電容器
關注創建者：百舸 創建時間：2018-12-11
電容器的視頻教程
Maxwell三維靜電場仿真-平板電容器電容計算【搞仿真的晴博】入門教程B501
電容計算是電子電氣相關工程師必備技能點，這個案例演示了一個最常見的平板電容器的電容計算流程。
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基于Comsol和Maxwell的電容仿真及原理講解
電容的計算公式與具體含義 2. 理解麥克斯韋電容矩陣，在電容矩陣中自電容、互電容的表示 3. 使用comsol/maxwell電磁仿真軟件仿真單個導體或多個導體的自電容、互電容 4. 使用能量法計算電容，以平板電容器為例，加空氣域不加空氣域對比計算，互電容、自電容計算并與解析公式對比
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Ansys射頻芯片（RFIC）電磁場仿真技術介紹
Ansys最前沿的射頻芯片電磁場仿真技術可以使仿真無縫集成到芯片EDA設計流程中，綜合設計功能幫助設計師快速找到多種形式傳輸線、螺旋電感等無源結構的最佳設計，其獨有的電磁場求解引擎可以針對芯片特有的3D結構實現高達110GHz頻率的高效率高精度參數抽取，同時滿足最嚴苛的容量要求，從而幫助設計師在密集走線、電容器陣列和有源器件上對芯片整體的電磁場性能進行仿真，設計師也可以選擇使用業界標準的3D電磁場求解引擎
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電容器的實例教程
當我們關注能源和能量存儲應用領域時，我們會發現電容器是該領域的"無名英雄"。作為無源器件，電容器有兩個端子，可存儲能量并在需要時釋放能量—常常用來作為"備用"電源。在日常生活中，電容器的用途比我們想象的還要廣。例如，電容器可以用到鬧鐘等簡單日常用品，我們還可以常備一個荷電電容器，以便在斷電時應急使用。
還是拿鬧鐘舉例，如果電源斷開，電容器就會放電--向時鐘電路輸送電流，以確保其繼續運行。隨著電容器的應用越來越廣，新型電容器正在不斷進入市場，超級電容器(又稱雙電層電容器，EDLC)現在也被更大規模的使用。新能源汽車，諸如純電動車、混合動力汽車和電動巴士等都依賴于超級電容，因為它們具有比標準電容器大得多的電荷存儲空間，此外一些大功率和再生能源應用領域也在利用超級電容技術。其他應用領域包括國防、能源、航空航天以及各種工業應用。
電容器和超級電容器的用途
汽車領域是電容器和超級電容器的關鍵市場，汽車的許多功能為電容器提供用武之地。
啟動/停止功能和動力轉向需要電容器，混合動力汽車驅動需要超級電容器具有更大的功率容量。隨著電動汽車不斷發展并進入主流汽車市場，對電容的需求將進一步增加。未來技術進步有可能使超級電容器取代鋰離子電池作為動力源，并提供與汽油車甚至柴油動力汽車相當的行駛里程。
鐵路行業也開始充分挖掘超級電容器技術的應用潛力。比如由西班牙薩拉戈薩市的鐵路公司CAF制造的Urbos 3有軌電車，其使用一系列超級電容器，這些超級電容器位于車廂上部，用于回收剎車能量--可節省35%的電力。超級電容器可在電車停靠站充電而不需要架空電纜，也可在某些停靠站之間運行而無需使用電纜連接。
在再生能源領域，超級電容器在風力渦輪機等應用中具有重要地位。
展開 對不接地系統，電容器組中性點又不直接接地，不管電容器組放在絕緣支架上還是放在地上，都不是網絡自然電容的組成部分，故可不再裝設單相接地保護。目前我國在中性點非直接接地系統中，并聯電容器裝置的接線常為Y接線或雙Y接線。高壓和超高壓和超高壓中性點直接接地系統中或直流輸電系統交流側的并聯電容器裝置，一般采用Y0接線。
4.6. 反映電容器組內部故障的不平衡保護
大容量的并聯電容器組，是由許多單臺電容器串、并聯（一般為先并后串）組成。一臺電容器故障，由其專用的熔斷器切除，而對整個電容器組無甚大影響，因為電容器具有一定的過載能力，且在設計中進行設備選擇時，一般均留有適當裕度。但當多臺電容器故障并切除后，就可能使留下來繼續運行的電容器嚴重過載或過電壓（電容器切除后，故障段容抗增大，端電壓隨之升高可能>1.1額定電壓）而受損害，故需考慮保護措施，常用不平衡保護。保護的原理是反應一組電容器中健全部分與故障部分之間的差異（電流或電壓）。電容器組的接線方式（三角形、星形和雙星形）不同，構成不平衡保護的方式也不同。常用的保護方式有：零序電壓保護（開口三角電壓保護）、中性點不平衡電壓或電流保護、電壓差動保護、電橋差電流保護。所謂電容器組的零序電流平衡保護，就是在星形接線的兩組電容器的中性點連線上安裝零序電流互感器和零序電流繼電器。這樣，當某一相的電容器在運行中出現故障時，由于中性點上產生零序電流，零序電流互感器就會起動零序電流繼電器，使開關跳閘，從而可以斷開電容器組，防止故障繼續擴大。)
放電線圈適用于35kV及以下電力系統中, 與高壓并聯電容器組并聯連接,使電容器從電力系統中切除后的剩余電荷迅速泄放,電容器的剩余電壓在規定時間內達到要求值.帶有二次線圈,可供線路監控.
展開 金屬-氧化物-金屬電容器的優勢
成本低
電容密度高
出色的射頻（RF）特性
出色的匹配特性
無需額外的掩膜層
對稱平面結構
金屬-氧化物-金屬電容器的缺點
下極板寄生效應適中
密度低
串聯電感和電阻較高
擊穿電壓低
金屬-氧化物-金屬電容器的應用
高速集成電路（IC）
微電子
RF和模擬應用
振蕩電路
什么是金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器？
金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器是另一類具有明顯優勢的緊湊型電容器。它們類似于平行板電容器，其中金屬板（電極）由絕緣材料（介電）隔開。這類電容器具有較高的單位面積電容，因此得到了廣泛應用。為了進一步提高電容值，MIM電容器通常由三塊板構成，其中兩層是標準制造工藝的金屬層（通常是最上層），中間是一個特殊金屬層。這種獨特的布局使MIM電容器能夠實現更高的電容密度，同時保持絕緣介電材料的穩定性能和低漏電優勢。
金屬-絕緣體-金屬電容器的優勢
穩定的電容
單位面積電容高
良好的品質因數
良好的線性特性
金屬-絕緣體-金屬電容器的缺點
需要特殊工藝來創建掩膜層
成本更高
金屬-絕緣體-金屬電容器的應用
集成電路（IC）
存儲器模塊
RF和微波器件
光電探測器
什么是金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器？
金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器本質上是一種用作電容器的晶體管，其中柵極是電容器的上極板，漏極和源極連接構成下極板，而柵極的薄氧化層是絕緣層。MOS電容器本身并不是一種廣泛使用的器件，不過，它是MOS晶體管（金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱MOSFET）的組成部分。
展開 圖
3
基于抗凍P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的超級電容器在室溫下的電化學性能。（a和b）基于抗凍水凝膠的超級電容器在室溫下的CV和GCD曲線。（c）不同電流密度下的超級電容器的電容。（d）在不同的柔性條件下超級電容器的各種機械變形的數字圖像。（e）在不同彎曲角度下超級電容器的電容保持率。（f）5000次彎曲后超級電容器的電容保持率。裝置在不同彎曲時間下的插入GCD曲線。
圖
4
使用P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的CNT/PANI電極型超級電容器的寬溫度范圍操作特性。（a）低溫和高溫下超級電容器的示意圖。（b）在不同的工作溫度下，器件在3.33 mA cm
-2
下的GCD曲線。（c）在不同工作溫度下超級電容器的比電容。（d）超級電容器在不同工作溫度下的電化學阻抗譜圖（10
?
2
至10
5
Hz）。（e）在很寬的溫度范圍內循環測試超級電容器的比電容。（f）溫度超級電容器與之前報道的其他電容器的電容保持率的比較。
圖
5
（a和b）基于串聯的抗凍P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）的三種抗凍超級電容器的GCD和CV曲線。（c）演示了三個串聯的防凍超級電容器，這些超級電容器在置于室溫，密封在
?
23.5°C并浸入84.7°C的油浴中時為LED燈泡供電。左側的光學照片表示在平坦狀態下對設備進行了測試。（d）演示設備在25°C，-19°C和97.4°C的螺旋狀態下工作（如左圖所示）。
參考文獻
：
doi.org/10.1039/D1TA02397G
版權聲明：
「高分子材料科學
」公眾號旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。
展開 電容器組故障改進措施
1.在各分組回路中安裝過負荷保護
由于過流保護根據4組電容器全部投入時整定，對分組諧波電流放大造成的過流現象反應遲鈍，甚至不反應，因此，在各分組回路安裝過負荷保護，由于交流接觸器只能開斷正常情況下的負荷電流，不能開斷故障電流，將交流接觸器更換為ZN-28型真空斷路器，在諧波含量高時，作用于跳閘，避免諧波對電容器造成損壞和內熔絲熔斷。
2.在各分組回路安裝開口三角電壓保護
當電容器某相內熔絲熔斷時，容抗發生變化，與其他兩相容抗不等，造成故障相與健全相電壓不平衡。于是，在各分組回路電壓互感器的二次繞組的開口三角處安裝一只低整定值的電壓繼電器，當一相內熔絲熔斷時，在開口三角處出現不平衡電壓，發出報警信號，此裝置能準確反映電容器內部故障，且不受系統接地和系統不平 衡電壓的影響，及時將受傷的電容器退出運行。
3.定期測量電容量
針對電容量測量困難，購置了先進的測量設備，采用全自動電容電橋定期測量電容器組，單臺電容器的電容量，不需拆連接線，測量簡便快捷，準確可靠。檢修人員 定期進行電容量測量，當電容器某一相個別內熔絲熔斷后，電容量將發生變化，當測得電容量減少，超過3時，及時將受傷的電容器退出運行。
設計和維護等方面的疏忽都可能對電容器的安全運行帶來隱患，因此，配置完善的保護，定期測量電容量，防微杜漸，才能減少甚至避免電容器事故擴大，提高電容器的可用率，延長電容器的使用壽命。
展開 
電容器的最新內容
讓我們來了解三種常見的模擬集成電路電容器：金屬-氧化物-金屬（MOM）、金屬-絕緣體-金屬（MIM）和金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器。
什么是金屬-氧化物-金屬（MOM）電容器？
金屬-氧化物-金屬（MOM）電容器是芯片中的小型多功能器件。它們是由金屬層構成的交叉指型（就像兩只手十指相扣那樣）結構的多指型電容器。
由于內置的穩壓器，它無需外部平滑電解電容器。此外，該電路支持功率、總諧波失真（THD）、功率補償、過壓保護（OVP）、線性調光(0-10V調光）和晶閘管調光功能。通過使用外部功率MOSFET（GVH TR），可以設計出具有較少外部組件且在高功率下保持穩定熱設計的電路，這些MOSFET由Greenchip提供。
可以根據系統規格輕松添加控制電路。
由于CJC8972不需要輸出耦合電容器，自引導電容器或冷落網絡，因此非常適合需要較小體積和重量的低功耗便攜式系統。
CJC8972內置一個上電復位電路，用于在通電后將數字邏輯重置為默認狀態。該上電復位電路由DVDD供電，并監測 DVDD和AVDD信號；當DVDD或AVDD低于較小閾值時，電路會將PORB置為低電平。
</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/b52955c6d83e4c5b86eb002b32666ccb"></p><p class="ql-align-center"><br></p><p><em>電容傳聲器的經典設計</em></p><p><br></p><
通過電機繞組的電流由一個固定的PWM周期來調節，PWM周期由連接到CR引腳的電阻和電容器決定。當H橋通電時，電機的電流上升和電流上升速率由直流電壓和電感繞組共同決定。一旦電流達到設定的斬波器閾值，關閉h橋，以防止電流進一步上升，直到下一個PWM循環開始。
SLEEP引腳，支持超低功耗模式
超低功耗模式下的睡眠大頭針
集成升壓 MOSFET、電流檢測和補償電路
使用薄型陶瓷升壓電容即可穩定工作
可調LNB輸出電流限制從300至800 mA
通過LNB電流限制設置，提高峰值電流限制比例
8個可編程LNB輸出電壓（DAC）電平
帶有關機定時器的LNB過電流限制器
跟蹤升壓轉換器使功耗較小化
LNB過渡時間可由外部電容器配置
金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器是另一類具有明顯優勢的緊湊型電容器。它們類似于平行板電容器，其中金屬板（電極）由絕緣材料（介電）隔開。這類電容器具有較高的單位面積電容，因此得到了廣泛應用。為了進一步提高電容值，MIM電容器通常由三塊板構成，其中兩層是標準制造工藝的金屬層（通常是最上層），中間是一個特殊金屬層。
這就使得可以使用更小型的無源組件，例如更小的電容器和更小的變壓器等。功率模塊單元需實現的的目標之一是最大限度減少模塊的重量和尺寸，因為笨重的大模塊在某種程度上只會浪費汽車空間。”
Nelson團隊的工作重點是，開發支持車載充電器的創新封裝設計，以及開發支持快速加速的牽引逆變器等其它電動汽車組件。
他說：“我們的工作是用一塊小小的SiC芯片與外部世界建立連接，以滿足客戶的所有需求。
其中，電子元器件展區內，太陽誘電、科達嘉等企業攜小型大容量多層陶瓷電容器、車規級一體成型電感等高端產品亮相；集成電路展區匯聚華虹半導體、中微愛芯等主力廠商，集中展示芯片設計、封裝測試等全流程技術；特種電子展區則聚集中國電科相關研究院、龍芯中科等百余家企業，展示自主創新的核心產品，助力川渝地區航空航天產業鏈供應鏈生態建設。
2015年，NIST 發布了一項跨度長達 50 年（1963-2012 年）的專項研究，針對全球主流的 1 英寸實驗室標準電容傳聲器與工作標準電容傳聲器，完成了行業內罕見的大規模、長周期的長期穩定性統計分析。
