电容器是所有电子设备中的主要组件之一，对其运行至关重要。在现代电子产品中，你会发现几乎所有的电路都使用陶瓷电容来去耦电源集成电路(集成电路)在电路板或铝电解电容器上作为大容量电容稳压器。然而，电容的应用远不止旁路噪声，电容的种类也远不止陶瓷模拟供应商和铝电解供应商。

不同类型的电容器用于:

连接

去耦

过滤

能量储存/供应

感应淬火

减震器

以及更多的应用

本文我们将探讨所有不同类型的电容、它们的可能用途以及常见的电容电压。虽然我们可能认为电容器是一项稳定的技术，几十年来都没有改变，但事实是，今天的电容器与十年前有很大不同，更不用说过去20年了。随着电容器技术的进步，过去你无法想象的使用某种类型电容器的应用在今天是完全合理的。相比之下，虽然与其他类型的电容器相比，今天的一些电容器可能被认为是过时的，没有实际应用，但它们仍然有自己擅长的利基应用。

尽管所有不同类型的电容器都提供电容，但它们并不完全相同。选择电容时，电容并不是唯一的关键参数，每种电容都有不同的应用，因此有时做出正确的选择并不容易。如果你考虑电容，最大电压，等效串联电阻(ESR)，等效串联电感(ESL)、寿命、尺寸、价格、可用性、随温度变化的参数等等。例如，选择旁路电容时，ESR和ESL参数至关重要。另一方面，为储能或突然负载变化选择电容时，漏电流可能更为关键。

选择电容主要取决于您的应用和预算限制。电容器的价格从不到1美分到100多美元不等。

陶瓷电容器

陶瓷电容器是最受欢迎和最常见的电容器类型之一。在早期，陶瓷电容器的电容非常低，但如今，情况并非如此。多层陶瓷电容器(MLCC)广泛用于电路中；它们的电容额定值可达数百微法(F)。对于过时的硬件/设计，现代陶瓷电容可以取代其他类型的电容，如电解电容或钽电容。电解电容和陶瓷电容的区别在于，后者以更低的成本提供更高的性能。

MLCCs有一个陶瓷电介质体，它是顺电或铁电材料的精细研磨颗粒和其他成分的混合物，以实现所需的参数。它们有多层电极电容。陶瓷在高温下烧结，形成电容器的电气和机械基础。

陶瓷层通常非常薄；但是，这取决于电压组件的等级。对于相同的电容，电压越高，电容器的厚度和尺寸越大。电容器通常由一层薄涂层保护免受湿气和其他污染物的影响。

虽然一直以来都有通孔/引线型陶瓷电容，但真正出彩的还是表贴型电容。有趣的是，如果你拆开今天的许多通孔陶瓷电容，你可能会发现一个表面贴装电容附在引脚下！表面安装电容器的生产量和规模经济使得制造商简单地将表面安装元件重新封装到通孔封装中更便宜。表面贴装陶瓷电容尺寸极小，电容额定值极具竞争力。MLCCs是市场上最小的电容，封装尺寸低至08004 (0201规格)。没有这些微小的电容尺寸，高性能、高密度板就不可能实现。

MLCCs之所以受欢迎，不仅因为它们体积小，电容相对较高，还因为它们对于电解型完全不适合的许多应用至关重要。作为一个经常被忽视的优势，陶瓷电容器一般不会起火或爆炸，如果你不正确对待它们。它们没有极性，可以施加明显超过其额定值的电压，而不会损坏电容器本身。相比之下，铝电解电容器，尤其是钽电容和陶瓷电容器，即使施加很小的反向电压，或者稍微超出额定值，也有变成小型火箭发动机或爆炸的趋势。

这种电容器的其他优点:

宽电容和电压范围

高度可靠的性能

用于表面安装组件的胶带和卷盘

低ESR

高频下的高Q值

尽管陶瓷电容具有一般的优势和好处，但并非所有陶瓷电容都是一样的，有些非常便宜，有些则非常昂贵。电容器的参数还取决于几个因素，例如使用哪种陶瓷电介质。最常见的电介质类型有C0G、NP0、X7R、Y5V和Z5U。

陶瓷型电容器主要有两类:

第1类:为谐振电路应用(NP0、P100、N33、N75等)提供高稳定性和低损耗。).

第二类:出价高容积效率针对缓冲、旁路和耦合应用(X7R、X5R、Y5V、Z5U等。).

1类陶瓷电容器

1级陶瓷电容器具有最高的稳定性和最低的损耗。它们具有很高的容差和精度，在电压和温度变化时更加稳定。1类电容适合用作振荡器、滤波器和要求苛刻的音频应用。

1级陶瓷电容器的公差代码如下所示:

第一个字符是字母，表示电容随温度变化的有效数字，单位为ppm/°c，第二个字符是数字，表示第一个字符的乘数。第三个字符是一个字母，代表最大误差，单位为ppm//°c。

例如:C0G陶瓷是目前最稳定的电容电介质之一。电容随温度的变化为0+/-30 ppm/°C，小于-55°C至+125°C范围内额定电容的+/- 0.3%，C0G陶瓷的电容漂移或迟滞小于0.05%，可忽略不计，而薄膜电容则高达2%。

C0G (NP0)陶瓷电介质的“Q”通常超过1000，电容或“Q”随频率变化很小。除此之外，介电吸收通常小于0.6%；这与云母相似，云母因具有非常低的吸收率而闻名。这使得陶瓷电容非常适合RF应用，通常可以找到专门为RF电路设计的陶瓷电容。

2类陶瓷电容器

2类陶瓷电容器的介电常数比1类高得多。这使得它们每单位体积的电容水平更高。然而，作为这种更高密度的代价，它们具有较低的整体精度和稳定性。除了较低的精度和稳定性之外，2类陶瓷电容器还表现出非线性温度系数，并且电容在很小程度上依赖于所施加的电压。

这种电容器非常适合退耦和连接精确电容值并不重要，但空间可能是个问题的应用。它们也非常适合负载快速变化、但需要紧凑的占地面积例如RF发射器/收发器IC。

2级陶瓷电容器公差的字符代码为:

第一个字符是一个字母，代表工作温度范围的低端。第二个是数字，表示工作温度的上限。第三个字符是一个字母，表示整个工作温度范围内的电容变化。

最常见、最受欢迎的2类陶瓷电介质之一是X7R，其温度范围为55°C至+125°C，电容变化为15%,成本相对较低，但仍具有较好的容差。Y5V电容也很常见，因为电容或电压开始达到给定封装的上端。它的温度范围为30°C至+85°C，容差范围为+22/-82 %,仍然适合许多需要紧凑和高性价比的去耦或大容量电容要求。

3类陶瓷电容器

历史上，也有每单位体积提供高电容的3类陶瓷电容器。这些电介质很难在生产中找到，因为现代2类多层陶瓷可以在更紧凑的封装中提供类似或更高的电容以及更好的性能。

钽电容器

钽是一种电解电容器，使用钽金属作为阳极，覆盖一层薄的氧化物作为电介质。钽提供非常薄的介电层，这导致每单位体积更高的电容值。

钽电容是极化的，这意味着它们只能与DC电源一起使用，并且只能放置在正确的方向。超出额定电压/温度使用的钽电容或极性不正确的钽电容会迅速导致热失控，引起火灾甚至小爆炸。这些可以通过在设计中使用限流器或热保险丝等安全元件来缓解。不过，在额定值附近使用钽电容时，还是要注意这一点。

与陶瓷电容相比，钽电容的等效串联电阻相对较高，通常高出几个数量级。这使得钽电容不适合高频应用。

钽电容的价格通常比MLCCs高得多，因此一般应用越来越少使用钽电容。它们确实有一些突出的特性，使它们成为某些应用的理想选择，尽管它们需要额外的成本。

电容随温度线性变化

钽电容的电容随温度呈线性变化。这种线性变化使得临界条件下的电容计算更加容易。除了线性变化之外，钽电容的电容还会随温度升高，这有利于储能或开关模式电源负载变化的稳定性。如果钽电容靠近开关模式电源，当电源承受重负载并变热时，其电容会略微上升。

有限的颤噪/压电效应

由于压电效应，陶瓷型电容振动时会产生颤噪，产生类似压电麦克风的电压。这种效应会在电路中引起额外的噪声，对于高振动环境中具有敏感/低电压的电路板来说，这是不理想的模拟信号。这种噪声不足以影响数字或放大的模拟信号，但来自传感器的未放大模拟信号或其他非常敏感的信号可能会受到影响。这是许多音频相关元件不推荐陶瓷电容的原因之一。钽电容不具有压电/颤噪特性，因此非常适合音频应用或高振动应用。

电容与电压特性

钽电容器在不同条件下非常稳定直羚压条件，只要这些条件不超出电容器的额定值。多层陶瓷电容器的电容随电压显著变化，电容随电压增加而减小。这对于不同电压的应用至关重要，在某些应用中，钽电容的价格甚至可以与MLCC媲美。钽电容通常会提供广告中的全电容，减去任何容差。对于低噪声电源和关键去耦应用，陶瓷电容的工作电压可能接近最高电压，钽电容所需的电容是陶瓷电容的1/3。或者，您需要1/3数量的并联电容来获得相同的实际电容，这样可以节省大量空间。

长期稳定性

陶瓷电容器中电介质的介电常数是由于铁电电介质中极化畴随时间的退化。虽然这听起来像是科幻剧里的技术术语，但现实世界的效果是降低电容久而久之。另一方面，钽电容在其寿命期间往往保持稳定。钽电容也不会像铝电解电容那样变干或退化，这使得钽电容成为长寿命应用的理想选择，尤其是在维修费用昂贵或不可能的情况下，或者设备是关键任务的情况下。

铝电解电容器

铝电解电容器是标志性的。如果你搜索电容器的图片，你很可能会看到铝电解电容器的图片。在现代电子产品中，铝电容主要用于大容量电容应用，由于其体积大、ESR高以及电流漏泄。虽然它们在许多应用中已经被取代，但由于其巨大的电容值、高最大电压额定值和低成本，它们仍然非常受欢迎。

一个铝电解电容器由液体电解质构成。电解质是含有高浓度离子的液体或凝胶。和钽电容一样，钽电容也是电解电容，铝电解电容也是极化的。这意味着正极端子必须比负极端子具有更高的电位。与科幻小说中船长称之为“反转极性”以使某样东西工作不同，如果你用一个铝电容器来做这件事，它会迅速失效，爆炸并可能着火。

由于铝电解电容的诸多缺点，许多应用中的铝电容已被低成本多层陶瓷电容、低ESR铝聚合物电容或钽电容所取代。铝制电容器具有很高的等效性串联电阻这使得当具有高频率或大幅度的信号被施加到电容器时，它们消耗大量功率。铝电容器的寿命受到电解液的严重限制，电解液会变干，使用温度高时寿命会大大缩短。这泄漏电流铝电容器的电容率远远高于大多数其他类型的电容器，这使得它们不太适合耦合应用。

这些缺点使得这些电容器在许多现代应用中无法使用。然而，铝电容并没有走向任何地方，因为它们有几个可取之处，尤其是相对于可比的电容/电压而言，它们的成本很低。铝电容还提供高达几法拉的电容值，比许多其他类型的电容高得多的电压，至少在考虑电容时是如此。尽管体积庞大，但与并联的多个不同类型的其它电容相比，它们的尺寸更小，因为铝电容通常具有较高的直径与高度的纵横比。如果垂直间隙不成问题，铝电容就其尺寸而言可能具有出色的电容。

与钽电容相比，铝电容在发生故障时对电路的损害较小。随着铝电容器接近其使用寿命，其电容会逐渐减小。如果由于以下原因而失败过电压或其他滥用，它通常会爆裂或膨胀，而不会在此过程中取出一大块电路板或引起火灾。

虽然聚合物型铝电容器有许多优点，但简单的铝电容器要便宜得多，而且最大额定电压也更高。

铝电解电容器在许多应用中可能被取代，因为它们不能满足现代电路的苛刻要求，但在预算要求大电容值的应用中，它们仍然是无与伦比的。它们用于许多开关电源，以降低电压纹波、音频或其他低通滤波器、平滑或大容量电容应用。虽然它们可能不是理想的选择，但有时它们是在预算内实现稳定电路的唯一选择或唯一方法。

聚合物电容器

聚合物电容器是一种相对较新的技术，正在迅速成为一种流行的电解电容器。它们是基本铝电容和钽电容的绝佳替代品，在某些应用中，甚至是多层陶瓷电容。这些电容器使用导电固体聚合物作为电解质，而不是传统电解电容器中的液体或凝胶电解质。铝聚合物和钽聚合物电容与其液态电解质母体采用相同封装，因此将现有设计升级为聚合物电容并从中获益非常容易。

通过使用固体电解质，聚合物电容器避免了液体电解质变干的问题，这严重限制了传统电解电容器的寿命。

在大多数情况下，只要不超过最大额定电压(往往低于传统电解电容器的最大额定电压),聚合物类型的电容器可以替代钽电解电容器。聚合物电容最常见的额定电压高达35V DC，但也有很多高达63V DC的选择。对于铝聚合物，额定电压高达250V DC的电容数量有限，对于钽聚合物，额定电压高达125V DC。

现有设计通常不会用聚合物取代大多数钽电容或铝电解电容的另一个原因是，相比之下，它们相对昂贵。也就是说，在设计中使用聚合物电容有几个优势，尤其是在电源中。在我的几篇开源项目文章中，我提到了铝聚合物电容，因为它们的性价比在这些特定应用中是无与伦比的。

电容与电压特性

与我们之前讨论的钽电解电容一样，聚合物电容在电容与电压方面具有几乎相同的特性，电容随着温度的升高呈线性增加。

非常低的ESR

传统钽电容和铝电容的一个显著缺点是等效串联电阻高。当用于开关模式电源的滤波应用时，很难获得浅电压纹波或减轻传导电磁干扰。聚合物电容的ESR与许多陶瓷电容相似，这使其成为滤波应用的理想选择，因为其电容值明显高于陶瓷电容。虽然聚合物电容的价格明显高于液体电解质电容，但仍远低于同等数量的并联陶瓷电容。聚合物电容的低ESR使其成为需要大电容的高电流纹波应用的理想选择。

高电容密度

铝聚合物电容主要为其PCB尺寸提供非常高的电容密度。钽聚合物电容不像铝电容那样采用高封装。高圆柱形铝电容器允许您通过使用高纵横比元件来提供异常高的电容，这些元件相对于其占地面积来说非常高-如果间隙允许的话。

无泄漏

众所周知，铝电容器会因电解液变干或泄漏而失效。泄漏的电容器会毁坏电路板，而电路板本来可以通过简单地更换电容器来修复。由于固体聚合物电解质，不可能有泄漏。

没有压电效应

正如前面讨论的非聚合物产品一样，聚合物产品不存在压电/颤噪问题，非常适合音频和其它敏感陶瓷模拟供应商的小信号应用。

频率稳定度

如前所述，与液态电解质电容相比，聚合物电容在高频应用中表现出色。虽然不如陶瓷电容，但与陶瓷电容选项相比，它们非常接近，可以在类似的价格和电路板尺寸下提供高电容。

这使得聚合物电容器非常适合电源和音频应用。虽然聚合物电容通常比其他替代产品更贵，但它比陶瓷电容成本更低，因为陶瓷电容在该电压下的电容会降低，同样的工作需要更少的聚合物电容。

例如，在下图中，我们以一个简单的DC-DC降压电源作为PCB电容符号:

上述应用要求输入端的电容为250 μF，输出端的电容为450 μF。一旦考虑到陶瓷电容的电容降级(过压、老化和温度),我们需要将陶瓷电容降低约70%。这种降额意味着输入端的电容应为833 μF左右，输出端的电容应为1500 μF左右。输入端需要18个47 μF陶瓷电容，输出端需要15个100 μF陶瓷电容。通过使用聚合物电容，我们可以在输入端使用两个150 μF聚合物电容，在输出端使用一个470 μF聚合物电容。由于聚合物电容不需要降额，因此可节省30%的成本和50%的PCB面积。

薄膜电容器

薄膜电容，顾名思义，就是用塑料薄膜作为电介质。这类电容价格便宜，长时间使用非常稳定，自感和等效串联电阻参数非常低。一些薄膜电容可以承受非常大的无功功率浪涌。

极薄的薄膜通过拉伸工艺制成，然后可以根据电容器所需的特性进行金属化或不处理。然后添加电极，并将组件安装到保护电容器免受环境影响的外壳中。

相对贫穷的人电介质与其他类型的电容器相比，这种类型的电容器非常大，单位体积的电容非常低，这使得它的应用与我们考虑过的其他选项有很大不同。薄膜电容器用于许多要求稳定性、低电感和低成本的应用中。

金属化薄膜电容器的一个有趣的方面是它们是自愈的。当缺陷导致外部电压瞬变时，就会发生自愈。电容器内的任何电弧都会蒸发故障周围薄膜的薄金属化层。这导致没有失效的区域失去其金属化涂层-没有导电材料就不再有短路，因此电容器不再处于失效模式。

聚酯薄膜

聚酯薄膜电容是通用、低成本薄膜电容，主要优点是在较高温度(最高125°C)下具有出色的稳定性。这些电容也被称为绿色电容，广泛用于吉他放大器等音频设备。

主要特点:

有引线和表面贴装封装

可在125°C下工作，电压降额

高耐受性

高介电强度使得高压电容器相对较小

低ESR

高dV/dt -可用于存在急剧、快速上升时间尖峰的应用

它们通常用于:

电容需要处理高峰值电流水平的电路。

过滤，不需要高公差等级。

一般耦合和去耦应用以及DC阻塞。

不需要极高电容水平的电解电容器的电源。

音频应用。

聚丙烯薄膜

聚丙烯薄膜电容器可广泛获得，并在广泛的应用中有用。

关键特征

极其严格的公差(高达1%)。

非常稳定，因为它们的电容随时间和施加的电压变化非常小，并且它们的温度系数非常低，为负值，呈线性。

大多数PP电容的ESR和自感都非常低。

PP电容可以在极端电压(u至1kV)下工作。

相当高的温度范围达到100°C或以上。

仅作为含铅元件提供。

仅适用于极低的电容范围(100pF至10nF)。

PP电容应用广泛:

高功率/高交流电压电路应用。

具有高峰值电流水平的电路。

高频谐振电路。

精密定时电路。

照明镇流器系统。

开关电源。

采样保持电路。

高级音频应用，许多发烧友认为它们提供了更好的性能，因此有更好的音质。

高频脉冲放电电路。

聚四氟乙烯/聚四氟乙烯薄膜

聚四氟乙烯薄膜电容器可在金属化和薄膜/箔变体中找到。这些类型的电容器可以承受极端温度，并确保稳定运行。然而，这些电容相对较贵，往往只用于高度专业化的应用。

主要特点:

可以在高达200°C的温度下工作

聚苯乙烯薄膜

聚苯乙烯薄膜传统上被认为是具有高稳定性、低损耗和低泄漏的廉价通用型电容器。

主要特点:

高绝缘

低泄漏

低介电吸收

低失真(音频发烧友就因为这个喜欢他们)

良好的温度稳定性

云母电容器

云母或银云母电容器是一种使用云母作为电介质的电容器。云母是一种在电学、化学和机械方面非常稳定的材料。虽然它具有良好的电气性能和耐高温的巨大特点，但它的原材料成本很高。云母还能抵抗大多数酸、水、油和溶剂。这些电容器是通过在云母片的两面夹上金属制成的。银云母电容器很少见，但在需要稳定可靠的低阻值电容器时仍会使用。它们的损耗非常低，可用于高频，并且其值非常稳定，会随时间而变化。

云母型电容器的主要特点是:

高精度-高达额定电容值的1%。

高稳定性-这些电容器非常稳定，几乎不随时间退化，并且组件由环氧树脂保护。

耐高温。

高耐压(最高1kV)。

对频率的耐受性高。

高Q值、低ESR/ESL

云母电容器体积庞大，价格昂贵。

银云母电容器用于:

过滤器——高公差等级和稳定性允许精确计算过滤器，并快速预测其性能。

射频振荡器和其他射频电路——在这些应用中，它们的低损耗使调谐电路的Q值得以提高。

大功率射频发射机。

高压应用。

硅电容器

硅电容器，至少作为分立元件，是一种相对新型的电容器。有趣的是，按体积计算，世界上最常见的电容类型是用于RAM和flash等集成电路的硅电容。这种分立式电容器基于二氧化硅和氮化硅等电介质，用于制造高密度电容器。这种电容器非常适用于要求高稳定性、可靠性和耐高温的场合。

硅电容的优势在于:

高温下的高稳定性-硅电容器可以承受高达250°c的温度。

电容在DC偏压下不会退化。

小型化的潜力极高。

极低的漏电流和低损耗因数。

故障率低。

最小ESR和ESL。

硅电容的局限性:

低电容值(最高5 μF)；

电荷泄漏；

极其昂贵(价格比具有相同价值和额定电压的MLCC高5到5000倍)。

硅电容的成本确保它们只用于非常特殊的应用。您会在绝对关键任务和通常昂贵的设备中发现它们，在这些设备中，性能和可靠性是最重要的，成本是次要的。这意味着，在医疗、军事和航空航天应用以及高性能RF器件中，都可以找到硅电容。

如果某个应用要求极高的性能和极其严格的容差，那么没有任何类型的电容可以与硅电容相比。

超级电容器

超级电容器是另一种无法与之相比的电容器。这些类型的电容器用于与上述完全不同的目的。超级电容器，至少是一种应用，比我们讨论过的其他电容器类型更类似于电池。这些电容的主要用途是用于高电流电源的能量存储或RAM或GPS等存储器备份应用。

目前，在超级电容器的研究和开发方面有大量投资，作为运行电动车辆的电池的替代品。随着这项技术的快速发展，下一个十年将会非常有趣。

超级电容器的电容范围从mF到几千法拉，这是相当大的能量。它们的电容比电路设计中使用的典型电容高出数千或数百万倍。

虽然超级电容器经常被比作锂离子电池，但它们具有本质上不同的特性。不要将它们与“锂电容器”相混淆，后者是电容器封装中的锂离子或聚合物电池。

超级电容器的优点是:

非常高的充电/放电循环次数。

巨大的功率密度，允许提供非常高的电流。

寿命长。

工作温度范围宽。

然而，这些类型的电容器也有一些缺点，例如:

成本非常高；

非常低的电压(最大1.5V至5V)；

适度的高漏电流使得它们。不适合长时间储存能量；

与电池相比，能量密度低；

尺寸比较大。

总之，所有电容器各种类型都有自己的位置，即使随着新技术和对其他电容器类型的改进改变了市场，这种位置也会随着时间而改变。某些类型的电容器可能优于其他类型的电容器。然而，正如我们所见，在许多应用中，一种类型的电容无法取代其理想的应用。电容器，就像电子产品中的所有其他类型的元件一样，仍在不断进步和发展，受到越来越先进的技术需求的推动。我们通常认为电容器是一项已解决的技术，但我们今天使用的许多电容器都比近代可用的电容器先进得多。

MLCC应用正在快速增长。它们是最受欢迎的电容器，理由很充分。它们通常便宜、紧凑，并且具有良好的特性。它们为最基本的去耦、滤波和旁路应用提供了规格和成本的理想平衡。

钽电容具有更高的温度、DC偏置和时间稳定性。此外，它们不会受到压电效应的影响，更具抗压能力。不幸的是，它们有很高的ESR，很高的价格，如果稍有不当处理，它们会爆炸或变成一个小火球。

铝电解电容器具有非常高的电容，并且可以具有很高的最大额定电压。对于与聚合物电容器相同的性能，它们也要便宜得多。但是它们体积大，血沉高，并且随着时间的推移会变干。

铝聚合物和钽电容是令人激动的优秀新技术。除了低ESR之外，它们几乎拥有传统同类电容的所有优势。然而，目前它们仍然相对昂贵，并且具有相当低的最大额定电压。作为一项相对较新的技术，我只能想象这些电容器类型在未来几年/十年的改进。

薄膜电容有很多种，每一种都有特定的应用。它们体积较大，电容额定值较低，但性能稳定，还有其他一些好处。

云母电容器是我们见过的最不寻常的电容器。它们具有很高的耐受性、稳定性和精度，但是相对来说比较稀有和昂贵。

硅电容具有温度稳定性和可靠性，但非常昂贵且电容额定值低。当只有最好的才适合你的电路时，硅电容就是你想要的。

超级电容比上面的其他电容更像储能元件。它们极高的电容令人惊叹，但价格、高泄漏和低最大电压极大地限制了它们的应用。超级电容器作为许多设备的电池替代品，前景光明，提供近乎瞬时的充电和令人难以置信的能量密度。汽车公司正在向超级电容器研究投入大量资金，这是一项可能在未来彻底改变世界和环境的技术。

所有类型的电容都有自己的位置，具体选择哪种取决于您的应用、设计、预算和其他要求。