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硬件基础知识—电容分类

一、电容的分类与作用
        电容是由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成的。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同
按结构分：固定电容，可变电容，微调电容；
介质材料分：按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容。
按极性分为：有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。
电容作用：电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用（隔直通交），因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐等。

二、电容的单位       

电容的基本单位是：F （法），此外还有μF（微法）、nF（用的比较少）pF（皮法），由于电容 F 的容量非常大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位，而不是F的单位。  他们之间的具体换算如下：  

1F＝1000000μF 

1μF=1000nF=1000 000pF  

三、电容的耐压值（单位：V）       

一个电容都有它的耐压值，这是电容的重要参数之一。
       普通无极性电容的标称耐压值有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等；
       有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低，一般的标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。 

智能硬件和物联网产品上，工作电压不高，其常用的电容根据不同的工艺，主要分为陶瓷电容、电解电容和钽电容。

陶瓷电容的结构图

电解电容的结构图

不管是什么电容，都是两组金属片夹着一层介质。陶瓷电容把金属片交错摆放，电解电容把金属片卷成柱状。

片状陶瓷电容

贴片陶瓷电容

陶瓷电容，Multilayer Ceramic Capacitor（MLCC），陶瓷电容的电介质是陶瓷，所以叫做陶瓷电容。陶瓷电容容值小、电压高、尺寸小、高频性能好、不区分正负极。强电产品上用左边这种插针式的片状陶瓷电容多一些，物联网和智能硬件类的弱电产品几乎都是用右侧的贴片陶瓷电容。

陶瓷电容通常用于去耦、滤波等场景。

陶瓷电容又有很多种材质，NP0、C0G、Y5V、X5R、X7R等，不同的陶瓷材质。主要区别在温飘不同。NP0和C0G的电容容值几乎不会随着温度变化而变化。而其他几种随着温度变化，容值会变化的比较厉害（不过对于消费级产品的滤波来讲几乎不影响）。

铝电解电容

固态电解电容

电解电容，铝壳封装的，内部是一卷电极片，夹着一张浸泡在电解液的纸。电解质如果是液体的，就是液态电解电容，如果是固体的，就是固态电解电容。如上图，前面是液态的，后面是固态的。

电解电容的容值高、电压高、尺寸大、高频性能差、使用寿命一般、有正负极之分。通常用于电源稳压上。CPU和GPU周围围绕着的电解电容，都是为了给这些耗电大户稳压用的。

如果细心观察，能够看到左边的液态电解电容头顶上有个十字形的凹槽，这是因为电解电容在高温、高压、高强度充放电的时候，可能会因为内部温度上升，电解液沸腾而爆炸。预先冲压出来的凹槽是人为制造的应力薄弱点，一旦压力上升会先把凹槽处冲开，减小内部积蓄的压力，从而不会猛烈爆炸，使之不至于伤人。

固态电容里面是固体电解质，不会沸腾爆炸，因此无需防爆槽。

钽电容

钽电容，钽电容也属于电解电容的一种，使用金属钽替代了电解液，属于固态电解电容的一种。

钽电容容值高、电压低、尺寸小、高温特性好、使用寿命长、有正负极之分，通常用于低电压紧凑型设备的电源滤波和音频滤波。例如手机里面就会用到一些钽电容，电脑上也有不少。

钽电容最大的缺点，就是贵，比铝电解电容贵3倍以上。因大部分都是金黄色的，钽电容被戏称为金豆子。陶瓷电容不容易做到100uF以上的容量，因此需要用到大电容的地方，有空间就用铝电解电容，没空间就用钽电容。

一、优点

　　钽电容全称是钽电解电容，也属于电解电容的一种，使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸绕制，本身几乎没有电感，但这也限制了它的容量。此外，由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。 这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性的优势。固体钽电容器电性能优良，工作温度范围宽，而且形式多样，体积效率优异，具有其独特的特征：钽电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。此层氧化膜介质与组成电容器的一端极结合成一个整体，不能单独存在。因此单位体积内具有非常高的工作电场强度，所具有的电容量特别大，即比容量非常高，因此特别适宜于小型化。

二、缺点

　　容量较小、价格也比铝电容贵，而且耐电压及电流能力较弱。它被应用于大容量滤波的地方，像CPU插槽附近就看到钽电容的身影，多同陶瓷电容，电解电容配合使用或是应用于电压、电流不大的地方。

　　三、主要特性

　　钽电容的特性_钽电容器具有非常高的工作电场强度，并较任何类型电容器都大，以此保证它的小型化。

　　钽电容的特性_钽电容器可以非常方便地获得较大的电容量，在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。

　　钽电容的特性_钽电容器具有单向导电性，即所谓有“极性”，应用时应按电源的正、负方向接入电流，电容器的阳极(正极)接电源“+”极，阴极(负极)接电源的“-”极如果接错不仅电容器发挥不了作用，而且漏电流很大，短时间内芯子就会发热，破坏氧化膜随即失效。

　　钽电容的特性_钽电容器工作电压有一定的上限平值，但这方面的缺点对配合晶体管或集成电路电源，是不重要的。

　　钽电容的特性_钽电容器具有储藏电量、进行充放电等性能。

　　以上就是关于钽电容的优缺点和主要特性的相关资料，看完之后，相信大家对钽电容已经有了更深一步的了解了吧!在这里有一点要大家记住的，钽电容的正负极不能接反，接反了就不起作用了

常用的电容分类
1.铝电解电容

特点：
中大型体积、大容量、耐压适中、有极性、高ESR(ESR解释:内阻)
用于储能、价格低廉
缺点：过压失效，反向击穿、物理连接开路失效、漏液失效（电解液挥发）
2.钽电容

特点：
小体积、较大容量、有极性、ESR适中、宽温度工作、价格适中，稳定性好，高频特性好
缺点：耐压及电流能力弱，电容失效时较为恐怖（会冒火）
建议：选择电容时，耐压值按照工作的2-2.5倍中选择
3.陶瓷电容

特点：
微小体积、小容量、高耐压、无极性、低ESR、高频特性好、价格适中
缺点：过压失效，焊接变形失效、温度特性不稳定
注：陶瓷电容材质选择（性能由好–>差）
COG->Film->AI->X7R->X5R->TA->Y5V 一般选择X7R或者X5R可以满足基本的需求