电容选型-详细介绍

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一、电容的基本原理 电容，和电感、电阻一起，是电子学三大基本无源器件；电容的功能就是以电场能的形式储存电能量。
以平行板电容器为例，简单介绍下电容的基本原理

1 u" k$ F* K( g9 z' [ 如上图所示，在两块距离较近、相互平行的金属平板上(平板之间为电介质)加载一个直流电压；稳定后，与电压正极相连的金属平板将呈现一定量的正电荷，而与电压负极相连的金属平板将呈现相等量的负电荷；这样，两个金属平板之间就会形成一个静电场，所以电容是以电场能的形式储存电能量，储存的电荷量为Q。
+ m+ o1 A6 q$ c& k8 z6 H 电容储存的电荷量Q与电压U和自身属性(也就是电容值C)有关，也就是Q=U*C。根据理论推导，平行板电容器的电容公式如下：
$ r. x/ k$ W' B% K: G# ]$ Q! V3 ~
1 P0 m' b. d& k 理想电容内部是介质(Dielectric)，没有自由电荷，不可能产生电荷移动也就是电流，那么理想电容是如何通交流的呢？
* ^) x- j9 Z) t5 k* B# [2 G 通交流
电压可以在电容内部形成一个电场，而交流电压就会产生交变电场。根据麦克斯韦方程组中的全电流定律：

0 {  ?% \( k! e1 S; q* z 即电流或变化的电场都可以产生磁场，麦克斯韦将ε(∂E/∂t)定义为位移电流，是一个等效电流，代表着电场的变化。(这里电流代表电流密度，即J)
6 m* ~" }& _: j0 @( a 设交流电压为正弦变化，即：
  K; o4 q9 q" q6 g5 J
4 @, U. b4 E4 ~- o& ^/ ~1 e) H 实际位移电流等于电流密度乘以面积：
3 j7 t2 z7 _1 j
; B1 H* w- P8 u) g5 K2 n$ ^ 所以电容的容抗为1/ωC，频率很高时，电容容抗会很小，也就是通高频。
8 @& _  r; R5 Q* y 下图是利用ANSYS HFSS仿真的平行板电容器内部的电磁场的变化。
横截面电场变化
% D6 a3 d7 W+ P3 d7 |1 s
, U3 r2 H) K) k/ V! e+ g5 F 纵断面磁场变化
4 i4 V. w# {3 v' m
5 a) \6 o: f; D2 F也就是说电容在通交流的时候，内部的电场和磁场在相互转换。
隔直流
( x4 P# I8 @8 b9 Y 直流电压不随时间变化，位移电流ε(∂E/∂t)为0，直流分量无法通过。
; n' \6 v- r  l9 ] 实际电容等效模型
# r8 E  s0 M' Y1 \5 F# g8 N- | 实际电容的特性都是非理想的，有一些寄生效应；因此，需要用一个较为复杂的模型来表示实际电容，常用的等效模型如下：

·  由于介质都不是绝对绝缘的，都存在着一定的导电能力；因此，任何电容都存在着漏电流，以等效电阻Rleak表示；
·  电容器的导线、电极具有一定的电阻率，电介质存在一定的介电损耗；这些损耗统一以等效串联电阻ESR表示；
+ [0 Z0 b8 V& A ·  电容器的导线存在着一定的电感，在高频时影响较大，以等效串联电感ESL表示；
·  另外，任何介质都存在着一定电滞现象，就是电容在快速放电后，突然断开电压，电容会恢复部分电荷量，以一个串联RC电路表示。
2 c7 s) {" ^# U$ I. [' H4 M6 U ·  大多数时候，主要关注电容的ESR和ESL。
7 j  s8 |6 f9 H' v0 ` 品质因数(Quality Factor)
' Q5 `# j# o; X3 Z- [2 N! n 和电感一样，可以定义电容的品质因数，也就是Q值，也就是电容的储存功率与损耗功率的比：
Qc=(1/ωC)/ESR
% B7 {0 l! i/ m, D3 n Q值对高频电容是比较重要的参数。
自谐振频率(Self-Resonance Frequency)
由于ESL的存在，与C一起构成了一个谐振电路，其谐振频率便是电容的自谐振频率。在自谐振频率前，电容的阻抗随着频率增加而变小；在自谐振频率后，电容的阻抗随着频率增加而变小，就呈现感性；如下图所示：

二、电容的工艺与结构 根据电容公式，电容量的大小除了与电容的尺寸有关，与电介质的介电常数(Permittivity)有关。电介质的性能影响着电容的性能，不同的介质适用于不同的制造工艺。
常用介质的性能对比，可以参考AVX的一篇技术文档。
6 u+ I5 u6 A4 N* X; c! D7 |, S4 l电容的制造工艺主要可以分为三大类：
1 R2 B/ j) F& |4 c7 L · 薄膜电容(Film Capacitor)
( K; g$ p# Z+ ?) x1 v · 电解电容(Electrolytic Capacitor)
· 陶瓷电容(Ceramic Capacitor)
3 n! J% a  K" @, z4 L3 ?$ n 2.1 薄膜电容(Film Capacitor) Film Capacitor在国内通常翻译为薄膜电容，但和Thin Film工艺是不一样的。为了区分，个人认为直接翻译为膜电容好点。
* c( r  S2 g/ I& \ 薄膜电容是通过将两片带有金属电极的塑料膜卷绕成一个圆柱形，最后封装成型；由于其介质通常是塑料材料，也称为塑料薄膜电容；其内部结构大致如下图所示：

  薄膜电容根据其电极的制作工艺，可以分为两类：
' b3 C. ^5 l+ Y9 @' v! \ 金属箔薄膜电容(Film/Foil)
金属箔薄膜电容，直接在塑料膜上加一层薄金属箔，通常是铝箔，作为电极；这种工艺较为简单，电极方便引出，可以应用于大电流场合。
& n( o1 s, t  C' u% N1 y2 P 金属化薄膜电容(Metallized Film)
8 b) ]; {% u, P. V 金属化薄膜电容，通过真空沉积(Vacuum Deposited)工艺直接在塑料膜的表面形成一个很薄的金属表面，作为电极；由于电极厚度很薄，可以绕制成更大容量的电容；但由于电极厚度薄，只适用于小电流场合。
, }# U4 }& P' G. H+ ~! o, y1 \ 金属化薄膜电容就是具有自我修复的功能，即假如电容内部有击穿损坏点，会在损坏处产生雪崩效应，气化金属在损坏处将形成一个气化集合面，短路消失，损坏点被修复；因此，金属化薄膜电容可靠性非常高，不存在短路失效；
, F' N: r/ q7 ]( w 薄膜电容有两种卷绕方法：有感绕法在卷绕前，引线就已经和内部电极连在一起；无感绕法在绕制后，会采用镀金等工艺，将两个端面的内部电极连成一个面，这样可以获得较小的ESL，应该高频性能较高；此外，还有一种叠层型的无感电容，结构与MLCC类似，性能较好，便于做成SMD封装。

9 y, R4 Y+ `2 R* w  D$ h 最早的薄膜电容的介质材料是用纸浸注在油或石蜡中，英国人D'斐茨杰拉德于1876年发明的；工作电压很高。现在多用塑料材料，也就是高分子聚合物，根据其介质材料的不同，主要有以下几种：

  x6 a: t) y- a/ c0 O; s. ^ 应用最多的薄膜电容是聚酯薄膜电容，比较便宜，由于其介电常数较高，尺寸可以做的较小；其次就是聚丙烯薄膜电容。其他材料还有聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等等。
薄膜电容的特点就是可以做到大容量，高耐压；但由于工艺原因，其尺寸很难做小，通常应用于强电电路，例如电力电子行业；基本上是长这个样子：
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2.2 电解电容(Electrolytic Capacitor) 电解电容是用金属作为阳极(Anode)，并在表面形成一层金属氧化膜作为介质；然后湿式或固态的电解质和金属作为阴极(Cathode)。电解电容大都是有极性的，如果阴极侧的金属，也有一层氧化膜，就是无极性的电解电容。
根据使用的金属的不同，目前只要有三类电解电容：
: H4 k, @6 E5 J+ h' f" { 铝电解电容(Aluminum electrolytic capacitors)
铝电解电容应该是使用最广泛的电解电容，最便宜，其基本结构如下图所示：
% I! ~- F5 C) d, {0 _
1 b6 f* O4 P0 `' U9 S 铝电解电容的制作工艺大致有如下几步：
% h4 T9 ~. @" A4 a0 g0 o · 首先，铝箔会通过电蚀刻(Etching)的方式，形成一个非常粗糙的表面，这样增大了电极的表面积，可以增大电容量；
, C, x1 Y( t( y6 ^1 w7 i · 再通过化学方法将阳极氧化，形成一个氧化层，作为介质；
# e8 L' A: i6 t& }. a6 u* {; k1 Q2 M · 然后，在阳极铝箔和阴极铝箔之间加一层电解纸作为隔离，压合绕制；
· 最后，加注电解液，电解纸会吸收电解液，封装成型。
+ t/ o6 U: D- |3 G( r# a! a 使用电解液的湿式铝电解电容应用最广；优点就是电容量大、额定电压高、便宜；缺点也很明显，就是寿命较短、温度特性不好、ESR和ESL较大。对于硬件开发来说，需要避免过设计，在满足性能要求的情况下，便宜就是最大的优势。
- Q) k. v/ r3 W. g" X 下图是基美(Kemet)的铝电解电容产品，大致可以看出铝电解电容的特点。
0 D  e4 M; s, a
3 c$ ?+ s: Q6 y5 ?+ l  铝电解电容也有使用二氧化锰、导电高分子聚合物等固态材料做电解质；聚合物铝电解电容的结构大致如下图所示：
- M8 h/ Z5 T' N, ~
  聚合物铝电解电容的ESR较小，容值更稳定，瞬态响应好；由于是固态，抗冲击振动能力比湿式的要好；可以做出较小的SMD封装。当然，湿式的铝电解电容也可以做SMD封装，不过大都是长这样：

) U, j% F* L5 {6 B0 F3 q# U- R  而聚合物铝电解电容的封装长这样：

' S7 U2 t- }' e8 e钽电解电容(Tantalum electrolytic capacitors)
钽(拼音tǎn)电解电容应用最多的应该是利用二氧化锰做固态电解质，主要长这样：

  ?$ M* M& v& ?  固态钽电解电容内部结构大致如下图所示：

- d9 K1 ], `: ^! p* l; h" c9 _  `  钽电容与铝电解电容比，在于钽氧化物(五氧化二钽)的介电常数比铝氧化物(三氧化二铝)的高不少，这样相同的体积，钽电容容量要比铝电解电容的要大。钽电容寿命较长，电性能更加稳定。
钽电容也有利用导电高分子聚合物(Conductive Polymer)做电解质，结构与上图二氧化锰钽电容类似，就是将二氧化锰换成导电聚合物；导电聚合物的电导率比二氧化锰高，这样ESR就会更低。
另外还有湿式的钽电容，特点就是超大容量、高耐压、低直流漏电流，主要用于军事和航天领域。湿式的钽电容主要长这样：

铌电解电容(Niobium electrolytic capacitors)
铌电解电容与钽电解电容类似，就是铌及其氧化物代替钽；铌氧化物(五氧化二铌)的介电常数比钽氧化物(五氧化二钽)更高；铌电容的性能更加稳定，可靠性更高。
9 `$ K4 _+ ^" s/ t$ P5 Q% d AVX有铌电容系列产品，二氧化锰钽电容外观是黄色，而铌电容外观是橙红色，大致长这样：
' A0 |2 [/ S! P. t) ^
电解电容对比表，仅供参考。
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2.3 陶瓷电容(Ceramic Capacitor) 陶瓷电容是以陶瓷材料作为介质材料，陶瓷材料有很多种，介电常数、稳定性都有不同，适用于不同的场合。
$ T+ b7 ~% ]8 E 陶瓷电容，主要有以下几种：
. k& w& Z/ Z- b0 @9 \ 瓷片电容(Ceramic Disc Capacitor)
6 y. X' e  r  \  Y: {% k 瓷片电容的主要优点就是可以耐高压，通常用作安规电容，可以耐250V交流电压。其外观和结构如下图所示：

多层陶瓷电容(Multi-layer Ceramic Capacitor)
4 X! V# b) w5 S9 x/ _ 多层陶瓷电容，也就是MLCC，片状(Chip)的多层陶瓷电容是目前世界上使用量最大的电容类型，其标准化封装，尺寸小，适用于自动化高密度贴片生产。

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自己设计的主板，自己拍的照片，加了艺术效果；没有标引用和出处的图片和内容，绝大多数都是自己画或弄出来的，剩下一点点可能疏忽忘加了；标引用的图片，很多都是重新加工的，例如翻译或几张图拼在一起等等，工具很土EXCEL+截图。

多层陶瓷电容的内部结构如下图所示：

. \; n% g( n; P* Y  v. ]* Q3 O  多层陶瓷电容生产流程如下图所示：

) T3 z* ]  r, _# C由于多层陶瓷需要烧结瓷化，形成一体化结构，所以引线(Lead)封装的多层陶瓷电容，也叫独石(Monolithic)电容。
在谈谈电感 中也介绍过多层陶瓷工艺和Thin Film工艺。Thin Film技术在性能或工艺控制方面都比较先进，可以精确的控制器件的电性能和物理性能。因此，Thin Film电容性能比较好，最小容值可以做到0.05pF，而容差可以做到0.01pF；比通常MLCC要好很多，像Murata的GJM系列，最小容值是0.1pF，容差通常都是0.05pF；因此，Thin Film电容可以用于要求比较高的RF领域。
- \- R2 n9 _$ i8 `陶瓷介质的分类
根据EIA-198-1F-2002，陶瓷介质主要分为四类：
2 \" H& F" M: @( h Class I：具有温度补偿特性的陶瓷介质，其介电常数大都较低，不超过200。通常都是顺电性介质(Paraelectric)，温度、频率以及偏置电压下，介电常数比较稳定，变化较小。损耗也很低，耗散因数小于0.01。
5 m8 P# g+ ~  D+ |
   性质最稳定，应用最多的是C0G电容，也就是NP0。NP0是IEC/EN 60384-1标准中规定的代号，即Negative Positive Zero，也就是用N和P来表示正负偏差。
* y3 @) R* N+ V2 m/ a- w 由于介电常数低，C0G电容的容值较小，最大可以做到0.1uF，0402封装通常最大只有1000pF。
Class II，III：其中，温度特性A-S属于Class II，介电常数几千左右。温度特性T-V属于Class III，介电常数最高可以到20000，可以看出Class III的性能更加不稳定。根据IEC的分类，Class II和III都属于第二类，高介电常数介质。像X5R和X7R都是Class II电容，在电源去耦中应用较多，而Y5V属于Class III电容，性能不太稳定，个人觉得现在应用不多了。

: k: ]5 E3 j5 Z+ U5 u  由于Class II和III电容的容值最高可以做到几百uF，但由于高介电常数介质，大都是铁电性介质(Ferroelectric)，温度稳定性差。此外，铁电性介质，在直流偏置电压下介电常数会下降。
在电感中，介绍了铁磁性介质存在磁滞现象，当内部磁场超过一定值时，会发生磁饱和现象，导致磁导率下降；同样的，对于铁电性介质存在电滞现象，当内部电场超过一定值时，会发生电饱和现象，导致介电常数下降。
  |- w  o% @+ Q* m 因此，当Class II和III电容的直流偏置电压超过一定值时，电容会明显下降，如下图所示：

Class IV：制作工艺和通常的陶瓷材料不一样，内部陶瓷颗粒都是外面一层很薄的氧化层，而核心是导体。这种类型的电容容量很大，但击穿电压很小。由于此类电容的性能不稳定，损耗高，现在已经基本被淘汰了。
; l* w9 h. }0 M2 R电容类型总结表

5 y1 t2 r- ]+ x+ ]  还有一类超级电容，就是容量特别大，可以替代电池作为供电设备，也可以和电池配合使用。超级电容充电速度快，可以完全地充放电，而且可以充到任何想要的电压，只要不超过额定电压。现在应用也比较多，国内很多城市都有超级电容电动公交车；还有些电子产品上也有应用，例如一些行车记录仪上，可以持续供电几天。
9 a" J% d# s  s6 w' F2 q三、电容的应用与选型 器件选型，其实就是从器件的规格书上提取相关的信息，判断是否满足产品的设计和应用的要求。
! `7 n% U7 }$ R' m1 v 3.1 概述 电容作为一个储能元件，可以储存能量。外部电源断开后，电容也可能带电。因此，安全提示十分必要。有些电子设备内部会贴个高压危险，小时候拆过家里的黑白电视机，拆开后看到显像管上贴了个高压危险，那时就有个疑问，没插电源也会有高压吗？工作后，拆过几个电源适配器，被电的回味无穷……
" I/ {8 X+ m9 q. p: D
, ]3 K/ o! y4 V2 X- N回归正题，电容储能可以做如下应用：
) ?* V* ~+ h! Y3 I" i) ?% X+ n · 储存能量就可以当电源，例如超级电容；
1 L# y3 G! ]$ v) A · 存储数据，应用非常广。动态易失性存储器(DRAM)就是利用集成的电容阵列存储数据，电容充满电就是1，放完电就是0。各种手机、电脑、服务器中内存的使用量非常大，因此，内存行业都可以作为信息产业的风向标了。
此外，电容还可以用作：
3 D  o. [( Y) k8 R7 H6 ` · 定时：电容充放电需要时间，可以用做定时器；还可以做延时电路，最常见的就是上电延时复位；一些定时芯片如NE556，可以产生三角波。
+ w- ^( e/ o  i+ J; x · 谐振源：与电感一起组成LC谐振电路，产生固定频率的信号。
4 h- B* b9 o- ^+ e  E 利用电容通高频、阻低频、隔直流的特性，电容还可以用作：
4 g  }4 [0 N  N4 b9 {1 Z1 b" ? 电源去耦
: b- [- v) ^' F& l: P 电源去耦应该是电容最广泛的应用，各种CPU、SOC、ASIC的周围、背面放置了大量的电容，目的就是保持供电电压的稳定。
首先，在DCDC电路中，需要选择合适的输入电容和输出电容来降低电压纹波。需要计算出相关参数。
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此外，像IC工作时，不同时刻需要的工作电流是不一样的，因此，也需要大量的去耦电容，来保证工作电压得稳定。
耦合隔直
设计电路时，有些情况下，只希望传递交流信号，不希望传递直流信号，这时候可以使用串联电容来耦合信号。
5 j; C- G: d8 k8 ]' S8 m# P* A 例如多级放大器，为了防止直流偏置相互影响，静态工作点计算复杂，通常级间使用电容耦合，这样每一级静态工作点可以独立分析。
; ~* h. c" e7 }  ^  b 例如PCIE、SATA这样的高速串行信号，通常也使用电容进行交流耦合。
旁路滤波
旁路，顾名思义就是将不需要的交流信号导入大地。滤波其实也是一个意思。在微波射频电路中，各种滤波器的设计都需要使用电容。此外，像EMC设计，对于接口处的LED灯，都会在信号线上加一颗滤波电容，这样可以提高ESD测试时的可靠性。
  s7 h" f$ g9 f 3.2 铝电解电容 3.2.1 铝电解电容(湿式)
) u+ ~0 c% U9 u) L4 w( v 铝电解电容(湿式)无论是插件还是贴片封装，高度都比较高，而且ESR都较高，不适合于放置于IC附近做电源去耦，通常都是用于电源电路的输入和输出电容。
0 D8 A, z  x, q& g- \0 H# `
" e6 H5 q% k' z; |/ d/ r容值
0 C! ^( U( i9 k7 { 从规格书中获取电容值容差，通常铝电解电容的容差都是±20%。计算最大容值和最小容值时，各项参数要满足设计要求。
额定电压
铝电解电容通常只适用于直流场合，设计工作电压至少要低于额定电压的80%。对于有浪涌防护的电路，其额定浪涌电压要高于防护器件(通常是TVS)的残压。
8 x4 i  u3 m9 f$ I( |, j. z 例如，对于一些POE供电的设备，根据802.3at标准，工作电压最高可达57V，那么选择的TVS钳位电压有90多V，那么至少选择额定电压100V的铝电解电容。此时，也只有铝电解电容能同时满足大容量的要求。

耗散因数
# X" a( P$ ]% Y) p) O 设计DCDC电路时，输出电容的ESR影响输出电压纹波，因此需要知道铝电解电容的ESR，但大多数铝电解电容的规格书只给出了耗散因数tanδ。可以根据以下公式来计算ESR：
ESR = tanδ/(2πfC)
# d4 S, y# ^% F, L 例如，120Hz时，tanδ为16%，而C为220uF，则ESR约为965mΩ。可见铝电解电容的ESR非常大，这会导致输出电压纹波很大。因此，使用铝电解电容时，需要配合使用片状陶瓷电容，靠近DCDC芯片放置。
随着开关频率和温度的升高，ESR会下降。
, Y7 j& d1 y, c6 Y7 L# r 额定纹波电流
电容的纹波电流，要满足DCDC设计的输入和输出电容的RMS电流的需求。铝电解电容的额定纹波电流需要根据开关频率来修正。
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( P7 }0 r# Z4 e' ]: ]( n9 A 寿命
铝电解电容的寿命比较短，选型需要注意。而寿命是和工作温度直接相关的，规格书通常给出产品最高温度时的寿命，例如105℃时，寿命为2000小时。
根据经验规律，工作温度每下降10℃，寿命乘以2。如果产品的设计使用寿命为3年，也就是26280小时。则10*log2(26280/2000)=37.3℃，那么设计工作温度不能超过65℃。
- B! k. w% P+ @: \2 _ 3.2.2 聚合物铝电解电容
: r+ v  V1 z, M( I 像Intel的CPU这样的大功耗器件，一颗芯片80多瓦的功耗，核电流几十到上百安，同时主频很高，高频成分多。这时对去耦电容的要求就很高：
· 电容值要大，满足大电流要求；
· 额定RMS电流要大，满足大电流要求；
5 J5 F6 a1 m$ {& a6 S3 d · ESR要小，满足高频去耦要求；
· 容值稳定性要好；
· 表面帖装，高度不能太高，因为通常放置在CPU背面的BOTTOM层，以达到最好的去耦效果。
这时，选择聚合物铝电解电容最为合适。
此外，对于音频电路，通常需要用到耦合、去耦电容，由于音频的频率很低，所以需要用大电容，此时聚合物铝电解电容也很合适。
3 n- W0 o2 j8 J7 V( k 3.3 钽电容 根据前文相关资料的来源，可以发现，钽电容的主要厂商就是Kemet、AVX、Vishay。
钽属于比较稀有的金属，因此，钽电容会比其他类型的电容要贵一点。但是性能要比铝电解电容要好，ESR更小，损耗更小，去耦效果更好，漏电流小。下图是Kemet一款固态钽电容的参数表：
" n$ x$ v) i7 I: u# \
额定电压
固态钽电容的工作电压需要降额设计。正常情况工作电压要低于额定电压的50%；高温环境或负载阻抗较低时，工作电压要低于额定电压的30%。具体降额要求应严格按照规格书要求。
6 U, v7 g5 v7 L$ N  O 此外，还需要注意钽电容的承受反向电压的情况，交流成分过大，可能会导致钽电容承受反向电压，导致钽电容失效。
固态钽电容的主要失效模式是短路失效，会直接导致电路无法工作，甚至起火等风险。因此，需要额外注意可靠性设计，降低失效率。
对于一旦失效，就会造成重大事故的产品，建议不要使用固态钽电容。
7 d( {6 w2 d* Y% y! U2 z! L2 y 额定纹波电流
* E3 Y5 E; z6 u; z 纹波电流流过钽电容，由于ESR存在会导致钽电容温升，加上环境温度，不要超过钽电容的额定温度以及相关降额设计。
" \% o! x( ?1 L& f& O; s3 [  V 3.4 片状多层陶瓷电容 片状多层陶瓷电容应该是出货量最大的电容，制造商也比较多，像三大日系TDK、muRata、Taiyo Yuden，美系像KEMET、AVX(已经被日本京瓷收购了)。
三大日系做的比较好的就是有相应的选型软件，有电感、电容等所有系列的产品及相关参数曲线，非常全。
3.4.1 Class I电容
# l0 h$ p1 b8 q1 w  n9 m$ b  } Class I电容应用最多的是C0G电容，性能稳定，适用于谐振、匹配、滤波等高频电路。
4 ^* c$ P2 M& y C0G电容的容值十分稳定，基本不随外界条件(频率除外)变化，下图是Murata一款1000pF电容的直流、交流及温度特性。
( Z6 n9 V3 A; f' e; t
) @: [+ A# N8 a) _因此，通常只需要关注C0G电容的频率特性。下图是Murata的3款相同封装(0402inch)相同容差(5%)的10pF电容的频率特性对比。
; j0 ~$ A& `4 r: h* F) ]% D9 n& t3 |
5 u1 n" N* V% R; ~' j2 w& @ 其中GRM是普通系列，GJM是高Q值系列、GQM是高频系列，可见GQM系列高频性能更好，自谐振频率和Q值更高，一些高频性能要求很高的场合，可以选用容差1%的产品。而GRM系列比较便宜，更加通用，例如EMC滤波。
3.4.2 Class II和Class III电容
/ ?0 @% _' {0 U( S  M Class II和Class III电容都是高介电常数介质，性能不稳定，容值变化范围大，通常用作电源去耦或者信号旁路。
以Murata一款22uF、6.3V、X5R电容为例，相关特性曲线：
: y; S% P0 V* r" O3 l

9 u& }( E& C) o容值
Class II和Class III电容，容值随温度、DC偏置以及AC偏置变化范围较大。特别是用作电源去耦时，电容都有一定的直流偏置，电容量比标称值小很多，所以要注意实际容值是否满足设计要求。
( f" N/ v: h7 p+ T 纹波电流
' c/ L# C8 Y  z$ ]0 w 作为DCDC的输入和输出电容，都会有一定的纹波电流，由于ESR的存在会导致一定的温升。加上环境温度，不能超过电容的额定温度，例如X5R电容最高额度温度是85℃。
3 V6 g6 s. x/ p 通常由于多层陶瓷电容ESR较小，能承受的纹波电流较大。
7 [& X6 U1 K5 _! B5 u 自谐振频率
9 O6 [  W# G  a) K" t! d 电容由于ESL的存在，都有一个自谐振频率。大容量的电容，自谐振频率较低，只有1-2MHz。所以，为了提高电源的高频效应，大量小容值的去耦电容是必须的。此外，对于开关频率很高的DCDC芯片，要注意输入输出电容的自谐振频率。
ESR
8 C+ a' {. O6 ]; ]  y! Z- l 设计DCDC电路，需要知道输出电容的ESR，来计算输出电压纹波。多层陶瓷电容的ESR通常较低，大约几到几十毫欧。
3.5 安规电容 对于我们家用的电子设备，最终都是220V交流市电供电。电源适配器为了减少对电网的干扰，通过相关EMC测试，都会加各种滤波电容。下图为一个简易的电路示意图：

对于L和N之间的电容叫X电容，L、N与PE或GND之间的电容叫Y电容。由于220V交流电具有危险性，会威胁人的人身安全，电子产品都需要满足相关安规标准，例如GB4943和UL60950的相关测试要求。因此，X 电容和Y电容与这些测试直接相关，所以也叫安规电容。
3 l* d- O1 Y0 q 以抗电强度测试为例，根据标准，L、N侧为一次电路，需要与PE或GND之间为基本绝缘。因此，需要在L或N对GND之间加交流1.5kV或者直流2.12kV的耐压测试，持续近1分钟，期间相关漏电流不能超过标准规定值。因此，安规电容，有相当高的耐压要求，同时直流漏电流不能太大。
5 i/ I* L0 \3 i, U4 | 此外，常用的RJ45网口，为了减小EMI，常用到Bob-Smith电路，如下图所示：

可以看到电容的耐压都是2kV以上，因为网口通常有变压器，220V交流电的L和N到网线有两个变压器隔离，是双重绝缘，L和N到网线之间也要进行抗电强度测试。双重绝缘，通常要求通过交流3kV或直流4.24kV测试。
因为，安规电容有高耐压要求，通常使用瓷片电容或者小型薄膜电容。
& T4 P  }$ K( a) X& ]# b6 V' K 此外，器件选型还要主要两点要求：和结构确认器件的长宽高；对插件封装器件不多时，是不是可以全部使用表贴器件，这样可以省掉波峰焊的工序。
结语 本文大致介绍了几类主要的电容的工艺结构，以及应用选型。水平有限，难免疏漏，欢迎指出。同时仅熟悉信息技术设备，对电力电子、军工等其他行业不了解，所以还有一些其他的电容相关应用无法介绍。
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电容还有很多重要的参数，一个1uF的瓷片电容和一个1uF的铝电解电容有很大的不同。

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电容容值。一般是指在1kHz，1V 等效AC电压，直流偏压为0V情况下测到的，不过也可有很多电容测量的环境不同。但有一点需注意，电容值C本身是会随环境发生改变的。

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电容等效串联电感。电容的管脚是存在电感的。在低频应用时感抗较小，所以可以不考虑。当频率较高时，就要考虑这个电感了。
$ P9 w$ X/ P7 B; ^) T* [  J举例子，一个0805封装的0.1uF贴片电容，每管脚电感1.2nH，那么ESL是2.4nH，可以算一下C和ESL的谐振频率为10MHz左右，当频率高于10MHz，则电容体现为电感特性。

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无论哪种电容都会有一个等效串联电阻，当电容工作在谐振点频率时，电容的容抗和感抗大小相等，于是等效成一个电阻，这个电阻就是ESR。因电容结构不同而有很大差异。铝电解电容ESR一般由几百毫欧到几欧，瓷片电容一般为几十毫欧，钽电容介于铝电解电容和瓷片电容之间。