超強經(jīng)典的電容剖析

第1頁(yè)：前言 關(guān)于電容 我們不是在忽悠

   你知道顯卡為什么會(huì )花屏嗎？

　　沒(méi)錯，你肯定聽(tīng)說(shuō)過(guò)“主板爆漿”，或者你還在對商家唾沫橫飛的“專(zhuān)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，你知道罪魁禍首很可能是那個(gè)最不起眼的電容嗎？

　　當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”，而你為此對他豐富的硬件知識佩服不已的時(shí)候，你是否會(huì )懷疑，這句話(huà)其實(shí)相當于：“摩托羅拉手機就是比GSM的手機好”——因為OSCON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(tīng)不出來(lái)，因為你不像了解手機那樣了解電容。

　　當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，那他只能選擇沉默。而事實(shí)并不僅僅如此，當你看完本文后，能被你搞沉默的人絕對不止上鋪那位兄弟，也許還包括那些試圖玩點(diǎn)貓膩的奸商——在中國能做到這點(diǎn)就很NB了。

　　因為我們相信你并不是那種僅僅滿(mǎn)足于用半瓶子醋的DIY知識騙幾個(gè)MM和菜鳥(niǎo)的“DIY玩家”，所以我們很真誠地邀請您閱讀這篇有史以來(lái)IT媒體中最專(zhuān)業(yè)的關(guān)于電容的文章。

　　請相信，我們不是在忽悠。

第2頁(yè)：入門(mén) 什么是電容？

    在開(kāi)始之前我們還是先向大家介紹一下本文的行文格式。為了方便大家閱讀，本文由PCPOP編輯——小地，和業(yè)內資深的硬件專(zhuān)業(yè)人士——萬(wàn)鵬先生以對話(huà)的形式進(jìn)行。本文的主體內容均由萬(wàn)鵬先生提供。

    萬(wàn)鵬簡(jiǎn)介：95年開(kāi)始接觸顯卡，97年開(kāi)始在《電腦報》、《微型計算機》上發(fā)表文章，99年進(jìn)入耕宇公司，目前任職耕宇公司市場(chǎng)部，PCPOP技術(shù)顧問(wèn)。曾用筆名：ECLIPSE、INTENSE、萬(wàn)大善人。

    小地：OK，萬(wàn)鵬先生，先向我們介紹一下，什么是電容？

電容是最基本的電子元器件

    萬(wàn)鵬：電容就是兩塊導體中間夾著(zhù)一塊絕緣體構成的電子元件，就像三明治一樣。電容是電子設備中最基礎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備，小到閃盤(pán)、數碼相機，大到航天飛機、火箭中都可以見(jiàn)到它的身影。作為一種最基本的電子元器件，電容對于電子設備來(lái)說(shuō)就象食品對于人一樣不可缺少。

    小小一顆電容卻是一個(gè)國家工業(yè)技術(shù)能力的完全體現，尤其是高檔電容所代表的是本國精密加工、化工、、材料、基礎研究的水平（美國、日本是世界上電容設計研究能力最高的兩個(gè)國家）大家千萬(wàn)別小看它，其高檔產(chǎn)品的設計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(pán)，可以說(shuō)有電源的地方就有它。

電容是無(wú)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(guò)而讓交流通過(guò)。

    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，允許交流信號通過(guò)并傳輸到下一級電路

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

    5．溫度補償：針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來(lái)的影響，而進(jìn)行補償，改善電路的穩定性。

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

    7．調諧：對與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統調諧，比如手機、收音機、電視機。

    8．整流：在預定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導體開(kāi)關(guān)元件。

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

    小地總結：看完這章，大家可能開(kāi)始對電容感興趣了。

第3頁(yè)：認知 電容的種類(lèi)

    小地：看完上一章之后我們對電容已有了基本的了解，那現在我們再深入一點(diǎn)，請介紹一下如今電容的種類(lèi)好嗎？我們常聽(tīng)說(shuō)什么鋁電容，鉭電容……，能不能為我們系統地介紹一下電容的分類(lèi)呢？

    萬(wàn)鵬：剛才我們說(shuō)過(guò)，電容就是兩塊導體（陰極和陽(yáng)極）中間夾著(zhù)一塊絕緣體（介質(zhì)）構成的電子元件。電容的種類(lèi)首先要按照介質(zhì)種類(lèi)來(lái)分。這當中可分為無(wú)機介質(zhì)電容器、有機介質(zhì)電容器和電解電容器三大類(lèi)。不同介質(zhì)的電容，在結構、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(wú)機介質(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，可以應用GHz級別的超高頻器件上，比如CPU/GPU。當然，它的價(jià)格也很貴。

    有機介質(zhì)電容器：例如薄膜電容器，這類(lèi)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，作用是儲存電能。說(shuō)句題外話(huà)，如果把地球算做一個(gè)孤立導體的話(huà)，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(shuō)電容是電子元器件中最重要和不可取代的元件的話(huà)，那么電解電容器又在整個(gè)電容產(chǎn)業(yè)中占據了半壁江山。我國電解電容年產(chǎn)量300億只，且年平均增長(cháng)率高達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)的電解電容的設計和生產(chǎn)國是美國和日本，頂級的電解電容器的生產(chǎn)工藝要求非常高，別看我國電解電容產(chǎn)量這么高，可是各項核心技術(shù)都掌握在其它國家手里，我國也就能算來(lái)料加工的“世界工廠(chǎng)”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。

    小地總結：知道電容的分類(lèi)后，至少你不會(huì )再說(shuō)什么“鋁電容比電解電容好”一類(lèi)的鬼話(huà)了。

第4頁(yè)：深入 電解電容的性能特點(diǎn)

    小地：我認為電解電容和DIY玩家的關(guān)系最密切，那么，請繼續為我們介紹它吧。

    萬(wàn)鵬：在了解電容的分類(lèi)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(lái)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算機設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(lèi)的電容大幾十到數百倍。

    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(wàn)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(lèi)具有壓倒性?xún)?yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設備也都是普通的工業(yè)設備，可以大規模生產(chǎn)，成本相對比較低。

    目前，新型的電解電容發(fā)展的非?？?，某些產(chǎn)品的性能已達到無(wú)機電容器的水準，電解電容正在替換某些無(wú)機和有機介質(zhì)電容器。電解電容的使用范圍相當廣泛，基本上，有電源的設備都會(huì )使用到電解電容。例如通訊產(chǎn)品，數碼產(chǎn)品，汽車(chē)上音響、發(fā)動(dòng)機、ABS、GPS、電子噴油系統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抗設備中也開(kāi)始廣泛使用電解電容。

    小地總結：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(guò)了。

第5頁(yè)：從鋁電容到鉭電容 透過(guò)陽(yáng)極看電解電容

　　小地：電解電容如何分類(lèi)？我們常聽(tīng)一些“高手”說(shuō)“貼片電容比電解電容好”，“鉭電容比貼片電容好”之類(lèi)的話(huà)。能否為我們系統地介紹一下電解電容的分類(lèi)，以及優(yōu)劣關(guān)系呢？

　　萬(wàn)鵬：電解電容的分類(lèi)，傳統的方法都是按陽(yáng)極材質(zhì)，比如說(shuō)鋁或者鉭。所以，電解電容按陽(yáng)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(shuō)的“貼片電容”，識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)被很多人認為是“電解電容”），只要它們的陽(yáng)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(wú)直接聯(lián)系，電容的性能只取決于具體型號，這個(gè)我們后面會(huì )詳細說(shuō)明。

　　2．鉭電解電容。陽(yáng)極由鉭構成，就是那種我們在顯卡上一見(jiàn)到就會(huì )驚呼“這個(gè)顯卡做工真不錯！”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(shù)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(jué)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，通常我們認為其是鉭電解電容，但實(shí)際其陽(yáng)極也有可能是鋁，也就是說(shuō)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

　　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。

　　以往傳統的看法是鉭電容性能比鋁電容好，因為鉭電容的介質(zhì)為陽(yáng)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)比較穩定，所以通常認為鉭電容性能比鋁電容好。

　　但這種憑陽(yáng)極判斷電容性能的方法已經(jīng)過(guò)時(shí)了，目前決定電解電容性能的關(guān)鍵并不在于陽(yáng)極，而在于電解質(zhì)，也就是陰極。因為不同的陰極和不同的陽(yáng)極可以組合成不同種類(lèi)的電解電容，其性能也大不相同。采用同一種陽(yáng)極的電容由于電解質(zhì)的不同，性能可以差距很大，總之陽(yáng)極對于電容性能的影響遠遠小于陰極。

　　小地總結：大家現在再去看看顯卡，眼光可能會(huì )有些不同了。

第6頁(yè)：從諾貝爾獎到NV40顯卡 透過(guò)陰極看電解電容

　　小地：現在我們來(lái)了解一下電容的陰極。

　　萬(wàn)鵬：陰極材料是電容的另一個(gè)極板，陰極也就是電容的電解質(zhì)。電容的陰極目前基本有如下幾種：

　　1．電解液。電解液是最傳統的電解質(zhì)，電解液是由GAMMA丁內酯有機溶劑加弱酸鹽電容質(zhì)經(jīng)過(guò)加熱得到的。我們所見(jiàn)到的普通意義上的鋁電解電容的陰極，都是這種電解液。使用電解液做陰極有不少好處。首先在于液體與介質(zhì)的接觸面積較大，這樣對提升電容量有幫助。其次是使用電解液制造的電解電容，最高能耐260度的高溫，這樣就可以通過(guò)波峰焊（波峰焊是SMT貼片安裝的一道重要工序），同時(shí)耐壓性也比較強。此外，使用電解液做陰極的電解電容，當介質(zhì)被擊穿的后，只要擊穿電流不持續，那么電容能夠自愈。但電解液也有其不足之處。首先是在高溫環(huán)境下容易揮發(fā)、滲漏，對壽命和穩定性影響很大，在高溫高壓下電解液還有可能瞬間汽化，體積增大引起爆炸（就是我們常說(shuō)的爆漿）；其次是電解液所采用的離子導電法其導電率很低，只有0.01S（電導率，歐姆的倒數）/CM，這造成電容的ESR值（等效串聯(lián)電阻）特別高。

　　傳統鋁電解液電容都有防爆槽，這是為了讓壓力容易被釋放，不會(huì )發(fā)生更大的爆炸。但某些產(chǎn)品為了節約成本省去了防爆槽的工序。

　　2. 二氧化錳。二氧化錳是鉭電容所使用的陰極材料。二氧化錳是固體，傳導方式為電子導電，導電率是電解液離子導電的十倍（0.1S/CM），所以ESR比電解液低。所以，傳統上大家覺(jué)得鉭電容比鋁電容好得多，同時(shí)固體電解質(zhì)也沒(méi)有泄露的危險。此外二氧化錳的耐高溫特性也比較好，能耐的瞬間溫度在500度左右。二氧化錳的缺點(diǎn)在于在極性接反的情況下容易產(chǎn)生高溫，在高溫環(huán)境下釋放出氧氣，同時(shí)五氧化二鉭介質(zhì)層發(fā)生晶質(zhì)變化，變脆產(chǎn)生裂縫，氧氣沿著(zhù)裂縫和鉭粉混合發(fā)生爆炸。另外這種陰極材料的價(jià)格也比較貴。（和鋁電解液電容相比，雖然都是爆炸，可原理卻不一樣，有多少人能注意到這點(diǎn)呢？）

　　傳統上認為鉭電容比鋁電容性能好 主要是由于鉭加上二氧化錳陰極助威后才有明顯好于鋁電解液電容的表現。如果把鋁電解液電容的陰極更換為二氧化錳， 那么它的性能其實(shí)也能提升不少。

　　3．接下來(lái)我們就要引出一種革命性的陰極——TCNQ。TCNQ是一種有機半導體，是一種絡(luò )合鹽。TCNQ在電容方面的應用，是在90年代中后期才出現的，它的出現代表著(zhù)電解電容技術(shù)革命的開(kāi)始。TCNQ是一種有機半導體，因此使用TCNQ的電容也叫做有機半導體電容，例如早期的三洋OSCON產(chǎn)品。TCNQ的出現，使電解電容的性能可以直接挑戰傳統陶瓷電容霸占的很多領(lǐng)域，使電解電容的工作頻率由以前的20KHZ直接上升到了1MHZ。TCNQ的出現，使過(guò)去按照陽(yáng)極劃分電解電容性能的方法也過(guò)時(shí)了。因為即使是陽(yáng)極為鋁的鋁電解電容，如果使用了TCNQ作為陰極材質(zhì)的話(huà)，其性能照樣比傳統鉭電容（鉭+二氧化錳）好得多。TCNQ的導電方式也是電子導電，其導電率為1S/CM，是電解液的100倍，二氧化錳的10倍。

使用TCNQ作為陰極的有機半導體電容，其性能非常穩定，也比較廉價(jià)。不過(guò)它的熱阻性能不好，其熔解溫度只有230-240攝氏度，所以有機半導體電容一般很少用SMT貼片工藝制造，因為無(wú)法通過(guò)波峰焊工藝，所以我們看到的有機半導體電容基本都是插件式安裝的。TCNQ還有一個(gè)不足之處就是對環(huán)境的污染。由于TCNQ是一種氰化物，在高溫時(shí)容易揮發(fā)出劇毒的氰氣，因此在生產(chǎn)和使用中會(huì )有限制。

第7頁(yè)：陰極的革命 固體聚合物導體

　　4．如果說(shuō)TCNQ是電解電容革命的開(kāi)始的話(huà)，那么真正的革命的主角當屬PPY（聚吡咯）以及PEDT這類(lèi)固體聚合物導體。

　　70年代末人們發(fā)現，使用攙雜法可以獲得優(yōu)良的導電聚合物材料，從而引發(fā)了一場(chǎng)聚合物導體的技術(shù)革命。1985年，小日本首次開(kāi)發(fā)了聚吡咯膜，如果使用復合法的話(huà)，可以使其導電率達到銅和銀的水平，但它又不是金屬而相當于工程塑料，附著(zhù)性比金屬好，同時(shí)價(jià)格也比銅和銀低很多，此外，在受力情況下，其導電率還會(huì )產(chǎn)生變化（其特性很像人的神經(jīng)系統）。這無(wú)疑是電容研發(fā)者夢(mèng)寐以求的陰極材質(zhì)。2000年，美國人因為發(fā)明了大規模制造PPY聚吡咯膜的方法，而獲得了當年的諾貝爾化學(xué)獎，其重要性可見(jiàn)一斑。聚吡咯的用途非常廣泛，從隱形戰斗機到人工手，以及顯示器和電池、電容等等。聚吡咯的研發(fā)實(shí)力，可以反映出一個(gè)國家的化學(xué)水平，而我國的西安交通大學(xué)和成都電子科技大學(xué)在這方面比較突出。

　　使用PPY聚吡咯和PEDT做為陰極材料的電容，叫做固體聚合物導體電容。其電導率可以達到100S/CM，這是TCNQ鹽的100倍，是電解液的10000倍，同時(shí)也沒(méi)有污染。固體聚合物導體電容的溫度特性也比較好，可以忍耐300度以上的高溫，因此可以使用SMT貼片工藝安裝，也適合大規模生產(chǎn)。固體聚合物導體電容的安全性較好，當遇到高溫的時(shí)候，電解質(zhì)只是熔化而不會(huì )產(chǎn)生爆炸，因此它不像普通鋁電解液電容那樣開(kāi)有防爆槽（三洋有一種CVEX電容，陰極為固體聚合物導體加電解液的混合型，因此也有防爆槽）。固體聚合物導體電容的缺陷在于其價(jià)格相對偏高，同時(shí)耐電壓性能不強。

　　最新銳的GF 6800 Ultra顯卡，在NVIDIA公版上就使用了CHEMICON PS/16V固體聚合物導體電容。我看到有些“高手”對此不屑一顧，說(shuō)16V算什么？確實(shí)，和使用電解液為陰極的電容相比，16V確實(shí)不算什么。但是在16伏特電壓下，它的ESR性能不是一般的電解液電容所能達到的，因此才被應用到GF 6800 Ultra這樣的頂級顯卡上。

    小地：使用不同的陽(yáng)極和陰極材料可以組合成多種規格的電解電容，是嗎？

　　萬(wàn)鵬：是這樣的?；旧纤薪M合都可以。例如鉭電解電容也可以使用固體聚合物導體做為陰極，而鋁電解電容既可以使用電解液，也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等?，F在新型的鉭電容也采用了PPY和PEDT這類(lèi)固體聚合物導體做陰極，因此性能進(jìn)步很多，也沒(méi)有以往二氧化錳陰極易爆炸的危險。如今最好的鉭聚合物電容的ESR可以達到5毫歐姆。這類(lèi)性能高、體積小的鉭聚合物電容一般使用手機、數碼相機等一些對體積要求較高的設備上。

　　小地：你剛才提到了有些電容不適合SMT貼片工藝，請問(wèn)是否使用SMT，對性能會(huì )帶來(lái)什么影響？

　　萬(wàn)鵬：無(wú)論是插件還是貼片式的安裝工藝，電容本身都是直立于PCB的，根本的區別方式是SMT貼片工藝安裝的電容，有黑色的橡膠底座。SMT的好處主要在于生產(chǎn)方面，其自動(dòng)化程度高，精度也高，在運輸途中不像插件式那樣容易受損。但是SMT貼片工藝安裝，需要波峰焊工藝處理，電容經(jīng)過(guò)高溫之后可能會(huì )影響性能，尤其是陰極采用電解液的電容，經(jīng)過(guò)高溫后電解液可能會(huì )干枯。插件工藝的安裝成本低，因此在同樣成本下，電容本身的性能可以更好一些。由于歐美工廠(chǎng)的機械成本低而人工比較貴，所以大部分傾向于SMT貼片制造。而國內工廠(chǎng)的人工較便宜，所以廠(chǎng)商更愿意使用插件式安裝。
　
　　在性能方面，插件式電容對頻率的適應性差一些，不過(guò)不到500MHz以上的頻率是很難體現出差異的。使用插件式安裝的電容中也有很好的產(chǎn)品，例如CHEMICON的PS系列有一部分就是使用插件式的。

主板上的電容大多有“皮”

　　小地：有塑料外皮的電容和沒(méi)有外皮的鋁殼電容，性質(zhì)上有什么區別嗎？為什么主板上大都使用前者？

　　萬(wàn)鵬：所有的直立式電容都是鋁殼電容。只不過(guò)有一部分電容外面包了PVC薄膜，這樣對溫度的適應性會(huì )好一點(diǎn)，但是這樣做會(huì )污染環(huán)境，所以現在的電容都很少使用了。從成本上將，有塑料外皮的電容對鋁殼要求低，成本會(huì )低一些。主板產(chǎn)品因為面積大，可以用穩壓電源，這樣開(kāi)關(guān)頻率相對較低，所以沒(méi)必要太好的電容，而顯卡因為面積小，對電容要求就高。不過(guò)現在很多新款主板也開(kāi)始用比較高檔的電容了。

第8頁(yè)：電解電容陰極性能初步對比

 
優(yōu)點(diǎn)

 價(jià)格最便宜，耐壓性?xún)?yōu)良，有自愈特性
 性能穩定
 價(jià)格相對便宜，導電率高，綜合性能較好
 無(wú)污染，不會(huì )爆炸，良好的溫度特性，LOW ESR值
 具備固體聚合物導體電容和電解液電容的一切優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
 
缺點(diǎn)

 受溫度影響巨大，ESR高，安全性不高
 容易污染，安全性不高，價(jià)格也比較貴
 不耐高溫，有污染，耐電壓值低
 價(jià)格昂貴 沒(méi)有自愈特性，耐電壓值低
 
    在以上表格當中，紅線(xiàn)代表鋁聚合物導體電容，綠色虛線(xiàn)表示普通鋁電解液電容，藍色虛線(xiàn)表示鉭二氧化錳電容，黃色虛線(xiàn)表示超大容量（1000μF）、超大體積（后面的“Φ”符號代表了各自的體積）的鋁電解液電容。表格的X軸線(xiàn)表示頻率，Y軸線(xiàn)表示阻抗，Y軸的阻抗數值越低，ESR值就越低，性能就越好。

    這個(gè)表格體現的是在頻率逐步提升的情況下，不同種類(lèi)電容的性能變化?？梢钥闯?，當頻率達到10KHz以上的時(shí)候鋁聚合物導體電容的ESR值繼續保持在較低的水平，當達到100KHz的時(shí)候，其ESR值低于其它所有類(lèi)型的電容，包括鉭電容和容量為1000μF的鋁電解液電容（注意：兩者的體積比例為300：5000），而該電容的容量?jì)H為47μF。到了1MHZ，鋁聚合物導體電容優(yōu)勢更明顯。

    以上這4個(gè)表格代表的是陶瓷電容（左邊兩個(gè)表格）和TCNQ有機半導體電容（右邊兩個(gè)表格），在施加電壓為0V（上表）和20V（下表）的兩種情況下，其ESR值的波動(dòng)?？梢钥闯?，陶瓷電容在20V電壓，頻率接近100KHz的時(shí)候ESR出現了劇烈的波動(dòng)。而TCNQ電容的ESR值則保持平滑的曲線(xiàn)。新電解材料的使用使電解電容在某些方面比電容的王者陶瓷電容更有優(yōu)勢。

    當極性接反并施加2倍額定電壓和20A電流時(shí)不同陰極鉭電容的反映：如上圖，使用二氧化錳為陰極的鉭二氧化錳電容全部爆炸，而使用PPY為陰極的鉭固體聚合物電容雖然全部報廢，但表面無(wú)損。這反映了二氧化錳陰極電容和聚合物電容在安全性上的差異。

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    技術(shù)的發(fā)展是日新月益的，前幾年我還在為電解電容能否工作在音頻（20KHZ）上和人爭執，轉眼現在新電解電容都在挑戰20MHZ了。這幾年我遇到無(wú)數設計上因為電容選擇錯誤而導致惡性后果的事件（比如耕宇4200顯卡花屏退貨，XX廠(chǎng)主板電容爆漿），也看到不少廠(chǎng)商和所謂“高手”在電容上誤導消費者。

    最令人擔心的是現在很多電子設計人員都沒(méi)能注意到電容的地位越來(lái)越舉足輕重，技術(shù)的發(fā)展已使電容脫胎換骨了，忽視對它們的研究是很危險的。還好我們國家還是有不少真正的人才在關(guān)注（比如西安交大和電子科大）。為了讓我們在基礎電子領(lǐng)域不落后先進(jìn)國家太遠，筆者斗膽寫(xiě)點(diǎn)科普的東西（真正的研究人員往往不屑做）。

    在搜集了兩年資料以及利用筆者可以參考內部資料的特權（基本上很多電容廠(chǎng)對配方和材質(zhì)都是保密的，小日本尤其如此）后寫(xiě)就此文，希望讀者特別是年輕讀者能抓緊時(shí)間投入到基礎研究中去，特別感謝PCPOP小地和李想以及我的朋友谷毅等人的大力協(xié)助，沒(méi)有他們的幫忙我不可能那么勤奮地準備文章，僅以此文獻給廣大讀者和那些為我國基礎電子產(chǎn)業(yè)默默奉獻的棟梁。

    本篇主要講解電容的基礎知識，例如各個(gè)種類(lèi)的電容及其基本性能等等。在下篇當中，我們的文章內容將由理論轉為實(shí)戰。我們將會(huì )大家介紹電容的制造過(guò)程，以及具體幾款電容的性能、設計實(shí)例等等。最后，我們還將為大家介紹常見(jiàn)的電容品牌的特色。請大家期待！