模电——硬件选择电容的耐压值以及分类和其优缺点

电容（Capacitance）：

电容亦称作“电容量”，是指在给定电位差下自由电荷的储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。

电容是指容纳电荷的能力。任何静电场都是由许多个电容组成，有静电场就有电容，电容是用静电场描述的。一般认为：孤立导体与无穷远处构成电容，导体接地等效于接到无穷远处，并与大地连接成整体。

电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质，可能电荷会永久存在，这是它的特征，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。

制造工艺：

根据其制造工艺的不同，可以分为以下三类：

• 薄膜电容(Film Capacitor)
• 电解电容(Electrolytic Capacitor)
• 陶瓷电容(Ceramic Capacitor)

薄膜电容(Film Capacitor)：

薄膜电容器是以金属箔当电极，将其和聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器。而依塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容（又称Mylar电容），聚丙烯电容（又称PP电容），聚苯乙烯电容（又称PS电容）和聚碳酸酯电容。因为笔者对这个不太了解，就大概介绍一下。

电解电容(Electrolytic Capacitor)：

电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。同时电解电容正负不可接错。

而我们在电路中大量使用的是钽电容。钽电容全称是钽电解电容，属于电解电容的一种，使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸绕制，本身几乎没有电感。

钽电容全称是钽电解电容，也属于电解电容的一种，使用金钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，，钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸烧制，本身几乎没有电感，但也限制了它的容量。此外，钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。 钽电容的特点是寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好，不过容量较小、价格也比铝电容贵，而且耐电压及电流能力较弱。它被应用于大容量滤波的地方，像CPU插槽附近就看不到钽电容的身影，多同陶瓷电容，电解电容配合使用或是应用于电压、电流不大的地方。

钽电容是有极性的，不耐压是钽电容的缺陷，钽电容最高做到50V，不过钽电容的容值可以做的比较高，而且钽电容稳定性强，除了耐压以为可以胜任比较严峻条件下仍然可以正常工作，且也具备小体积小封装的特点，所以钽电容可以应用到军事设备，航天航空设备；

硬件设计选择电容的时候，务必要考虑清楚线路的最高电压，通常是折半使用，就是电容耐压值要达到线路电压的2倍或更多。例如5V电源上的电容要选择10V的，而不是6.3V的。20V的电源上的电容要选择50V的电容，而不是35V的。电解电容推荐使用2倍以上，以避免供应商品质控制不严格带来的隐患。钽电容一定要严格按照2倍以上来选择（华为的标准按3倍来算），因为钽电容比较容易被击穿。

陶瓷电容(Ceramic Capacitor)：

陶瓷电容是以陶瓷为介电质的电容器。其结构是由二层或更多层交替出现的陶瓷层和金属层所组成，金属层连结到电容器的电极。

瓷片电容的高频特性好，但电容值最大只能做到0.1uF。瓷片电容也属于陶瓷电容的一种。当我们在电路设计中会大量使用贴片电容，贴片电容就是单片陶瓷电容器。陶瓷电容是无极性的，耐压可以做的比较高，承压能力强，不足之处是容值没法做的太高，现在最高是220UF，稳定性没法和钽电容对比，不过价格相对比钽电容便宜一些；

陶瓷电容可以选择略小一些的，推荐使用1.6-2倍左右，因为陶瓷电容对高压的耐受能力比较好。

总结：电容的方向：陶瓷电容不分正负极，电解电容和钽电容都有正负极的区分。如果接反了，就会击穿然后起火或者爆炸。   

        在电路中，如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路，就称为旁路电容；如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，就可以称为去耦电容；如果用于滤波电路中，那么又可以称为滤波电容；除此以外，对于直流电压，电容器还可作为电路储能，利用冲放电起到电池的作用。