电容器世界

第2篇电路中的幕后英雄电容器的功能（1）[储电]

电容器的首要功能是储存电力（电荷）。数码相机和一次性相机的闪光灯发光原理是，由电池提供电力，将其储存在电容器中，再瞬间放出高压电。在电子设备的电源平滑电路等位置，也少不了电容器的储电功能。

各种电容器的特点
一次性相机闪光灯的发光原理
铝电解电容器拥有大容量的原因
活跃在电路中的平滑电容器

各种电容器的特点

如果将电路比作球场的话，各种电容器就凭借它们的特点而占据不同的位置。纸质电容器曾经是明星球员，但如今已经离开了主力阵容，而云母电容器虽然也是老球员，但现在仍然活跃在场上。

出场次数最多的是积层陶瓷贴片电容器。这是因为它体积小且可靠，凭借丰富的产品类型可担任场上的多种位置。

具有显眼的大体型的电解电容器，算是场上可靠的“大块头”了。它能大量储存电荷，具有静电容量大的特点，在数码相机闪光灯发光等用途方面都不可或缺。因此它也被叫做放电电容器。

一次性相机闪光灯的发光原理

一次性相机是环保型3R产品（Renew、Reuse、Recycle）中的优等生。它的闪光灯发光就利用了电容器。为了让氙灯发出强烈的闪光，就需要施加数千伏的高压电。而要让1.5V的干电池产生高压电，就需要在相机内部放置小巧的电路。

发光过程分为2个阶段，首先是通过升压电路将1.5V的直流电提高到200-300V，再将电荷储存到电容器中待机。在此状态下按下快门，储存的电荷就会变为触发变压器中的电流，而电压会瞬间提高到数千伏，使氙灯发光。

触发电路中也使用了积层陶瓷贴片电容器。大型且大容量的铝电解电容器和小型且省空间的积层陶瓷贴片电容器（耐中高压型）的组合，实现了搭载有闪光灯的一次性相机。

铝电解电容器拥有大容量的原因

电容器的构造是两张相向放置的电极，储存的电荷容量称作静电容量（C)，电极面积（S）越大、电极间距离（d）越小、电极间的电介质（绝缘体）的相对介电常数（εr）越高，静电容量就越大。

100μF（微法拉）以上的高容量电容器主要为铝电解电容器。这类电容器的高纯度铝表面经过化学粗化处理，正极一侧的表面会因电解而形成薄薄的一层氧化膜，充当电介质。因为粗化后的表面有微小的凹凸，使电极面积变大，而氧化膜又极其的薄，这样就形成了超大静电容量的电容器。

笔记本电脑等便携设备中还采用了比铝电解电容器更小型、更大容量且性能可靠的钽电解电容器（不过由于钽为稀有金属，因而价格高昂）

陶瓷电容器采用了介电常数极高的特殊陶瓷材料（介电陶瓷）。空气的介电常数约为1，薄膜电容器的各种塑料薄膜为2到3，电解电容器的氧化膜为8到10。相比之下，陶瓷电介质采用钽酸钡类的高介电性能陶瓷材料，其介电常数实际上可达到1000到20000。

将这种片状的陶瓷介电材料与金属电极以三明治的样式层积起来，就能制造出体积小但容量可与电解电容器相比的积层陶瓷贴片电容器。

活跃在电路中的平滑电容器

电解电容器被用作电源部分的平滑电路。IC卡或运算放大器之类的电路基本上都采用直流供电。因此对于采用交流（AC）电源的电子设备，就需要一种电路，用于将交流（AC）电转变为特定电压的直流（DC）电。台式电脑等固定式设备内置有电源电路，而笔记本电脑等配有AC适配器，用于将交流转换为直流。AC适配器会通过变压器和二极管等原件来进行变压和整流。不过在这个阶段，电流还不是直流，而是波动的脉冲。因此，就需要通过电解电容器的充放电，让脉冲变得平缓，得到电压基本稳定的直流。如果以生活来比喻，就是在收入少的时候，把存款提取出来，让日子能稳定地过下去。

在手机等移动设备中，为了用电池的直流电压驱动集成电路，就需要DC-DC转换器来升压和降压。电解电容器的特点是能够大量储存电荷，但缺点是体积较大。为此，手机等移动设备中的小型DC-DC转换器的平滑电路就采用了积层陶瓷片状电容器。

凭借薄层化和100层以上的多层化等技术，电介质已实现小型化和大容量化，而随着积层陶瓷贴片电容器的不断进化，其应用领域已涉及电解电容器。目前，全球电容器产量的约80%为积层陶瓷贴片电容器。由此看来，作为推动电气化的被动元件，电容器被称作“幕后英雄”也是完全可以理解的事情。