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电容器在电子元件中的作用是什么?

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  • 发表于:2021-08-24 10:36 分享至:

    电子产品的完美搭档

    大多数电子设备都使用电容器,电容器是电子产品的宝贵部件。电容器在许多应用中非常受欢迎,例如电子电路、电源电路和电源单元。
    电容器与电阻和线圈一起被称为三大无源元件,它们是电子电路的基础。无源元件是接收电力以进行消耗、存储和供应的电子部件。

    与集成电路 (IC) 不同,它没有主动操作,即放大低功率以不断输出功率。您不妨将电容器视为接收和供电的简单部件。然而,更重要的是,此类无源元件是准确实行有源元件不可或缺的部件。

    三个无源元件也称为 LCR,代表线圈、电容器和电阻。

    由两块金属板和绝缘体组成,电容器的基本模型

    [图1] 电容器的基本结构

    电容器基本上由绝缘体和连接在绝缘体两侧的两块金属板组成。绝缘体不承载电流。用于电容器的绝缘体专门称为电介质。当电流流动时,正负电荷在导体内转移。

    通电后,电荷开始流动,但由于金属板之间有绝缘体,因此被阻止。然后,电荷仅在两个金属板上的一个上累积。同时,与绝缘体相连的另一块金属板带有相反的电荷。

    因此,电容器具有在两个金属板之间存储电力的结构。绝缘体材料有气体、油、陶瓷、树脂等。至于金属板的形状,有平行板、箔绕、多层等多种类型。存储的电荷量以及支撑的频率因绝缘体的类型或电容器的结构而异。因此,有必要选择合适的电容器来满足您的要求。

    电容器的重要性

    在电容器的原理上,有两个重要部分。

    1. 储存电荷(电)
    2. 交流流动但不是直流

    有关储存电力的详细信息,请参阅上述电容器的基本结构。
    由于电荷存储在金属板之间,电荷转移停止,使直流停止流动。但是,换句话说,在电容器充满电之前,即使是 DC 也可以在短时间内流动。在交流的情况下,电流方向以一定的间隔切换,然后对电容器进行充电和放电。因此,电流看起来像是通过电容器。
    因此,交流频率越高,越容易通过电容器。因此,电容器在电子电路中起着以下三个重要的作用。

    1) 充放电电荷

    由于这种结构,电容器可以充电和放电。电容器具有充放电特性,也可用作电源。相机闪光灯利用了电容器的这一特性。
    为了发出强光,必须马上对其施加高电压。同时,在电路中不需要如此高的电压来操作相机。然后,存在这样的电容器的合适结构,其中通过马上释放存储在电容器中的电荷来提供这种高光发射。

    2)保持电压在同一水平

    除了上述功能外,电容器还具有将电压保持在一定水平的功能。电容器可用于减少电压脉动。当并联电路上施加高电压时,电容器被充电,另一方面,它以低电压放电。
    虽然流出的电流是交流电,但大多数电子电路都是用直流电工作的。因此,交流通过整流电路将交流变为直流,但在此阶段转换后的直流是不稳定的、带有纹波的电流。为了解决这个问题,使用电容器来校正纹波并保持电压恒定。

    3) 去除噪音

    在降噪方面,电容器中的交流和直流流动的特性对于去除噪声很有用。一般来说,由于直流中的噪声是高频的交流成分,它有容易通过电容器的趋势。
    通过在输入和输出之间插入分支电路,形成接地以连接到电容器。此后,交流分量仅通过电容器,然后直流在输出电路中流动。

    电容器的种类

    铝电解电容器
    电容器由铝和另一种金属制成。由于氧化膜阻隔电流,因此通过在铝表面形成氧化膜用作介电材料。这种类型的电容器以实惠的价格提供大容量。因此,它被广泛用作大容量电容器。但是,它也有一些弱点,如频率特性差,尺寸较大,因液体泄漏而造成介电损失。
    钽电容
    该电容器使用钽作为阳极,使用五氧化二钽作为介电材料。它具有相对较大的电容,而尺寸比铝电解电容器小。此外,该电容器在漏电流特性、频率特性、电容器和温度特性方面优于铝电容器。
    双电层电容器
    双电层电容器具有非常大的电容。比铝电解电容器大1000多倍至10000倍,可长期反复使用,不受充放电循环次数等限制。利用独特的特性,电容器可以重复使用。双电层电容器的电荷指向电解质和电极的边界,称为“双电层”,具有单分子大小。该层用作双层电容器的介电材料。与其他电容器相比,双电层电容器的价格相对较高。
    陶瓷电容器
    根据用作介电材料的陶瓷类型,电容器大致分为三种类型:低介电型、高介电型和半导体型。作为电容器的主要特征,增加的电压会改变其电容。小电容器虽然易碎并且可能会碎裂或损坏,但它具有耐热性。
    薄膜电容器
    在这种类型中,诸如聚酯和聚乙烯之类的薄膜被用作介电材料。聚酯、聚丙烯等薄膜夹在两侧的电极箔之间,卷绕成圆柱状。比陶瓷电容大的无极性电容,绝缘电阻高,无电损耗。它还提供高可靠性和优异的频率和温度特性。
    云母电容器
    电容器使用天然矿物云母作为介电材料。云母是电容器的理想材料,因为它具有高介电性并且可以剥离。云母电容器具有优良的特性,例如绝缘电阻、介电损耗角正切、频率和温度特性,尽管它们存在价格昂贵和单元大的缺点。
    有关电容器类型的更多信息,请参阅以下链接。
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