電容
上兩篇文章寫了電阻的常見類型和用法，下面寫一下電容的常見類型。
什么是電容呢？百度百科的定義如下：“兩個相互靠近的導體，中間夾一層不導電的絕緣介質，這就構成了電容器。當電容器的兩個極板之間加上電壓時，電容器就會儲存電荷。電容器的電容量在數值上等于一個導電極板上的電荷量與兩個極板之間的電壓之比。”
高中物理講解電容的時候，一般都用圓形的平板電容作為例子，講解電容的原理，計算電容的容值。實際應用中的電容，原理跟平板電容是一樣的，但外形和材質就很不同了。
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條錄如下：
1.1平行板電容
1.2片式陶瓷電容
1.3薄膜電容
1.4鋁電解電容
1.5鉭電容
1.6超級電容
1.7可變電容
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1.1平行板電容
我想找找有沒有實際應用場景，淘寶卻發現好像只有物理教學用的平行板電容器。
物理教學演示用的平行板電容器
有些舊式的收音機內部的可變電容，也是平行板，做成了多級并聯，縮小了體積，增大了電容容值。
多個平行板并聯的可調電容器
1.2片式陶瓷電容
在實際的電子產品中，應用得最多的就是多層片式陶瓷電容，英文縮寫是MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors），經常也叫做貼片電容。
片式陶瓷電容
貼片電容其實很類似平行板電容，都是用多層的平面結構并聯在一起產生較大的電容。
找到兩篇專門介紹的文章，有興趣的可以看看。
MLCC片式多層陶瓷電容器基礎知多少_手機搜狐網?m.sohu.com
陶瓷材料｜MLCC片式多層陶瓷電容器應用及制作工藝介紹_手機搜狐網?m.sohu.com
片式電容跟貼片電阻類似，經常用封裝大小來稱呼、有最大電壓降額的要求、有溫度特性、有精度等級等。但跟貼片電阻不同的是，貼片電容的封裝會影響其頻率特性，對于某些特殊場合，可能需要指定其封裝大小，貼片電容的材質也有很多分類，也需要仔細選擇。
隨著芯片集成度越來越高，很多芯片將CPU、內存、基帶、顯存等都集成在了一片SOC芯片上，不僅如此，還將可以集成的外圍電路都放了進去，但只有電容沒法集成。
使用半導體芯片的生產工藝，可以輕松的將電阻通過半導體工藝的方式放入片內，雖然電容也可以用類似的工藝集成進去，但電容的容值基本跟體積是正相關的，芯片內部集成得到的電容無法滿足電源和接口的需求，從成本上講，只能將電容器放在SOC的外部。
大家都知道高端芯片貴，低端芯片便宜，但其實電容也非常貴，一塊普通的電子產品的單板，電容成本可能會高達15%。一個電阻可能1分錢一個，但一個電容卻要1毛甚至1元一個。
1.3薄膜電容
薄膜電容跟多層片式陶瓷電容沒有本質的區別，內部都是多層并聯結構，但薄膜電容的頻率特性好，在低頻和高頻都有穩定的容值。很多模擬電路在高頻段經常使用薄膜電容。
常見薄膜電容外形
我遇到過一個電容的應用場合，濾波器使用了片式陶瓷電容，當電機工作時，濾波器會發出尖銳的聲音。使用音頻設備測量后，發現聲音頻率跟電機的IGBT開關頻率一致。這說明陶瓷電容確實在正確的頻率上濾除了干擾，但由于陶瓷電容自身的壓電效應，反而導致電容高頻振動發出了嘯叫聲。確認問題之后，把陶瓷電容更換為了薄膜電容，嘯叫問題隨之解決。
很多老舊的電器都會發出聲音，一部分是因為電容的壓電效應，還有一部分是電感線圈的電動力效應，隨著電力電子技術的發展，對于電容容值和電感感值的需求降低，電容電感本身的工藝提升，體積下降，電器的嘯叫問題基本都消失了，只剩下散熱風扇葉片的呼呼聲揮之不去~
1.4鋁電解電容
片式陶瓷電容一般的容值從1pf到1uf都有，如果想要再大，就會變得很貴，10uf的陶瓷電容可能就得1元一個了，而100uf的片式電容就買不到了。人們這種時候就會選擇體積較大的鋁電解電容。
貼片式鋁電解電容
直插式鋁電解電容
大容值的電容，一般會用于電機驅動器等需要大功率輸出的場合，這些電器需要使用電容來穩定電機母線的電壓，使得電機在啟動停止時的大功率輸出輸入能夠正常工作。我見過的驅動器使用了多個330uF的鋁電解電容并聯，巨大的電容幾乎是板子上最標志性的存在。
鋁電解電容，跟陶瓷電容的區別在于：
1、容值分布范圍，陶瓷電容容值小，鋁電解電容容值大，我見過的最大的容值是3300uF；
2、體積不同，鋁電解電容體積很大，一般都是幾厘米級別的圓柱形
3、鋁電解電容是需要區分正負極使用的，如果電壓反向，鋁電解電容會立即損壞，反向電壓過大甚至會發生爆炸，圓柱形鋁電解電容的頂部有十字的凹槽，就是為了在電容爆炸時盡早泄放壓力，防止爆炸產生的電解液噴濺或碎片傷人；
4、電解電容的使用壽命只有幾年，電解液會在使用過程中不斷減少，導致電容容值明顯下降，溫度越高，工作電壓越不穩定，壽命越短，一般正常使用的話，1年下降10%左右；
5、電解電容有直流電阻分量，存在靜態的功率消耗；
6、電解電容的等效阻抗和瓷片電容不同，對于某些場合需要謹慎的計算。
1.5鉭電容
鉭電容全稱鉭電解電容，跟鋁電解電容一樣，有正負之分，反接會導致損壞甚至爆炸。鉭電容不像鋁電解電容的體積那么大，但容值體積比很大，可以在5-10mm的尺寸做到幾十uf，缺點就是比較貴。在需要大電容，同時看重體積的場合，才會使用鉭電容。
鉭電解電容
鉭電容的外形和顏色比較特別，一般都是長方形的貼片封裝，邊緣有橫杠絲印的一側表示正極的方向。鋁電機電容則是在負極一側有特殊的絲印。
1.6超級電容
近年出現了量產的超級電容，外形跟鋁電解電容一樣，但容值遠超一般的電容，一個2cm高1cm直徑的圓柱形，其容值可以達到1F，容值體積比可以到鋁電解電容的1萬倍。當然相應的價格也很貴，一個1F的電容大概是1-2元的價格。
超級電容的缺陷也很明顯，耐壓值較低，等效串聯電阻稍大，最大允許瞬時電流稍小。
超級電容的規格
因此超級電容的應用場景也很明確，一般都用于能量儲存的場合，類似于電池的應用。電容的儲能利用的是物理原理，不涉及電池的化學轉換過程，能量轉換效率相當高，缺陷則是能量儲存需要經過DC/DC或者Boost之類的電源轉換芯片，畢竟超級電容在釋放能量時電壓會不斷下降。
我使用超級電容搭建過一個數字電路的掉電保持電路，3個1F的超級電容串聯，用于5V電壓的掉電保持，使得3.3V的次級電壓能夠在掉電信號觸發后保持1秒左右。我使用的是降壓DC/DC，如果使用降壓和升壓一體的電源轉換芯片，保持2秒也是可以做到的。
下面的附件是MAXWELL TECHNOLOGY公司的超級電容規格書，感興趣的同學可以下載來看看。吐槽一句，MAXWELL TECHNOLOGY已經被特斯拉收購了，為了專供特斯拉，原本的部分超級電容生產線都被砍掉了，超級電容技術還是很厲害啊。
1.7可變電容
可變電容的應用場合比較少，我知道的只有關于收音機一類的需要通過可變電容調諧，選擇頻段之類的應用。
以前可變電容是通過并聯的多個平板來實現的，現在可變電容通過材料的更新換代，也變成了體積很小的貼片器件。
可變電容器
有些芯片的引腳功能可以串接一個電容，通過判斷電容的容值，實現不同的效果，而有些RC振蕩電路，也可以通過不同的電容值，實現不同的定時效果。
如果產品在調試階段，或者某些定時應用需要調節電容的容值，也可以考慮使用可變電容。
才疏學淺，歡迎大家吐槽~
下一篇文章再寫寫關于電容在一般電路中的應用~