电容器的功能,特性以及电容工作原理和电容材料

时间:2019-5-19 分享到:

说到电容器,大家都知道,这是属于在电子产品设施当中使用最广非常重要的部件之一,通常是串联制造的。 为了便于电路设计者的选择,电容器根据其工作电压和容量串联布置。 因此,电容器也称为通用电子元件。

简要说明电容器的特性与功能

电容器通过将负载存储在电极中并保持电能(通常与电感器组合)来工作,以形成LC振荡器电路。 电容器的功能原理是电荷将在电场下移动。 如果导线之间存在装置,则电荷被阻挡,因为电荷累积在导体上,这导致电荷的累积。

电容器是电子设备中最常用的电子元件之一,因此广泛用于锁定,耦合,滑动,滤波,同步电路,电源转换和控制电路。

相信大家对电容器都有所认知,从客观上来看,电容器从某种意义上来说,已经类似与电池了。虽然其与电池的工作方式有着天差地别,共通点就在于都是能够完成电能村村的装置与器件。但是相对而言,电容器的工作原理简单很多,电池能够够产生电子,而电容器只能存储电子。

最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质(包括空气)构成的。通电后,极板带电,形成电压(电势差),但是由于中间的绝缘物质,所以整个电容器是不导电的。不过,这样的情况是在没有超过电容器的临界电压(击穿电压)的前提条件下的。我们知道,任何物质都是相对绝缘的,当物质两端的电压加大到一定程度后,物质是都可以导电的,我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外,电容被击穿后,就不是绝缘体了。这样的电压在电路中是见不到的,所以都是在击穿电压以下工作的,可以被当做绝缘体看。 但是,在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的,这个时候,在极板间形成变化的电场,而这个电场也是随时间变化的函数。实际上,电流是通过场的形式在电容器间通过的。

电容器的介电材料

电容器所用介电材料主要为固体,可分为有机和无机两大类。根据分子结构形式,无机介电材料有微晶离子结构、无定形结构和两者兼有的结构(如陶瓷、玻璃、云母等)。有机介电材料主要为共价键组成的高分子结构,按结构对称与否又可分为非极性(如聚丙烯、聚苯乙烯等)和极性(聚对苯二甲酸乙二酯等)两类。电解电容器所用介质是直接生长在阳极金属上的氧化膜,也是离子型结构。

非极性有机材料和离子结构较完善而紧密的无机材料的极化,属于快速极化类型;而极性有机材料和结构松弛的离子晶体则属于缓慢极化类型。前者介电常数 ε较低,损耗角正切tgδ值很小,温度、频率特性较好,且体积电阻率也较高;后者则大致相反。工程用介电材料不是理想的电介质,具有不同程度的杂质、缺陷和不均匀性。这是产生不同的体积电阻率ρV和击穿场强Eb的原因。附表列出电容器常用介电材料的极化形式及其介电特性。

介电材料在外电场作用下会发生极化、损耗、电导和击穿等现象,它们代表着电介质的基本特性,而这些特性又取决于组分和分子结构形式。

容器的构造非常简单,将两块电极板互相面对,中间用绝缘物质(称为电介质)分隔开,就构成了电容器。不同种类电容器的电介质使用不同的原材料。

电容器的电容量是由构成它的两块电极板的大小、形状、相对位置以及它们问的电介质决定的。

电容器的功能是储藏电荷或电能。利用电容器充、放电和隔断直流电、通过交流电的特性,在电路中用于交流耦合、滤波、去耦、隔直、交流旁路、调谐、能量转和组成振荡电路等。

(1)在直流电路中,当电路上的电压高于电容器两端两端的电压时,电容器就被充电(当电容器被充电时,有电流流时),直至电容器上建产的电压与电路的电压相等止,这时,电容器被“充满”当电容器充满时,电流将停止流动)。

(2)如果电容器上的电压高于电路的电压,电容易器就放电(当电容易器放电时,电流向另一方向流过),直至电容易器上的电压与电路的电压相等为止(当电容器放电结束时,电流将停止流动)。

将电容器接到交流电路上时,因为外电路的电压大小和方向是以0、+、0、-、0……不断地周期性改变,所以电容器也必然交替进行着充电和放电,结果,电路内就一直有着往返的交变电流流过。因此,电容器对交流电来说,类似一个特殊的电阻,它能够通过交流电。

应当看到,电容器之所以能通过交流电,是因为外电路的电压在不断地变化着,使电容器能够交替充、放电的结果,并不是电流真正地能够通过其中的绝缘介质

 

 

 

 

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