最全面專業(yè)的電容器剖析（一）

你知道顯卡為什么會(huì)花屏嗎?

沒錯(cuò)，你肯定聽說過主板爆漿，或者你還在對(duì)商家唾沫橫飛的專業(yè)分析深信不疑?但您知道爆漿為什么會(huì)發(fā)生，而爆漿產(chǎn)生的環(huán)境、條件、原理又是如何?

你可能也被主板或顯卡花屏所困惑，你知道罪魁禍?zhǔn)缀芸赡苁悄莻€(gè)最不起眼的電容嗎?

當(dāng)睡在你上鋪的兄弟告訴你鋁電容就是比電解電容好，OSCON電容比鋁電容好，而你為此對(duì)他豐富的硬件知識(shí)佩服不已的時(shí)候，你是否會(huì)懷疑，這句話其實(shí)相當(dāng)于：摩托羅拉手機(jī)就是比GSM的手機(jī)好--因?yàn)镺SCON電容其實(shí)是鋁電容的一種，而鋁電容又是電解電容的一種。雖然這很可笑，但是你聽不出來，因?yàn)槟悴幌窳私馐謾C(jī)那樣了解電容。

當(dāng)你告訴他鋁電容其實(shí)就是電解電容的一種，甚至他推崇有加的鉭電容其實(shí)也是他最看不上的電解電容的一種的時(shí)候，您一定能讓你上鋪那位兄弟感到尷尬。但真理是越辨越明，你有豐富的知識(shí)，那他只能選擇沉默。而事實(shí)并不僅僅如此，當(dāng)你看完本文后，能被你搞沉默的人絕對(duì)不止上鋪那位兄弟，也許還包括那些試圖玩點(diǎn)貓膩的奸商--在中國(guó)能做到這點(diǎn)就很NB了。

因?yàn)槲覀兿嘈拍悴⒉皇悄欠N僅僅滿足于用半瓶子醋的DIY知識(shí)騙幾個(gè)MM和菜鳥的DIY玩家，所以我們很真誠地邀請(qǐng)您閱讀這篇有史以來IT媒體中最專業(yè)的關(guān)于電容的文章。

請(qǐng)相信，我們不是在忽悠。

問：OK，萬鵬先生，先向我們介紹一下，什么是電容?

答：電容就是兩塊導(dǎo)體中間夾著一塊絕緣體構(gòu)成的電子元件，就像三明治一樣。電容是電子設(shè)備中最基礎(chǔ)也是最重要的元件之一。電容的產(chǎn)量占全球電子元器件產(chǎn)品(其它的還有電阻、電感等)中的40%以上?；旧纤械碾娮釉O(shè)備，小到閃盤、數(shù)碼相機(jī)，大到航天飛機(jī)、火箭中都可以見到它的身影。作為一種最基本的電子元器件，電容對(duì)于電子設(shè)備來說就象食品對(duì)于人一樣不可缺少。

小小一顆電容卻是一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)能力的完全體現(xiàn)，尤其是高檔電容所代表的是本國(guó)精密加工、化工、、材料、基礎(chǔ)研究的水平(美國(guó)、日本是世界上電容設(shè)計(jì)研究能力最高的兩個(gè)國(guó)家)大家千萬別小看它，其高檔產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造要求甚至不亞于CPU。同樣是這棵不起眼的電容，上到神五，下到U盤，可以說有電源的地方就有它。

電容是無處不在的

電容的用途非常多，主要有如下幾種：

1.隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。

2.旁路(去耦)：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。

3.耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過并傳輸?shù)较乱患?jí)電路

4.濾波：這個(gè)對(duì)DIY而言很重要，顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。

5.溫度補(bǔ)償：針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。

6.計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。

7.調(diào)諧：對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。

8.整流：在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。

9.儲(chǔ)能：儲(chǔ)存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等。(如今某些電容的儲(chǔ)能水平已經(jīng)接近鋰電池的水準(zhǔn)，一個(gè)電容儲(chǔ)存的電能可以供一個(gè)手機(jī)使用一天。

總結(jié)：看完這章，大家可能開始對(duì)電容感興趣了。

問：看完上一章之后我們對(duì)電容已有了基本的了解，那現(xiàn)在我們?cè)偕钊胍稽c(diǎn)，請(qǐng)介紹一下如今電容的種類好嗎?我們常聽說什么鋁電容，鉭電容……，能不能為我們系統(tǒng)地介紹一下電容的分類呢?

答：剛才我們說過，電容就是兩塊導(dǎo)體(陰極和陽極)中間夾著一塊絕緣體(介質(zhì))構(gòu)成的電子元件。電容的種類首先要按照介質(zhì)種類來分。這當(dāng)中可分為無機(jī)介質(zhì)電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器和電解電容器三大類。不同介質(zhì)的電容，在結(jié)構(gòu)、成本、特性、用途方面都大不相同。

陶瓷電容常用在超高頻器件例如GPU上

無機(jī)介質(zhì)電容器：包括大家熟悉的陶瓷電容以及云母電容，在CPU上我們會(huì)經(jīng)?？吹教沾呻娙?。陶瓷電容的綜合性能很好，可以應(yīng)用GHz級(jí)別的超高頻器件上，比如CPU/GPU。當(dāng)然，它的價(jià)格也很貴。

有機(jī)介質(zhì)電容器：例如薄膜電容器，這類電容經(jīng)常用在音箱上，其特性是比較精密、耐高溫高壓。

雙電層電容器：這種電容的電容量特別大，可以達(dá)到幾百f(f=法，電容量單位，1f=1000000μf)。因此這種電容可以做UPS的電池用，作用是儲(chǔ)存電能。說句題外話，如果把地球算做一個(gè)孤立導(dǎo)體的話，那么它的容量只有700μf，還不如主板上用的一個(gè)鋁電容。

電解電容器：由于主板、顯卡等產(chǎn)品使用的基本都是電解電容，因此這是我們要講的重點(diǎn)。大家熟悉的鋁電容，鉭電容其實(shí)都是電解電容。如果說電容是電子元器件中最重要和不可取代的元件的話，那么電解電容器又在整個(gè)電容產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了半壁江山。我國(guó)電解電容年產(chǎn)量300億只，且年平均增長(zhǎng)率高達(dá)30%，占全球電解電容產(chǎn)量的1/3以上。

大家別小看電解電容，它其實(shí)是一個(gè)國(guó)家的工業(yè)能力和技術(shù)水平的反映。世界上最先進(jìn)的電解電容的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)國(guó)是美國(guó)和日本，頂級(jí)的電解電容器的生產(chǎn)工藝要求非常高，別看我國(guó)電解電容產(chǎn)量這么高，可是各項(xiàng)核心技術(shù)都掌握在其它國(guó)家手里，我國(guó)也就能算來料加工的世界工廠而已，自主力量還很薄弱，并且生產(chǎn)的產(chǎn)品也都以低檔的為主。

總結(jié)：知道電容的分類后，至少你不會(huì)再說什么鋁電容比電解電容好一類的鬼話了

問：我認(rèn)為電解電容和DIY玩家的關(guān)系最密切，那么，請(qǐng)繼續(xù)為我們介紹它吧。

答：在了解電容的分類后，我想大家已經(jīng)知道，和DIY玩家最切實(shí)相關(guān)的還屬電解電容，所以我們接下來主要講的也是它。首先讓我們了解一下電解電容的性能特點(diǎn)，這樣我們才能清楚為什么主板、顯卡以及幾乎所有的計(jì)算機(jī)設(shè)備里面都使用到了電解電容：

電解電容器特點(diǎn)一：?jiǎn)挝惑w積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。

電解電容器特點(diǎn)二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬μf甚至幾f(但不能和雙電層電容相比)。

電解電容器特點(diǎn)三：價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)比較低。

目前，新型的電解電容發(fā)展的非?？?，某些產(chǎn)品的性能已達(dá)到無機(jī)電容器的水準(zhǔn)，電解電容正在替換某些無機(jī)和有機(jī)介質(zhì)電容器。電解電容的使用范圍相當(dāng)廣泛，基本上，有電源的設(shè)備都會(huì)使用到電解電容。例如通訊產(chǎn)品，數(shù)碼產(chǎn)品，汽車上音響、發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、GPS、電子噴油系統(tǒng)以及幾乎所有的家用電器。由于技術(shù)的進(jìn)步，如今在小型化要求較高的軍用電子對(duì)抗設(shè)備中也開始廣泛使用電解電容。

總結(jié)：有電源的地方就有電解電容，它價(jià)格便宜，使用在幾百上千元的主板、顯卡上是再合適不過了。

問：電解電容如何分類?我們常聽一些高手說貼片電容比電解電容好，鉭電容比貼片電容好之類的話。能否為我們系統(tǒng)地介紹一下電解電容的分類，以及優(yōu)劣關(guān)系呢?

答：電解電容的分類，傳統(tǒng)的方法都是按陽極材質(zhì)，比如說鋁或者鉭。所以，電解電容按陽極分，為以下幾種：

1.鋁電解電容。不管是SMT貼片工藝的(上圖左，就是大家說的貼片電容，識(shí)別方式是底坐有黑色橡膠)，還是直插式的，或者有塑料表皮的(上圖右就是直插式有塑料表皮的，這個(gè)被很多人認(rèn)為是電解電容)，只要它們的陽極材質(zhì)是鋁，那么他們就都叫做鋁電解電容。電容的封裝方式和電容的品質(zhì)本身并無直接聯(lián)系，電容的性能只取決于具體型號(hào)，這個(gè)我們后面會(huì)詳細(xì)說明。

紫色的是SANYOOSCONTCNQ系列高檔電容，采用直插封裝

2.鉭電解電容。陽極由鉭構(gòu)成，就是那種我們?cè)陲@卡上一見到就會(huì)驚呼這個(gè)顯卡做工真不錯(cuò)!的那種黃色或黑色小顆粒。

目前很多鉭電解電容都用貼片式安裝，其外殼一般由樹脂封裝(采用同樣封裝的也可能是鋁電解電容)。但是，鉭電容的陰極也是電解質(zhì)，所以很不幸的，它也是大家十分瞧不起的電解電容的一種。(有種晴天霹靂的感覺吧?)。

需要提及的是，鋁電解電容和鉭電解電容不是由封裝形式?jīng)Q定的。像上圖的黃色與黑色小方塊，通常我們認(rèn)為其是鉭電解電容，但實(shí)際其陽極也有可能是鋁，也就是說它們也有可能是鋁電容而不是鉭電容。(第二個(gè)晴天霹靂!?)是否有橡膠底坐，是判斷SMT貼片與直插封裝的主要依據(jù)

3。鈮電解電容。這種電容如今已經(jīng)用的比少，所以就不多介紹了。

以往傳統(tǒng)的看法是鉭電容性能比鋁電容好，因?yàn)殂g電容的介質(zhì)為陽極氧化后生成的五氧化二鉭，它的介電能力(通常用ε表示)比鋁電容的三氧化二鋁介質(zhì)要高。因此在同樣容量的情況下，鉭電容的體積能比鋁電容做得更小。(電解電容的電容量取決于介質(zhì)的介電能力和體積，在容量一定的情況下，介電能力越高，體積就可以做得越小，反之，體積就需要做得越大)再加上鉭的性質(zhì)比較穩(wěn)定，所以通常認(rèn)為鉭電容性能比鋁電容好。

但這種憑陽極判斷電容性能的方法已經(jīng)過時(shí)了，目前決定電解電容性能的關(guān)鍵并不在于陽極，而在于電解質(zhì)，也就是陰極。因?yàn)椴煌年帢O和不同的陽極可以組合成不同種類的電解電容，其性能也大不相同。采用同一種陽極的電容由于電解質(zhì)的不同，性能可以差距很大，總之陽極對(duì)于電容性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陰極。

總結(jié)：大家現(xiàn)在再去看看顯卡，眼光可能會(huì)有些不同了。

下接：最全面專業(yè)的電容器剖析（二）

更多資訊請(qǐng)關(guān)注：21ic模擬頻道