第2章 电容的识别与检测
电容器是最常见的电子器件之一，通常简称为电容。电容是两个金属导体中间填充绝缘物质，从两个金属导体分别引出两个引线构成的。电容是衡量导体存储电荷能力的物理量，在电路中，常用于滤波、耦合、振荡、旁路、隔直、调谐、计时等。其基本特性如下。
（1）电容两端的电压不能突变。向电容中存储电荷的过程，称为“充电”，而电容中的电荷消失的过程，称为“放电”，电容在充电或放电的过程中，其两端的电压不能突变，即有一个时间的延续过程；
（2）通交流，隔直流；通高频，阻低频。
2.1 电容的分类
电容种类繁多，其分类方式有多种：按容量是否可调划分，分为固定电容、可变电容、微调电容；按极性划分，可分为无极性电容、有极性电容；按介质材料划分，可分为有机介质电容、无机介质电容、气体介质电容、电解质电容等。
2.1.1 固定电容的外形及特点
固定电容指制成后电容量固定不变的电容，又分为有极性和无极性两种。常用的固定电容如下。
1. 纸介电容
纸介电容属于无极性、有机介质电容，一般是用两条金属箔作为电极，中间用电容纸隔开重叠卷绕而成。纸介电容制造工艺简单、价格低、体积大、损耗大、稳定性差，并且存在较大的固有电感，不宜在频率较高的电路中使用。常见纸介电容外形如图2.1所示。
2. 磁介电容
磁介电容属于无极性、无机介质电容，以陶瓷材料为介质制作而成。磁介电容体积小、耐热性好、绝缘电阻高、稳定性较好，适用于高低频电路。常见磁介电容外形如图2.2所示。
图2.1 常见纸介电容外形
图2.2 常见磁介电容外形
3. 涤纶电容
涤纶电容属于无极性、有机介质电容，以涤纶薄膜为介质，以金属箔或金属化薄膜为电极制作而成。涤纶电容体积小、容量大、成本较低，绝缘性能好、耐热、耐压和耐潮湿的性能都很好，但稳定性较差，适用于稳定性要求不高的电路。常见涤纶电容外形如图2.3所示。
4. 玻璃釉电容
玻璃釉电容属于无极性、无机介质电容，其介质一般是玻璃釉粉压制的薄片，通过调整釉粉的比例，可以得到不同性能的电容。玻璃釉电容介电系数大、耐高温、抗潮湿强、损耗低。常见玻璃釉电容外形如图2.4所示。
图2.3 常见涤纶电容外形
图2.4 常见玻璃釉电容外形
5. 云母电容
云母电容属于无极性、无机介质电容，以云母为介质，具有损耗小、绝缘电阻大、温度系数小、电容量精度高、频率特性好等优点，但成本较高、电容量小，适用于高频线路。常见云母电容外形如图2.5所示。
图2.5 常见云母电容外形
6. 薄膜电容
薄膜电容属于无极性、有机介质电容。薄膜电容是以金属箔或金属化薄膜为电极，以聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜为介质制成。故薄膜电容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。薄膜电容具有体积小、容量大、稳定性比较好、绝缘阻抗大、频率特性优异（频率响应宽广）等特点，而且介质损失很小。薄膜电容广泛使用在模拟信号的交连，电源噪声的旁路、谐振等电路中。几种常见的薄膜电容外形如图2.6所示。
聚苯乙烯电容属于无极性、有机介质电容，以聚苯乙烯薄膜为介质，以金属箔或金属化薄膜为电极制作而成。聚苯乙烯电容成本低、损耗小、精度高、绝缘电阻大、温度系数小，但耐低温、高频特性较差，充电后的电荷量能保持较长时间不变。常见聚苯乙烯电容外形如图2.6（c）所示。
图2.6 常见薄膜电容外形
7. 铝电解电容
铝电解电容属于有极性电容，以铝箔为正极，以铝箔表面的氧化铝为介质，以电解质为负极制作而成。铝电解电容体积大、容量大，与无极性电容相比其绝缘电阻低、漏电流大、频率特性差、容量与损耗会随周围环境和时间的变化而变化，特别是当温度过低或过高的情况下，且长时间不用还会失效。铝电解电容仅限于低频、低压电路。常见铝电解电容外形如图2.7所示。
图2.7 常见铝电解电容外形
8. 钽电解电容
钽电解电容属于有极性电容，以钽金属片为正极、其表面的氧化钽薄膜为介质、二氧化锰电解质为负极制作而成。钽电解电容的温度特性、频率特性和可靠性都较铝电解电容要好，漏电流极小、电荷存储能力高、误差小、寿命长，但价格昂贵，适用于高精密的电子电路中。常见钽电解电容外形如图2.8所示。
图2.8 常见钽电解电容外形
9. 贴片式多层陶瓷电容
贴片式多层陶瓷电容内部为多层陶瓷组成的介质层，为防止电极材料在焊接时受到侵蚀，两端头外电极由多层金属结构组成。常见贴片式多层陶瓷电容外形如图2.9所示。
10. 贴片式铝电解电容
贴片式铝电解电容。是由阳极铝箔、阴极铝箔和衬垫卷绕而成。常见贴片式铝电解电容外形如图2.10所示。
图2.9 常见贴片式多层陶瓷电容外形
图2.10 常见贴片式铝电解电容外形
11. 贴片式钽电解电容
贴片式钽电解电容有矩形的，也有圆柱形的，封装形式有裸片型、塑封型和端帽型三种，以塑封型为主。其尺寸比贴片式铝电解电容小，并且性能好，如漏电小、负温性能好、等效串联电阻小、高频性能优良。常用的贴片式钽电解电容为塑封，外形如图2.11所示。
图2.11 常见贴片式钽电解电容外形
2.1.2 可调电容的外形及特点
1. 单联可变电容
单联可变电容由两组平行的铜或铝金属片组成，一组是固定的（定片），另一组固定在转轴上，是可以转动的（动片）。动片随转轴转动时，可旋转进入定片的空隙内，两个极板的相对面积发生变化，电容的电容量也随之变化。动片全部旋入定片内时，电容量最大；全部旋出时，电容量最小。常见单联可变电容外形如图2.12所示。
2. 双联可变电容
双联可变电容由两个单联可变电容组合而成，有两组定片和两组动片，动片连接在同一转轴上。调节时，两个可变电容的电容量同步调节。常见双联可变电容外形如图2.13所示。
图2.12 常见单联可变电容外形
图2.13 常见双联可变电容外形
3. 空气可变电容
空气可变电容的定片和动片之间的电介质是空气。空气可变电容的特点是制作方便、成本低、绝缘电阻大、损耗小、稳定性好、高频特性好、静电噪声小、体积较大等。常见空气可变电容外形如图2.14所示。
4. 有机薄膜可变电容
有机薄膜可变电容的定片和动片之间填充的电介质是有机薄膜。其特点是体积小、成本低、容量大、温度特性较差等。常见有机薄膜可变电容外形如图2.15所示。
图2.14 常见空气可变电容外形
图2.15 常见有机薄膜可变电容外形
2.1.3 微调电容的外形及特点
微调电容又叫半可调电容，其电容量可在小范围内调节。常见微调电容外形如图2.16所示。
图2.16 常见微调电容外形
2.2 电容的识别
电容是一种存储电能的元件，在电路原理图中电容用字母“C”表示，常用电容在电路原理图中的符号如图2.17所示。电容量大小的基本单位是法拉（F），简称法。常用单位还有毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）。它们之间的换算关系是：
1mF=10 -3 F
1μF=10 -3 mF=10 -6 F
1nF=10 -3 μF=10 -6 mF=10 -9 F
1pF=10 -3 nF=10 -6 μF=10 -9 mF=10 -12 F
图2.17 常用电容的图形符号
2.2.1 电容的型号命名法
电容的型号命名一般由四部分组成，如图2.18所示，各部分的主要含义如表2.1所示。
图2.18 电容的型号命名组成图
表2.1 电容型号命名及各部分含义
示例如下。
（1）CD⁃11：铝电解电容（箔式），序号为11。
（2）CC1⁃1：圆片形瓷介电容，序号为1。
（3）CZJX：纸介金属膜电容，序号为X。
2.2.2 电容的主要技术指标
1. 耐压
电容的耐压指在允许环境温度范围内，电容长期安全工作所能承受的最大电压有效值。常用固定电容的直流工作电压系列为：6.3V，10V，16V，25V，40V，63V，100V，160V，250V，400V，500V，630V，1000V。
2. 允许误差等级
电容的允许误差等级是电容的标称容量与实际容量的最大允许偏差范围。电容允许误差等级常见有七个，如表2.2所示。
表2.2 电容允许误差等级
3. 标称容量
电容的标称容量指标示在电容表面的电容量。固定电容标称容量系列和允许误差如表2.3所示。
表2.3 固定电容标称容量系列和允许误差
注：标称容量为表中数值或表中数值再乘以10n，其中n为正整数或负整数，单位为pF。
2.2.3 电容的表示方法
1. 直标法
直标法是将电容的标称容量、耐压及偏差直接标在电容体上。例如：4700μF 25V；0.22μF±10%；220MFD（220μF）±0.5%。若是零点零几，则常把整数位的“0”省去，如.01μF表示0.01μF。常见的电容直标法如图2.19所示。
图2.19 常见的电容直标法
2. 数字表示法
数字表示法是只标数字不标单位的直接表示法。采用此种方法的仅限于单位为pF和μF的两种，一般无极性电容默认单位为pF，电解电容默认单位为μF。如电容体上标注“3”、“47”、“5100”、“0.01”，分别表示3pF、47pF、5100pF、0.01μF；电解电容如标注“1”、“47”、“220”则分别表示1μF、47μF和220μF。常见电容数字表示法如图2.20所示。
图2.20 常见电容数字表示法
3. 数码表示法
数码表示法一般用三位数字来表示容量的大小，单位为pF。其中前两位为有效数字，后一位表示倍率，即乘以10i，i为第三位数字，若第三位数字为9，则乘10-1。例如，223J代表22×103 pF=22000pF=0.22μF，允许误差为±5%；又如，479K代表47×10-1 pF，允许误差为±5%。这种表示方法在瓷片电容中最为常见。常见电容数码表示法如图2.21所示。
图2.21 常见电容数码表示法
4. 色码表示法
电容的色码表示法与电阻的色环表示法类似，颜色涂于电容器的一端或从顶端向引线排列。色码一般只有三种颜色，前两环为有效数字，第三环为倍率，容量单位为pF。有时色环较宽，例如，红红橙，两个红色环涂成一个宽的，表示22000pF。常见电容色码表示法如图2.22所示。
图2.22 常见电容色码表示法
5. 字母数字混合表示法
字母数字混合表示法用2～4位数字和一个字母表示标称容量，其中数字表示有效数值，字母表示数值的单位。字母有时既表示单位也表示小数点。例如：
47n=47×10 -3 μF=0.047μF；
3μ3=3.3μF；
2p2=2.2pF；
5n9=5.9nF=5900pF。
常见电容字母数字混合表示法如图2.23所示。
图2.23 常见电容字母数字混和表示法
2.2.4 极性电容识别
有极性电容一般为铝电解电容和钽电解电容，极性的识别较为重要，其识别方法如下。
1. 通孔式（插针式）有极性电容的识别
通孔式有极性电容引线较长的为正极，若引线无法判别则根据标记判别，铝电解电容标记负号一边的引线为负极，钽电解电容的正极引线有标记。常见通孔式电容极性标记如图2.24所示。
图2.24 常见通孔式电容极性标记
2. 贴片式有极性电容的识别
（1）贴片式有极性铝电解电容的顶面有一黑色标志，是负极性标记，顶面还有电容容量和耐压值。常见贴片式铝电解电容极性标记如图2.25所示。
图2.25 常见贴片式铝电解电容极性标记
（2）贴片式有极性钽电解电容的顶面有一条黑色线或白色线，是正极性标记，顶面上还有电容容量代码和耐压值。常见贴片式钽电解电容极性标记如图2.26所示。
图2.26 常见贴片式钽电解电容极性标记
2.3 电容的检测
电容的质量好坏主要表现在电容量和漏电电阻。电容量可用带有电容测量功能的数字万用表、电容表、交流阻抗电桥或万用电桥测量；漏电电阻也可用绝缘电阻测量仪、兆欧表等专用仪器测量。这里只介绍用万用表检测电容的简易检测方法。
2.3.1 指针式万用表检测电容
1. 固定电容的检测
（1）容量在0.01μF以上固定电容的检测
将指针式万用表调至R×10k欧姆挡，并进行欧姆调零，然后用万用表的红、黑表笔分别接触电容的两个引脚，观察万用表指针的变化，如图2.27所示。
如果表笔接通瞬间，万用表的指针向右微小摆动，然后又回到无穷大处，调换表笔后，再次测量，指针也向右摆动后返回无穷大处，则可以判断该电容正常；
如果表笔接通瞬间，万用表的指针摆动至“0”附近，则可以判断该电容被击穿或严重漏电；
如果表笔接通瞬间，指针摆动后不再回至无穷大处，则可判断该电容漏电；
如果两次万用表指针均不摆动，则可以判断该电容已开路。
（2）容量小于0.01μF的固定电容的检测
检测10pF以下的小电容时，因电容容量太小，故用万用表进行测量，只能检查其是否有漏电、内部短路或击穿现象。测量时选用万用表R×10k挡，将两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。如果测出阻值为零，则可以判定该电容漏电损坏或内部击穿。
图2.27 检测0.01μF以上的固定电容
检测10pF～0.01μF固定电容可采用如下方法。将万用表调至R×10k挡，选用两只 β值大于100的三极管3DG6（或9013）组成复合管，其电路原理图如图2.28所示。利用复合管的放大作用，把被测电容的充电电流予以放大，以增大万用表指针的摆动幅度。将被测电容接于复合管的基极b与集电极c间，万用表的红、黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。如果万用表的指针微摆动后返回至无穷大处，则说明电容正常；如果指针不动或不能返回至无穷大处，则说明电容已损坏。在测试操作时，特别是在测量较小容量电容时，要反复调换被测电容引脚接触两点，以明显地看到万用表指针的摆动。
图2.28 复合管构成的测试电路原理图
2. 电解电容的检测
电解电容的容量较一般固定电容大得多，测量时，针对不同容量选用合适的量程。一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量；大于47μF的电容可用R×100挡测量。电容容量越小，电阻挡倍率选择应越大。测量前应让电容充分放电，即将电解电容的两根引脚短路，把电容内的残余电荷放掉。可以用万用表表笔将电容两引脚短路，电容放电方法示意图如图2.29所示。大容量电容须用螺丝刀金属部分放电。
电容充分放电后，将指针万用表的红表笔接负极，黑表笔接正极。在刚接通的瞬间，万用表指针应向右偏转较大角度，然后逐渐向左返回，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向绝缘电阻，一般应在几百千欧姆以上。调换表笔测量，指针重复前边现象，最后指示的阻值是电容的反向绝缘电阻，应略小于正向绝缘电阻。电解电容的检测示意图如图2.30所示。
图2.29 电容放电方法示意图
图2.30 电解电容的检测示意图
在上述测量中，如果测量时万用表指针不动，则说明电容容量消失或内部断路；如果电容的正、反向绝缘电阻很小或为零，则说明电容漏电流大或内部短路，不能再使用。
对于正、负极标志不明的电解电容，可利用测量绝缘电阻的方法加以判别，即先用万用表的两支表笔接触电容两只引脚，测量电容的绝缘电阻。调换表笔后再次测量，数值大的为正向绝缘电阻，这时黑表笔接的是电容的正极。
3. 可变电容的检测
可变电容容量通常都较小，主要是检测电容动片和定片之间是否有短路情况。
① 用手缓慢旋转转轴，应感觉十分平滑，不应有时松时紧甚至卡滞的现象。将转轴向前、后、上、下、左、右各方向推动时，转轴不应有摇动。
② 转轴与动片之间接触不良的可变电容，不能继续使用。
③ 将万用表置于R×10k挡，一只手将两支表笔分别接可变电容的动片和定片的引出端，另一只手将转轴缓慢来回转动，万用表的指针都应在无穷大处不动。如果指针有时指向零，则说明可变电容动片和定片之间存在短路点；如果旋到某一角度，万用表读数不是无穷大而是有限阻值，则说明可变电容动片和定片之间存在漏电现象。
2.3.2 数字式万用表检测电容
指针式万用表只能检测电容的好坏（小容量电容的断路性故障不宜判断）以及大致估测电容的大小，不能准确测量电容容量大小，电容的电容量通常需要电容表、数字式万用表以及专用的电容测量仪器来测量。用数字式万用表测量电容的电容量时需注意，并不是所有电容都可测量，要依据数字万用表的测量挡位来确定。有的数字式万用表有多个电容测量挡位，可以测量2nF～2μF的电容，有的可测量20nF ～200μF的电容，而有的数字式万用表只有一个200μF的电容测量挡位。
使用数字式万用表测量电容的电容量时，将数字式万用表置于电容挡，根据电容量的大小选择适当挡位，待测电容充分放电后，将待测电容直接插到测试孔内或两表笔分别直接接触进行测量。数字式万用表的显示屏上将直接显示出待测电容的容量。数字式万用表测量电容示意图如图2.31所示。
图2.31 数字式万用表测量电容示意图
如果显示的数值等于或十分接近标称容量，则说明该电容正常；如果待测电容显示的数值与标称容量相差过大，则查看其标称容量是否在万用表的测试范围之内，如果超出万用表的测量范围，可更换有适当量程的万用表再进行测量，更换万用表后再测量若还是相差过大，则说明待测电容已变质，不能再使用；如果待测电容显示的数值远小于标称容量，则说明待测电容已损坏。
注意：（1）如果待测电容的电容量超出万用表测量范围，则不能用数字式万用表测量。
（2）数字式万用表的表笔连接与指针式万用表的表笔连接方法是相反的，指针式万用表黑表笔接的是表内电源正极，为表内电流流出端；数字式万用表的红表笔接表内电源正极，为表内电流流出端。电容充分放电后将万用表红表笔接电解电容正极，黑表笔接电解电容负极可测出正向绝缘电阻。反之，万用表红表笔接电解电容负极，黑表笔接电解电容正极可测出反向绝缘电阻。
2.3.3 万用表电压法检测电容
用交流电压法也可以检测电容器，某些万用表带有此功能，如FM50型万用表。下面以FM50型万用表为例，其检测方法如下。
万用表的刻度盘上有交流电压与电容容量相对应的刻度，如图2.32所示。
图2.32 万用表刻度盘上交流电压与电容容量相对应的刻度
1. 选择量程
根据电容器上的耐压值，合理选择交流量程，把转换开关置于该量程。
2. 配接交流电源
准备一只调压型的电源变压器，选择与量程相对应的电压输出，然后按图2.33所示的方法进行连接测量。
图2.33 万用表电压法检测电容
3. 测量与读数
交流电源、电容器、万用表串联成闭合回路，上电后进行测量。待表针稳定后即可读数。
注意：在使用250V交流电源时，一定要注意安全。
思考与练习
1．电容在电路中都有哪些作用？怎样分类？
2．区分下列电容图形符号。
3．目前薄膜电容有哪些品种？主要应用在什么电路中？
4．什么是钽电解电容？钽电解电容与铝电解电容有什么不同？
5．电容外壳上标注的CZJX符号表示什么含义？
6．瓷片电容常采用数码法标注容量，标志104、472、479分别表示的容量值是多少？
7．如何识别通孔式（插针式）极性电容的引脚极性？
8．贴片式有极性铝电解电容和钽电解电容极性标注是否一样？有何区别？
9．简述用指针式万用表检测普通电容器。
10. 怎样用指针式万用表检测容量在0.01μF以上的固定电容？
11．用万用表检测可变电容时，万用表应置于何挡位？
12．怎样用万用表检测小容量电容？
13．如何用万用表判别正、负极标志不明的电解电容的正负极？
14．用万用表检测电解电容时，一般情况下如何选择挡位？
15．如何用万用表判别正、负极标志不明的电解电容的正负极？
16．数字式万用表能准确测量电容的电容量吗？