作者：楊光明**：青佺電子
一、 電容器根念：
電容器是一種用來儲存電能之簡單元件。其構造為兩電極導體及相對中間之電氣絕緣體。
電極導體均為金屬導體，且通常都以板狀或箔狀構成，電氣絕緣體則使用液體或固體。
二、 電容器種類：
電容器基本上是由兩個電極及介於電極間之電氣絕緣體所構成。即其構成要素為第一電極
絕緣體與第二電極，此三項要素之不同。電容器可分為「非電解電容器」與「電解電容器」兩種。
1、 非電解電容器
非電解電容之第一電極、第二電極原理上只要是體即可，通常由金屬導體構成。電氣絕緣
體則有磁器、玻璃、雲母、空氣、塑膠等。因絕緣物性質不同而各具有特徵，故一般皆以
絕緣物名稱而加以命名。
2、 電解電容器
電解電容器之第一電極僅當陽極使用，其材料之特性需如鋁或鉭之類在電解液中能產生陽
極氧化而生成緻密且絕緣性良好之氧化膜者為限。
電氣絕緣體是利用第一電極表面藉陽極氧化生成具有耐電壓性，氧化物所構成，第二電極
即為電解質。
電解電容器又因陽極所使用之材料分為「鋁電解電容器」與「鉭電解電容器」。
3、 電解電容器之用途
1） 電容器接上直流電壓至充電完成為止。會有電流流通，待充電完成後電流就不再流通。然而接上交流電壓時，因充電與放電交變產生，導致交流電流就可一直流通。因電容器有
阻止直流流通，而容許交流電流流通之特性。利用此特性可擴充套件其用途，可分為旁路用電
容器、濾波用電容器、耦合用電容器。
2） 電容器施加交流電壓後，流通之電流與施加之電壓兩者之間會有時間差距，此時差大
小約為1/4週期，且為電流越前電壓之狀態，即流經電容器之交流電流比交流電壓越前約
90（π/2弧度），利用此時特性擴充套件之用途可分為功率因數改善電容器、起動用電容器。 4、 電容器之電容量
電容器端子間之電壓與單側電極所儲存之電量成正比，此關係用下列表示：
電量=比例常數×電壓
比例常數為電容器儲存電能之能力，用以表示電容器之大小，一般稱為靜電容量或簡稱容量。
電量以「q」表示，其單位為「庫侖」，電壓以「v」表示，其單位為「伏特」，電容量以「c」表示，其單位為「法拉」，故得：
q（庫存）=c（法拉）×v（伏特）
因法拉單位太大使用不方便，故電容器於一般使用以微法拉、毫微法拉、微微法拉表示之： 1微法拉=1microfarad（uf）=10ˉ6法拉
1毫微法拉=1nanofarad（nf）=10ˉ9法拉
1微微法拉=1picofarad（pf）=10ˉ12
5、 電容量與電極板面積之關係
當兩電極板之面積增大時，儲存於電極板之電容再隨增加，即電容量也隨之增加，換言之
電容量與電極板面積成正比
6、 電容量與電極板厚度關係
電容器所儲存之電量是存於電極板之表面，因此其電容量與電極板厚度無關係如下，依此
原理可使用很薄的鋁箔來製作電容器。
7、 電容量與電極板間距離之關係
兩相同面積之電極板，當兩極間之距離變小時，即減少兩極間絕緣體之厚度。因而兩極靠
愈近，正負電相吸引力變少強，致使電極板表面儲存之電量增加。反之則儲存之電量減少，此即電容量與兩極板間踐離成反比關係。
8、 電容量與介質之關係
電容器兩極間之絕緣體可為真空或空氣或氣化氣體，然具對兩電極之正負電相吸引力量非
常微弱，故一般都使用高密度液體或固體絕緣體會比使用真空狀態在兩電極間獲得更大的
吸引力之理由。在於絕緣體上電壓時，其內部會產生電氣變化，即絕緣體表面會感應與外
加上電壓正負相對應之電荷。此種具有感應作用之絕緣體稱為介質，其感應作用稱為極化。表示介質之極化能力者，稱為該介質常數（dielectric constajt），使用高介質常數之介
質，其極化能力強，使得儲存之電量增加相對應電容量亦增加。
介質常數通常以「ε」表示之。
真空及空氣非電解電容器用絕緣物
真空1.000
空氣1atm1.000空氣334atm
一般物品2-5雲母6-10氧化鈦磁器 10-20鈦酸鋇系磁器
電解電容器用氧化膜溶劑
鋁氧化膜 7-10鉭氧化膜 28鈮氧化膜 41鈦氧化膜 90
冰 2℃ 93.9水 0℃ 90.36乙二醇 26.5甘油36
9、 電容量與電極板介質之關係
綜合以上概述，可知電容器之電容量與電極板的面積及介質常數成正比，而與電極間的距
離成反比，即欲製造大電容量之電容器時，可藉增加電極板之尺寸及使用高介質常數之介質而求得，一般可用下式表示：
c=電容量
ε=介質之介質常數
a=電極板之面積
d=電極板間距離
10、 電容器之選用
電容器之使用介質之不同，亦呈現各種不同之特性，如電壓極性，額定電壓範圍，電容量帶域，電容量容許誤差及各種物理特性，故於選用電容器時需增加選擇，以求事半功倍。 電解電容器的結構與特徵
一、 電解電容器的基本結構
電解電容器的基本結構如圖
電解電容器的構造是由陽極鋁箔、陰極鋁箔、電解紙、電解液之結合而成。陽極鋁箔經化
成後，含有高介質常數之氧化膜a2o3，此氧化膜當著陽極鋁箔與陰極鋁箔間之絕緣層，
氧化膜的厚度即極板間之距離（d），此厚度可由化成來控制，由於氧化膜的介質常數高，且厚度薄，故電解電容器的容量較其它電容器之容量高，且體積小。電容器的實值陰極是
與氧化膜接觸之電解液，而陰極箔只是將電流傳導至電解液而已，電解紙是用來幫助電解
液之吸收及儲存，避勉陽極鋁箔與陰極鋁箔直接接觸，因磨擦而使氧化膜破損，相關構成
元件如下：
1、 陽極鋁薄（附內部端子線）。
2、 陰極鋁薄（附內部端子線）。
3、 電解紙與止松膠水或止松膠帶。
4、 電解液。
5、 外殼（鋁質）。
6、 素子與外殼之固定材料。
7、 封口材料如橡膠蓋、電木橡膠。
8、 外部端子。
9、 外部端子與內部端子之固定具。
10、 安全裝置。
11、 外殼被覆套管。
12、 鋁板與品名標識。
13、 電容器支撐裝置。
二、 洩漏電流（leakage current）
1、 電解電容器的陽極箔、氧化膜如果完整無缺陷時，則陽極與陰極沒有電流流通。然而事實上氧化膜並非十分地完整，其在製造過程中常會受到輕微汙染、磨損，致使電極間有一少許之電流流過，此電流即為洩漏電流。亦即施加相等額定電壓之直流電壓時所流通之導電電流。
當電容器有洩漏電流時，即會損失能量，如洩漏電流過大時，甚致會破壞電容器。電極材料用之鋁箔因多少含有雜質，此雜質大以鐵質為甚，因其甚難溶於鋁中，使得氧化膜之形成受到鐵質之破壞，而造成洩漏電流。
影響洩漏電流的因素除鋁中之鐵質雜質外，有下列幾項因素：
a． 相同純度之鋁箔施以不同方法之化成時洩漏電流亦不同。
b． 使用電解液不同時，亦會造成洩漏電流大小亦相互不同。
c． 外加電壓大小與溫度變化，亦是影響洩漏電流的重要因素。
d． 因氯雜質成份的存在，產生極部電位差而影響洩漏電流。
e． a鋁端子的表面化成技術。
2、 洩漏電流與容量的關係
洩漏電流之大小在使用電壓一定之情況下，似乎與電容量（c）成比例增加，然而實際並非如此，例如100uf之電容器洩漏電流若為10ua，而200uf電容器之洩漏電流並不是
20ua，而可能為15ua，即較小於其比例值，電容量與洩漏電流之關係（如下）
一般電解電容器之洩漏電流可由下式求得，如特殊規定者另行規定之。
lc=0.03cv+constant or 0.01cv+constant
c=電容器之電容量，單位uf。
v=電容器之額定電壓，單位伏特。
lc=單位ua。
3、 洩漏電流與外加電壓之關係
當陽極箔施加電壓時，如外加電壓低於生成氧化膜時之電壓，因氧化膜破壞，則洩漏電流急劇增大。另如於陰極鋁箔施加1—2伏特電壓時，流通之洩漏電流極小，然超過此電壓時，則洩漏電流突然增大，所以洩漏電流與外加電壓之關係（如圖）
4、 洩漏電流與時間之關係
當電解電容器施加額定電壓時，則有直流電流通過，電流強度隨時間之增加而減小，約30
分鐘左右，將變成極小之漏電流而已，即施加電壓愈長，洩漏電流將愈小，一般電解電容器之洩漏電流規格是以施加額定電壓5分鐘為準。（如圖）
三、 損失角（tanδ）或散逸因素（dissipation factor）
1、 電解電容器於充電時，其負荷經由陰極及電解液傳至氧化膜的表面，因電解液的電阻係數比金屬導體為高，（如陽箔、陰箔、紙等），故電解電容器的損失角可由電解液的電阻係數來決定，當電解電容器的散逸因素大時，則損失的電解亦大，此會導致電解電容器發熱，為了降低電解電容器的散逸因素，最簡單的主法就是用低電阻係數的電解液，然而電解液的電阻係數越低，則其對無氧化膜保護的陰極箔腐蝕性就越強，電容器的壽命也就越短，漏電回公升也就快，電能隨之也就降低產品發熱至報廢，因此一般均選用具有良好的電阻係數及低腐蝕性的電解液。
電解電容器的等效電路
r稱為等效串聯電阻（equivalent series resistance）一般而言，電解電容器的電感在低頻時假設為零
ω=2πf f=頻率（hz）
c：容量單位法拉f
r：esr 單位q
損失角與頻率成正比
散逸因素值愈大，則電容器損失電能愈大，以品質而言，則散逸因素值愈大則品質愈低劣。df之稱呼為歐美地區所慣用，是以百分比（%）來表示，如12%。損失角（tanδ）之稱
呼為日本地區所慣用，是以小數來表示，如0.12兩者之意義完全要同。
2、 頻率對散逸因素（df）的影響
因散逸因素（df）是由等效串聯電阻所形成，
故電容量器的發熱量=（2πfcv）˙r
=2πfcv˙df （∴df=wcr=2πfcr）
因此發熱量是受頻率直接影響的，即若f上公升時，則發熱量大，發熱量大則又將造成e.s.r 的增加，也就使df增大，這就是df為何會隨頻率增加而增大的原因。如此若電容器的
散熱量比發熱量小時，則終必造成惡性迴圈而破壞了此電容器。有時也會使通過的訊號衰減，因此我們由圖（各種電容器的適用頻率範圍）及電解電容器散史因素，頻率特性曲線
圖得知多種電容器可適用頻率範圍及df與頻率特性的關係，故在選用時應採用適當的範
圍及特性，使其動作有所充裕，以避免影響電路的正常功能
（1） 乾式鋁電解電器
（2） 鉭電解電容器
（3） 固態鋁電解電容器
四、 電解電容器的特徵與使用上的缺陷
1、 電解電容器的特徵
a． 金屬氧化膜當絕緣體（介質）作用為極性。
b． 氧化膜厚度很薄（a1:14a/v，介電率高（a1:）-10），故單位體積容量大。
c． 氧化厚度與化成呈比例，但厚度有了限度。（a1:650v）
d． 導電用電解質具有化成性，氧化膜能自己恢復。
e． 化成電壓以上電壓印加，洩漏電流急增。工作電壓較耐電壓為
f． 要使氧化膜完成絕緣困難，洩漏電流較大。
g． 導電用電解質，串聯電阻大，損失高。
h． 導電用電解液之粘度…電導度受溫度變化很敏感，靜電容量損失，洩漏電流較差，因而使用溫度範圍受到限制。
i． 導電用電解液以地氧化膜有劣化溶解的傾向，故長期限無負荷放置時，其特性會稍有變化。
2、 電解電容器使用上缺陷
a． 損失（tanδ）較大。
b． 靜容量容許偏差較大。
c． 洩漏電流較大。
d． 長期放置時洩漏電流增加較大。
e． 使用周圍的條件（溫度、頻率）變化，則特性變化變較大。
電解電容器之種類
一、 依形狀分類：
1、 小型電解電容器可分
a． radial type（端子單向形，簡稱r型）
b． axial type（端子雙向形，簡稱a型）
2、 大型電解電容器之形狀
二、 依使用溫度範圍分類
電解電容器於早期之使用溫度範圍非常狹小，今日科技的發達，其使用溫度範圍已大量增加，且使用壽命亦增長，現使用溫度範圍可分為：
-70—+155℃
-40—+125℃
-55—+105℃
-40—+105℃
-40—+85℃
-25—+85℃
額定電壓為6.3v—450v
三、 依用途別分類
1、 充放電用電容器
電容器在充電後，如果小負裁電阻放電時，放電電流就會很大而使中合作用和作用在瞬間時間轉變成熱能並產生瞬時大電力，此瞬間大電力一般用在電焊機，閃光燈，放電加工經電器電路上。
2、 波用電容器
利用二極體整流作用與電容器率放電之直線波用，將調製波中之訊號波出。
3、 作鋸齒波產出用電容器
電能經由電阻充電或放電時，電壓與電流會與時間產生特有之變化，此變化視電容量與電阻值之乘積（c×r時間常數）而定期，時間常數大時變化會緩緩進行，時間常數小時，變化就會急速時行，利用cr之選擇而有不同之用途，如方向燈，號燈，電視同步分離電路等。
4、 濾波用電容器
利用整流器將交流電流改變為直流電流時，輸出之直流電中常混雜著交流電，此交流部份可藉由電容器過濾使其成為平穩之直流，如圖
5、 旁路用電容器
電容器接上直流電壓開始至充電完成止，會電流流通待充電完之後，電流就不再流通，然
而接上交流電壓時充電與放電交變產生，所以交流電流就可一直流能，即電容器會阻止直
流電流流通，而容許交流電流流通，因此當電氣負載需外力直流電壓，而不可有交流電壓時，只要在負載兩端併聯一電容器，此時交流電流就幾乎不會通過負載而經由電容器流通，即負載不會承受交流電壓，此種用途之電容器稱為旁路用電容器。
6、 藕合用電容器
利用電容器對直流電與交流電所具有不同性質，使交流訊號可以藕合至另一端級而阻隔直
流不於流通，如以直流為能源之交流增幅電路，即利用電容器把直流阻斷而僅使達交流，
此種用途之電容器稱為藕合電容器
鋁電解電容器檢驗標準
企業標準 2010 07 05 發布 2010 07 10 實施發布前 言為了提高公司產品質量對 商提供的鋁電解電容器加強質量檢查特制訂鋁電解電容器檢驗 標準該項企業標準供檢驗人員作為鋁電解電容器來料的驗收標準也同時供科技人員參考 本標準由零件質檢部提出 本標準由智慧型儀表研究所負責起草 本標準由智...
鋁電解電容器使用須知
許多主機板廠家出於種種考慮，在主機板上預先安置了一些去耦電容的空位，但沒有焊電容。例如tx97 e主機板，168線記憶體插槽和72線記憶體插槽邊上分別有兩個未焊電容的空位,分別用於焊接3.3v和5v電源去耦電容。超頻使用時最好補上這些電容,電容可選耐壓16v以上 470 f或者1000 f的優質電容...
鋁電解電容器的檢測方法
一 用萬用表檢查 檢測前，應先把被測電解電容器短路一下。用萬用表的 r 10k或r 1k檔，把電解電容器的正極接黑錶筆 負極接紅錶筆，表針應迅速向右擺 擺動的幅度大，有時甚至能衝過歐姆點，說明電容量大 然後慢慢回擺，停在某一位置，這時所指的電阻數值，就是電解電容器的漏電阻。這個電阻值越大越好，一般應...