（见下表，以及表中所列数值再乘以10的n次方，其中n为正或负整数）

表1 电容器标称容量优先系列编码

 

 从功能应用选择讨论

 

No.1

讨论：设计师如何选取瓷介电容器标称容量代码？

 2类瓷介电容器根据旁路、滤波等用途优先推荐E3,最多E6系列，设计师选用101、102、103、104、105、106等代码的电容器最多。

1类瓷介电容器根据调谐、计时、高频耦合、振荡等电路，需要容量精确性，推荐选用E24系列。

电容量允许偏差指电容器实际电容量相对标称电容量可允许的最大偏差，电容量的最大允许偏差及其表示符号如下表：

表2 电容器标称容量允许偏差

No.2

讨论：设计师如何选择瓷介电容器标称容量允许偏差？

2类瓷介电容器根据旁路、滤波等用途，以及2类瓷介电容器的固有老化特性，推荐选择K及M精度的电容器，针对CR≥10μF的电容器推荐选择M精度。

1类瓷介电容器根据调谐、计时、高频耦合、振荡等电路，需要容量精确性，推荐选用J精度（或C精度），在微波匹配时需要精确容量时，也可以选用B、F、G等更高精度。

损耗角正切（tgδ）

损耗角正切是在规定频率的正弦电压下，消耗在电阻上的有功功率和贮存在电容器中的无功功率的比值（见图1）。

图1  损耗角正切示意图

在外加电压作用下，单位时间内因发热而消耗的能量，叫电容器的损耗。理想的电容器把从电源中得到的能量，全部贮存在电容器有介质中，不发生任何形式的能量消耗，事实上电容器在外加电压的作用下是要消耗能量的，介质漏电流，缓慢极化（电偶极矩在电场作用下发生偏转），内外电极金属部位的等效电阻都会消耗一部分能量，形成电容器的损耗。过高的电容器损耗会产生热量使电容器温度升高，造成电路工作状态不稳定，加速电容器的老化。介质损耗同电容量一样，在实际使用中同温度、工作频率、电容器两端所加的电压有很大的关系。

绝缘电阻（Rj）

电容器的漏电流是陶瓷介质中体内漏电流与芯片表面的漏电流两部分组成。我们把加在介质两端的电压和漏电流之比称之为介质的绝缘电阻。理想电容的绝缘阻抗无限大，但是实际上电容存在寄生参数，故实际的绝缘阻抗有限，一般在兆欧级别，具体参见对应型号的规格书。

R＝U／I 

电容器的绝缘电阻等于表面绝缘电阻与体内绝缘电阻相并联而成。因此，电容器的绝缘电阻除了同其本身所固有介质特性外，同外界环境温度、湿度等有很大的关系。温度对绝缘电阻的影响主要表现在温度升高时，瓷介的自由离子增多，漏电流急剧增加，介质绝缘电阻迅速降低。但防潮不好的小容量电容器表面漏电流较大，随着温度的升高，表面潮气蒸发，表面绝缘电阻上升。

No.1

讨论：瓷介电容器的漏电流有多大？

设计师关心瓷介电容器的漏电流问题，实际上瓷介电容器通常由于陶瓷介质绝缘性好，标称容量值相对较小，采用绝缘电阻值进行表征，其阻值通常是兆欧级别，甚至几千兆欧以上，这时候用漏电流表征就非常小，是μA、nA级。因此瓷介电容器常用绝缘电阻表征，而电解类电容器通常用漏电流表征。

      电压      

电压包括额定电压、介质耐电压和额定工作电压。

（1）额定电压，是电容器长时间正常工作时的最佳电压，额定电压也称为标称电压。

通常瓷介电容器额定电压范围较广，从4V至10KV，甚至更高。

（2）介质耐电压，是在相互绝缘的部件之间或绝缘的部件与地之间，在规定时间内施加规定电压，以此来确定元件在额定电压下能否安全工作；能否耐受由于开关、浪涌及其它类似现象所导致的过电位的能力，从而评定元件绝缘材料或绝缘间隙是否合适。

根据瓷介电容器的耐压试验电压，根据不同额定电压的介质耐电压试验电压如下表3：

表3 不同额定电压电容器的介质耐电压

注意：

①对于高压多层瓷介电容器应将电容器放置在惰性介质中进行介质耐电压，例如：电容器油等，以防止飞弧或大的漏电流；

②浪涌电流的限制：对于小于或等于1250V的电容器的最大电流应为50mA，对于大于1250V的电容器的最大电流为10mA；

③对于大容量（容量大于0.1μF）或高压多层瓷介电容器（电压超过100V），完成介质耐电压试验后，应采用10KΩ至50KΩ的电阻进行缓慢完全放电，防止快速放电，对电容器造成损伤或损坏，同时也防止电容器直接联入电路中产生较大放电电流，损毁电路;

④低电压注意事项：中高压电容器在低电压条件使用时，当使用电压超过500V时，为防止电容器引出端之间出现飞弧，需要对电容器进行防护处理，如硅橡胶灌封或充气体（六氟化硫、氮气）等防护措施。

（3）额定工作电压，指电容器在规定的温度范围内，能够连续可靠工作的最高电压。

电容器选择时应充分考虑电容器在电路中遇到的各种电应力的承受能力，同时，应考虑电压对容量、损耗的影响：一般采用降额使用以延长电容器的工作寿命，使用中电容器的直流电压与交流峰值电压之和不得超过降额后的直流工作电压。

No.1

讨论：额定工作电压是直流还是交流？

瓷介电容器目前通常标注的都是DC直流电压，使用过程中直流电压中叠加的交流纹波电压，但需要注意直流电压与交流峰值电压之和不得超过降额后的直流工作电压，并且需要降额工作。当用于工频交流时建议选择AC交流电容器或安规电容器。

No.2

讨论：电压降额选择？

III级降额：按70%的额定电压使用，在一般场合应用；

II级降额：按60%的额定电压使用，在军用场合或重要、关键电路中应用；

I级降额：按50%的额定电压使用，在军用场合或重要、关键电路中应用；

其他：在大功率、低阻抗电路中使用时，按30%的额定电压降额使用。

依据GJB/Z 35-93《元器件降额准则》，不同应用的降额等级可按表4推荐选择：

表4 不同应用领域的降额等级

编辑：黄飞