如何选用电容器

文章摘要：图1-3D所示为最简单之RC型高通或低通网络仔细地参看此二图 当可发现其基本结构并无不同 不同的只是电压的取出点不同而己 当电压是在电容两端取出时 频率愈高被衰减的就愈多 但电压在电阻两端取出时 频率愈高则衰减即愈少此即低通或高通网络 利用高 低通网络的混合组成 可以设计成某一特定频率范围才能通过网络 称之为带通网络 又利用高通 低通及带通的原理 将高 中 低不同的频率分别予以取出的就是分频网络。1.4 傍路假如在电路中 我们希望将某一频率以上或全部交流成份的信号予以去掉 那么我们便可以使用滤波电容 不过在习惯上 有少部份的电容滤波作用我们特称之为傍路电容 例如在晶体管的射极电阻或真空管的阴

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图1-3D所示为最简单之RC型高通或低通网络仔细地参看此二图 当可发现其基本结构并无不同 不同的只是电压的取出点不同而己 当电压是在电容两端取出时 频率愈高被衰减的就愈多 但电压在电阻两端取出时 频率愈高则衰减即愈少此即低通或高通网络 利用高 低通网络的混合组成 可以设计成某一特定频率范围才能通过网络 称之为带通网络 又利用高通 低通及带通的原理 将高 中 低不同的频率分别予以取出的就是分频网络。

1.4  傍路

假如在电路中 我们希望将某一频率以上或全部交流成份的信号予以去掉 那么我们便可以使用滤波电容 不过在习惯上 有少部份的电容滤波作用我们特称之为傍路电容 例如在晶体管的射极电阻或真空管的阴极电阻上并联的电容器 我们就叫它做傍路电容 因为其交流信号乃是经过此而入地之故 又如在电源电路中 除了数千微法的平滑滤波或反交连电容之外常亦用零点几微法的高频专用电容器来将高频傍路 实际上此高频傍路电容亦可视为高频滤波及反交连电容。

在1.3节中 我们曾经提到 电容器的导电情况 是在充电或放电完成以前所发生的作用所以电流先电压而产生 在电子电路中 有另外一种组件 电感 其特性正好与电容相反 也就是其电压先电流而发生 这两种特性相反的组件若予串或并联在一起 那么在某一特定频率时电容之电流导前和电感之电流落后 使两者正好重迭 于是电流变得最大 就成为电流谐振 反之电容之电流导前与电感之电流落后 使两者因互差180度而互相对消 电流就变成最小 此称为串联谐振。

串或并联谐振 通常被用于效率极高的带通或滤波网络之中。

1.6  振荡

电容器在导通交流电时 因电流和电压存在着相位差 所以在有增益的电路里 很容易产生振荡。

图1-6A即为一种移相振荡器图中的几个电容把 FET泄极间有增益 是故 周而复始的动作就产生了 这就是振荡。

另外 使用一串联的RC接上一尼虹放电管时 也可以引发锯齿波振荡其动作的过程是 1.电源电压经由R到C充电 2. C电压逐渐升高 3.到尼虹放电管放电时电压时开始放电 4.继续放电 直到放电停止 5.又开始充电 以上动作之可能产生 其条件为 1.尼虹管之开始放电电压高于停止放电电压 2. R所能提供的持续电流小于尼虹管放电电流。

1.7  分压

电容器对一特定频率之交流电 既会产生容抗 而容抗的性质又类于电阻 是故将两个容抗串联时 亦与电阻串联一样 会产生分压的作用由于容抗与容量成见于高频衰减器上如图1-7就是示波器或高频电压表输入电路中之衰减器 基本上乃以电阻为分压 衰减之基础 但为了减轻潜布电容对输入阻抗的影响 所以每一分压电阻均并上一电容 此电容量之间简易决定方法是使所有的R*C值均相等。

1.8  标准电容

和标准电阻一样 是被用于比较其它电容之用的特殊电容器 容量精确 质量极为安定 但售价亦非常高昂。

二 电容器的特性

2.1  电容器的构造

电容器既有如上一章所述的种种用途与功能 那么它的构造究竟如何 容量又是怎样形成的呢。

请看图2-1A设有两块金属片互相靠近但并不连接在一起 当此二金属片被加上电压时 由于正负电荷互相吸引 使得施加电压除去时 两金属片上仍维持着原有的电荷 这就是容电作用 就此简单的范例中 我们可以想象如果金属片相对的面积愈大 容纳电荷的面积就愈大 而金属片间隔愈小 电荷作用力愈强 所以以上两项因素可以决定电容量的大小。

2.2  介质与极化作用

上一节中我们所叙述的两片金属片互相靠近之后 所形成的电容 是假定两金属片间之间隙 没有任何其它物质存在 也就是以真空做为假想的。

在实际构造上 真空的结构自然是有些困难的 尤其是在真空而又必须维持一定间隙的时候 所以通常我们会在其间加入不导电的物质例如不将空气抽去时 中间便隔以空气 或如大多数的电容均使用云母 油纸或塑料膜为绝缘等。

当两极片间加上绝缘物质后 电荷是否仍然互相吸引呢 答案是仍然可以相互吸引 只是它们由直接的吸引变成了间接吸引此间接吸引之作用则来自绝缘物质内部的 极化作用 Polarization因为绝缘物质虽然不导电 但在其分子内部有等量的负电子和正电子正手 本来这些正负电子均呈杂乱无章的排列 形成平衡的局面 当此绝缘物质被介于两极片间时 极片的电荷吸引了这些电子 造成规则的同一方向的排列 一如铁分子受磁化的情形一样由是极片上的电荷作用经由这些排列整齐的电子而到达对方 使得绝缘物质在此变成了静荷的媒介体 故称此绝缘物质为介质。

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