陶瓷(ceramic)和电解电容器(electrolytic capacitor)的区别

陶瓷电容器和电解电容器是电子电路中使用的两种电容器。陶瓷电容器和电解电容器的主要区别在于,在陶瓷电容器中,两个导电板由陶瓷材料隔开,而在电解电容器中,两个导电板由电解液和金属氧化物层隔开。...

主要区别–陶瓷电容器与电解电容器

陶瓷电容器和电解电容器是电子电路中使用的两种电容器。陶瓷电容器和电解电容器的主要区别在于,在陶瓷电容器中,两个导电板由陶瓷材料隔开,而在电解电容器中,两个导电板由电解液和金属氧化物层隔开。

电容器的结构

电容器是一种能储存电能的装置。虽然有不同类型的电容器,但大多数都是基于相同的基本蓝图。简单地说,一个电容器由两个导电板组成,两个导电板之间用一种叫做“电介质”的绝缘材料隔开。主要结构如下:

Difference Between Ceramic and Electrolytic Capacitor - Capacitor_Structure

Basic structure of a capacitor

The capacitance of the capacitor describes how much charge that a capacitor stores when there is a given potential difference across it.  If each of the conductive plates has an area  and they are separated by a distance  , then the capacitance  is given by:

where  is the permittivity, which is a property of the dielectric substance.

什么是陶瓷电容器(a ceramic capacitor)?

陶瓷电容器是一种介质为陶瓷材料的电容器。在最简单的结构中,两个导电板之间有一层陶瓷材料。然而,最常用的陶瓷电容器类型是所谓的多层片式电容器(MLCC)。在多层电容器中,有许多导电板,陶瓷材料夹在每对板之间。有效地,他们的工作,好像他们是许多小电容器并联,这给了一个大的组合电容。

Difference Between Ceramic and Electrolytic Capacitor - Ceramic_Capacitors

Ceramic capacitors: single layer (left) and multilayer (right)

有两种主要类型的陶瓷电容器:1级和2级。1级电容器在更大的温度范围内更精确和稳定,而2级电容器提供更高的体积效率(单位体积的电容更多)。

什么是电解电容器(an electrolytic capacitor)?

An electrolytic capacitor is a type of capacitor that uses an electrolyte in order to increase its capacitance. Typically aluminium, tantalum, or niobium acts as the conductive material. The dielectric in these capacitors is the oxide layer that forms on these metals. Since these oxide layers are very thin, the in the capacitance equation above is very **all, making the capacitance of the capacitor very high. In the space between the conductors, there are papers which are soaked in an electrolyte. The electrolyte itself acts as the anode while one of the metal plates acts as the cathode.

Difference Between Ceramic and Electrolytic Capacitor - Electrolytic_Capacitors

Some electrolytic capacitors

电解电容器是极化的。这意味着当它们连接到电路时,每个端子都需要有正确的极性。如果它们连接的极性不对,它们可能会变得非常热,甚至会爆炸。对于电解电容器来说,等效串联电阻是一个重要的概念。如果ESR过高,则流过电路的电流将过小。下图显示了电容器的ESR(阻抗)如何随电阻变化。每条曲线显示不同的电容值:

Difference Between Ceramic and Electrolytic Capacitor - Impedance_vs_frequency

Impedance as a function of frequency for capacitors of different capacitances

注意,对于每种类型的电容器,都有一个阻抗最小的频率。这个频率就是电容器的谐振频率。注意,当电容变大时,谐振频率变小。

陶瓷(ceramic)和电解电容器(electrolytic capacitor)的区别

结构:

在陶瓷电容器中,陶瓷将导电表面隔开。

在电解电容器中,金属氧化物层和电解液将导电表面隔开。

电介质:

在陶瓷电容器中,陶瓷物质构成电介质。

在电解电容器中,电介质由很薄的氧化层组成。

极化:

陶瓷电容器不极化。

电解电容器是极化的。

电子自旋共振:

陶瓷电容器通常具有低ESR。

电解电容器中的ESR通常更高,并且对频率的依赖性更强。

麦克风:

陶瓷电容器表现出微音:一种机械振动导致电路中电噪声的效应。

电解电容器不显示麦克风。

 

Image Courtesy:

“A diagram of a simple parallel plate capacitor” by inductiveload (own drawing, done in Inkscape 0.44) [Public Domain], via Wikimedia Comm***

“Keramik Scheibenkondensator”作者Elcap,Jens Both(自己的作品)[GFDLv1.2],通过Wikimedia Comm***(修改)

“Mlcc Bauformen”作者Elcap,Jens Both(自己的作品)[GFDLv1.2],通过Wikimedia Comm***(修改)

Elcap(自己的作品)[CC0 1.0]通过Wikimedia Comm***发布的“铝和钽电解电容器的一些不同样式”

“卡帕齐特ätswerte aus unterschiedlichen Kondensatorfamilien“作者Elcap,Jens(自己的作品)[GFDLv1.2],通过维基共享媒体

  • 发表于 2021-06-27 07:31
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  • 分类:科学

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