標準電容器材料和結構探討

茹曉虎

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正文：

1 空氣標準電容器

主要以空氣（純氮氣和純氬氣）為介質的電容器稱之為空氣標準電容器。以性能方面來定論，還算是非常理想的一類電容器。其具備的優勢在于：在介質的損耗方面是非常小的；介電常數也是比較穩定的；溫度的系數方面處于偏小狀態；其性能比較穩定，因此精度也偏高等等。為了能夠將其穩定的性能加以提升，以降低或是排除因環境因素所致的磁場影響，甚至是在潮濕所致的影響等等。鑒于此，其結構則以擁有金屬性質的屏蔽盒為電容器來達到一定的密封性為主，在抽真空后又注入純氮氣/純氬氣或空氣，從而將其性能加以提升。

同軸型可調式標準空氣電容器主要是以金屬材料和絕緣材料予以加工制成，利用調節桿在旋轉的作用下對兩個極板進行互相轉換，以調節其有效的面積，將電容值調節到所需求的標準值。而在電容量的核算方面，則主要是以處于同軸的內外兩電極的有效面積以及在極板之間所形成的距離來確定。因兩極結構所至，其在電容量方面通常會低于10pF，且在精準度方面能夠優于0.05級。其外殼、內外電極和支承架可用具有同一介質特性的金屬材料來制作，比如運用黃銅、殷鋼特性的金屬類材料。而絕緣材料則主要選取的是陶瓷環以及石英環來用于制作。除此，還有同軸型固定式標準空氣電容器和平板型標準空氣電容器，在其金屬材料和絕緣材料的選取方面類同于可調式空氣電容器，不同的是平板型標準空氣電容器在其電板板結構形態上可方可圓。

2 石英標準電容器

石英標準電容器中所選取的材料石英是一種深紫外光級的石英玻璃，其純度非常的高，并且其線膨脹數值也極其的小，電壓的數值通常都低于5×10-8，而介質的損耗基本上都是在10-6量級的這個標準，所以其精準系數級別也是非常非常的高。就其結構而言，石英電容器比平板型空氣電容器的體積要小一些，另外，還比空氣電容器更能夠耐振動一些，正是由于這一特性，因此其是非常有利于運輸的。結構通常都是單層的片狀式，電極處于上、下，而其邊緣則是為了能夠更好的保護電板，中間則屬于石英體。因為其面積通常都不會偏大，因此其電容量并不大，通常都低于100pF。

3 云母標準電容器

眾所周知，云母屬于一種擁有天然特性的無機礦產物質，主要是層狀，結晶的形態，因為本身所具備的化學穩定性非常好，耐熱和電氣性能也非常好，且屬于非燃性材質，不僅輕薄，還擁有一定的柔軟度，具備彈性，所以其是一種非常好的純天然的無機絕緣材料。通常在電容器的材質運用上，選取的是金云母和白云母（屬于純天然開采的礦物質），還有氟金云母（屬于通過人工合成技術所形成的物質）。就其結構狀態而論，則主要是采取了蒸發的方法或者是燒滲的方法來給云母的外層覆上銀電極，主要的優勢在于能夠除去氣隙，還能將其電容量的穩定和介電強度加以提升。但是，云母電容器的芯子，一般來說都是選用偏硬質的金屬片來制成為卡子型的，支充公運用了卡子的運轉變化的彎曲特征來達到固定化或是夾緊的需求標準。

由于云母這一材質的介電數值基準為7.5，所以能夠將云母片進行多層的疊加，需要注意的是云母片在加工中不可太薄，要把控在標準的厚度為益，太薄則會致使電容器在絕緣電組或是耐壓性能等方面受到一定程度的影響，由此，在疊加云母片時并不是無限度的。在實際的應用中，云母電容器的主要優勢在于其頻率和運行的穩定可靠特征方面都非常好。

4 陶瓷標準電容器

陶瓷通常分為三大類，最優質的可稱之為高頻陶瓷，能夠將介電常數控制得非常低，所以在電容器方面的優勢在于介質的損耗特別小，溫度的系數也偏小，并且還能夠呈線性來變化等諸多特點，所以其是普遍適用于標準電容器的制作。而在納米技術的輔助下，所加工出來的納米陶瓷材料更加優異于材質本身，在表面能的作用下，使得表面原子具備了高活性，也就加大了同另外的輩子相互結合的容易度，同時其材質更加均勻且密度也良好，進而將陶瓷材料所具備的穩定性能加以提高，還將其電性能加以改善，有效的將介質損耗把控至最低級，所以說陶瓷標準電容器已經逐漸推廣應用開來。

在結構方面，陶瓷電容器主要是通過陶瓷坯體表層涂上金屬電極，并進行交替的形式來疊加，再以多層形式來組合而成的，最后運用高溫作用將納米陶瓷材料與電極材料融合為整體的一個組件。其最主要的優勢在于：1.比容量比較大，且體積偏小，在進行逐層疊加合成一體后，也能達到極高的電阻絕緣性和無極性這些優異特征；2.在介質同電極進行燒結而組成整體的這一步驟下，大幅度的將其機械強度提升，致使其結構也更為可靠了，而電極在介質中也得到了更好的保護，所以還具備了良好的防潮性能，介電強度出隨之變高；3.在同比性能的情況下，高頻陶瓷電容器的高頻性能能夠遠遠的優異于上述的云母電容器，所以其內電感是非常小的，通常在使用方面的頻率自然也高。

結論：

綜上，因制作材料的不同，致使標準電容器在不同容量的標準下也突顯出了各自的優勢、特征。通常來說，運用空氣（純氮氣、純氬氣）電容器和石英電容器能夠將電容量把控在1pF～100pF的范圍值內，雖說空氣電容器能將電容量把控在10nF,然而其體積偏大且較重；當運用陶瓷電容器和云母電容器時則能將電容量把控在100pF～1μF的范圍值內，而兩者相比之下，由于高性能陶瓷電容器的性能以及可靠性都比云母電容器顯得更好，所以一般可選取綜合性能偏好的陶瓷電容器。