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title: 电容 (Capacitor)
url: https://doc.liz6.com/hardware/02-passive-components/02-capacitor
locale: zh
area: hardware
tags:
- hardware
- 被动元件
date: 2026-06-30
modified: 2026-07-11
description: 电容 (Capacitor) 基本概念 电容 — 储存电荷的被动元件，两个导体被绝缘体隔开。 参数 | 参数 | 符号 | 单位 | 说明 | |------|------|------|------| | 电容值 | C | 法拉 (F) | 储存电荷能力 | | 耐压 | V | 伏特 (V) | 最大工作电压 |…
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# 电容 (Capacitor)

## 基本概念

**电容** — 储存电荷的被动元件，两个导体被绝缘体隔开。

```
    +Q         -Q
  ┌─────┐   ┌─────┐
  │  ┌──┴───┴──┐  │
  │  │        │  │
  │  │  介质   │  │  ← 绝缘体
  │  │        │  │
  │  └────────┘  │
  └──────┬───────┘
         │
        GND
```

### 参数

| 参数 | 符号 | 单位 | 说明 |
|------|------|------|------|
| 电容值 | C | 法拉 (F) | 储存电荷能力 |
| 耐压 | V | 伏特 (V) | 最大工作电压 |
| 温度系数 | TC | ppm/°C | 随温度变化 |
| ESR | - | Ω | 等效串联电阻 |

### 常用单位

- 1 F (法拉) = 10³ mF = 10⁶ μF = 10⁹ nF = 10¹² pF

## 核心公式

### 电容值定义
```
C = Q / V

Q: 电荷量 (库仑)
V: 电压 (伏特)
```

### 容抗 (交流阻抗)
```
Xc = 1 / (2πfC)

f: 频率 (Hz)
C: 电容值 (F)

特点: 频率越高，容抗越小 → "隔直通交"
```

### 储能
```
W = ½CV²

C: 电容值 (F)
V: 电压 (V)
```

## 重要特性

### 1. 隔直通交
- **直流**: 稳定后相当于开路（充电完成后）
- **交流**: 频率越高，阻抗越低

### 2. 电压不能突变
- 充电时电压逐渐上升
- 放电时电压逐渐下降
- **时间常数**: τ = RC

### 3. 频率特性

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  <text x="360" y="28" text-anchor="middle" font-size="17" font-weight="700" fill="#1f2933">频率特性:低频高容抗,高频低容抗</text>
  <text x="70" y="71" font-size="13" font-weight="700" fill="#475569">低频</text>
  <line x1="110" y1="66" x2="610" y2="66" stroke="#475569" stroke-width="1.7" marker-end="url(#cap-freq-arrow)"/>
  <text x="650" y="71" font-size="13" font-weight="700" fill="#475569">高频</text>
  <line x1="200" y1="66" x2="200" y2="100" stroke="#c7d2fe" stroke-width="1.5"/>
  <line x1="520" y1="66" x2="520" y2="100" stroke="#99f6e4" stroke-width="1.5"/>
  <rect x="60" y="100" width="280" height="68" rx="8" fill="#eef2ff" stroke="#c7d2fe"/>
  <text x="200" y="128" text-anchor="middle" font-size="13" font-weight="700" fill="#3730a3">高容抗(开路)</text>
  <text x="200" y="150" text-anchor="middle" font-size="11" fill="#4f46e5">低频信号 → 相当于开路</text>
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  <text x="520" y="128" text-anchor="middle" font-size="13" font-weight="700" fill="#0f766e">低容抗(短路)</text>
  <text x="520" y="150" text-anchor="middle" font-size="11" fill="#0f766e">高频信号 → 阻抗趋近于零,相当于短路</text>
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  <text x="76" y="206" font-size="12.5" fill="#334155">频率越高,容抗越小 —— 这就是电容"隔直通交"特性的由来。</text>
</svg>

## 常见类型

| 类型 | 容值范围 | 耐压 | 特点 | 应用 |
|------|----------|------|------|------|
| 陶瓷电容 | pF ~ μF | 低~中 | 便宜、小 | 去耦、滤波 |
| 电解电容 | μF ~ F | 中~高 | 有极性、大容量 | 电源滤波 |
| 钽电容 | μF ~ mF | 低~中 | 贵、稳定 |精密滤波 |
| 薄膜电容 | nF ~ μF | 高 | 稳定、低ESR | 音频、功率 |

## 电路应用

### 1. 滤波
```
     ┌──┐
Vin ─┤C ├─── Vout
     └──┘

- 纹波平滑
- 电源去耦
```

### 2. 耦合
- 隔断直流，只通过交流信号

### 3. 定时/振荡
- RC 时间常数电路
- 与电感组成振荡电路

## 选型要点

1. **容值** — 根据滤波频率选
   ```
   f = 1/(2πRC)  → 滤波截止频率
   ```

2. **耐压** — 选择 ≥ 1.5x 工作电压

3. **类型**
   - 电源滤波 → 电解/钽电容
   - 高频去耦 → 陶瓷电容 (MLCC)
   - 精密电路 → 薄膜/钽电容

4. **ESR** — 开关电源需低ESR

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*关键词: 电容, 容抗, 隔直通交, 滤波, 储能*