电容的原理是什么，电容的原理和性质详细分析

很多朋友对电容的原理是什么，电容的原理和性质详细分析不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

为了分析电路中电容器合适的数学模型，本次对电容器的原理和性质进行了探讨。(1)电容定义电容确定公式：C=S/(4kd)注：电容C由电容器本身的结构因素决定，与Q和u无关，电容是描述电容器储存电荷的容量的物理量。4.Xc=1/(2fC) (Xc为容抗)[1] (2)电容器的一般结构模型图1 Mutara数据表中的图片电容器基本由金属片、电介质和导电聚合物组成。

1)金属片通常是阳极，位于电路中正电荷聚集的一侧；2)电介质是绝缘(非绝对的),以隔离正负电荷的循环；3)负电极通常是导电聚合物。(3)电解电容内部实物图，拆开看。

曾经有过这样的工作经历，一个客户的电线靠近电解电容，被电线的高温熔化了电容的绝缘，电容的铝壳漏了出来。供应商销售经理说负极接一个铝壳(我测了一下不是直接接的，有2V左右的电压，然后工作时碰到外壳就带电了)，另一根线不要喷到电容外围，或者电容要两层绝缘。

后来我找到了供应商的技术部长，部长建议电容不要高温烘烤，即使还能正常使用，电源的引脚和PCB的焊盘最好加绝缘垫片。

为了探究电容的原理，拆了几个电容，有化学的味道，里面的结构基本和图2一样。(4)电容特性1、零电位时，电容器的正负极不带电，呈中性。

2、有电位差时，高电动势指向低电位(高到低电流)，正电荷不动，电子从高电位向低电位移动。此时，由于电介质绝缘阻止了电子在电容器的阳极和阴极内层之间渗透，阳极中的电子通过电缆被驱动到阴极，阴极中的电子被积累。此时，阳极为正电，阴极为负电。

3、电容器两端加电位差的充放电时间，uo=ui-ui * e (-t/(RC))，RC为积分时间常数。一般取Uo=Ui*95%(估计95%-98%)作为充满电时间，工作时通常选择3RC-4RC作为充满电时间。这里软件模拟的充电时间是5.03ms=5RC=5*1000*10，也就是5次，放电时间是2.5次。(图4软件：tian-ti)4、电流超前电压90。(软件：LTspice)(图5软件：LTspice)

5、电容器两端的电压不会突然改变。电容器的充放电与电位差有关。电容一旦饱和，就不会再充电(跨直流电)，通过不同的充放电形式输出不同的波形。【电容充电过程不等同于短路，充满不等同于开路】

6、电容器的内层在结构上是绝缘的，但由于工艺性能、电介质的极化效益和离子漂移，通过电容器的电流很小，应该是电路中的漏电流现象。7、电容器的种类很多，材质也不一样，电容差别有时候会有点大。8、普通贴片电容的寄生电感主要由几个方面组成：(1)引线带来的寄生电感因为电容需要通过引线连接到电路上；

(2)由于电极表面存在电流，电极表面存在串联电感(ESL)，必然会带来电感；(3)由于材料的介电损耗而产生的电感。[2]

9、集成电路可视为等效的电流或电压源。为了将噪声降至最低，供电网络的阻抗应尽可能小。在一定频率范围内，增加去耦电容可以有效降低网络阻抗。但在实际应用中，由于电容固有的寄生电感和电阻，并且这些寄生参数会随着频率的增加而增加，特别是在高频高速工作状态下，电容的这种去耦作用甚至会消失。

一般来说，电容越大，体积越大，寄生电感越大。为了降低供电网络的阻抗，理想的去耦电容是电容越大，寄生电感越小，体积越小，以接近集成电路的电源和接地入口。[3]

10、电容器理论上不产生也不消耗能量，是储能元件。其实就是热，不同产品的热值自然不一样。我曾经在某个烤机里测过40摄氏度的温度。

11、电容可以提高效率和功率因数。一个是LCC电路。拓扑上，变压器的漏电感和电容可以形成谐振电路。当然，多几个电容电感也是可以的，就看怎么算了。根据能量守恒和定积分的分析，如果在停机过程中，电压和电流都投射到最小的区域，那么它们的面积会更小，损耗也会更小。

如果在传导过程中，电压和电流都以最大值投射到该区域，它们的面积将更大，能量转换将更有效。其次，比如感性负载的电压超前可以结合电容的电流超前进行补偿，最终使电压和电流的投影面积更大，减少不必要的无功功率，提高有功功率比。功率因数在数学理论上是100%，但在实际中是有限的。经常看到积0.85。

12、电容器必须有漏电流，没有电介质是完全绝缘的。如果漏电流过大，可能会出现“雪崩现象”，电容失效甚至短路。与前面的电路一样，将串联使用3V/ohm电阻阻抗匹配。等一下。(5)电容器放置位置不同，名称不同。【1】去耦，在电源输出端并联一个合适的电容，就像蓄水池的缓冲作用一样，可以大大降低负载波动对电源的影响，这就是去耦。[4]

【2】 谐振，如单片机外界无源晶振和负载电容组成谐振电路，给单片机提供时钟信号。

【3】 移相，全桥的ZVS拓扑结构。

【4】 旁路，IC电源旁边的104或者105电容。

【5】 滤波，射频电路、高频信号的串接电容，如组成基本的LPF、HPF、BPF、BEF滤波电路等。

【6】 储能，超级电容维持断电后的续能作用。

等等。

（6）电容应用

（图6 Mutara的DATASHEET里面）

此图来源于Mutara datasheet，主要特点就是电流上升过程，当供能不足时，电压会被拉低。

1、地和大地PE并联电阻和电容。102、103 1KV 1M经典配置。

2、104、105、106，摆放位置以滤除高频优先。

3、相位补偿、功率补偿等等。

总结：

1、一般电容内部模型构想，整体有两个储存电能的容器，中间绝缘，理论上是没有电子通往，受到电场作用。工作时是一个充电和放电的过程。2、充放电公式：Uo=Ui-Ui*e^（-t/（RC））3、Xc=1/（2fC） （Xc是容抗）

4、没有新发现。

以上知识分享希望能够帮助到大家！