电容器在三个基本无源元件[L(电感)C(电容)R(电阻)]中产量最大,是任何电子线路不可缺少的充电放电、通交隔直的元件。电容器的种类因电介质的不同而各有所长,根据应用目的不同而被广泛用于滤波、定时、旁路、耦合、改善马达启动功率等方面。
电容器的基本构造如图1所示
(图1)
电容器的容量公式
C=Kεs/d
式中C=容量[F],K=真空时的介电系数(8.855×10-12),ε=介电系数,s=电介质的面积[㎡],d=电介质的厚度。
因此,使用的电介质厚度越薄、面积越大和介电系数越大,则电容器的容量越大。
电容器的分类主要有电解电容器、陶瓷电容器、聚酯电容器等。下面着重介绍电解电容器中的有机半导体和高分子有机半导体(导电性高分子)固体电解电容器。
有机半导体铝固体电解电容器
导电性高分子铝固体电解电容器
(图2)
铝电解电容器的电解质以往采用电解液,有机半导体和导电性高分子铝固体电解电容器(OS-CON)采用了比以往的电解液导电性更高的有机半导体(TCNQ复合盐)或导电性高分子材料,因而它的电解质的导电性高,导电性受温度的影响小。
OS-CON通过使用高导电性卷绕芯子,使电解质层更薄,大幅度地降低了等效串联电阻(ESR)。OS-CON虽然是电解电容器,却达到了聚酯电容器那样的卓越频率特性。
OS-CON的构造与铝电解电容器相似,正负极分别采用铝箔,中间加隔纸卷绕而成,与铝电解电容器最大的不同在于用有机半导体或导电性高分子电解质取代电解液,封口采用环氧树脂或者橡胶垫。
OS-CON的额定电压2V-35V,容量1μF -2700μF,ESR最低达7mΩ,分插装型和贴装型。而且,导电性高分子材料较有机半导体的耐热性更好。
OS-CON具有良好的电气特性,主要表现为;
优越的频率特性
(图3)
OS-CON、铝电解电容器、钽电解电容器的阻抗特性比较,OS-CON的阻抗-频率曲线近乎理想值。在100kHz处OS-CON 56μF的阻抗与高性能铝电解电容器1000μF基本上呈相同值,而且频率越高时OS-CON与铝电解电容器之间的容量比越大。
优越的温度特性
OS-CON的等效串联电阻(ESR)基本上不受温度的影响,ESR对于高频段的阻抗(振荡点附近)起着决定性的作用,ESR直接关系到削减噪声的能力,ESR受温度的影响小意味着削减噪声能力受温度影响小,可以得到整个保证温度段的稳定的削减噪声效果,适用于要求低温功能的户外设备。
优越的电压特性
与陶瓷电容器比较OS-CON在额定电压以下的容量基本上没有变化,因而使用OS-CON不需考虑施加电压后的容值下降问题。
更大的允许纹波电流