电容是电子学常用元件之一,与电阻、电感一起构成电子电路的三大基本元件。它的主要作用是在电路中储存电荷,以及控制电路中电压和电流的变化。电容器是由两个导体板之间隔一个绝缘层组成,其容量大小与两个板的面积成正比、与板间距离成反比。
电容器被广泛应用于电子电路的各个方面,其充放电过程的基本特点与电感在原理上颇为相似,都具有关键的储能和电能转换功能。
在直流电路中,电容的作用非常重要,它主要体现在两个方面:
(1)滤波作用:由于电容器可以储存电荷,当电容器充满电荷后,其极板(或等效极板)上就会形成电势差。在电路中引入一个电容器,使得电流从该电容器中通过时,可以降低直流电流的纹波波动,从而使电势平稳。
(2)启动作用:电容器起到提高电路启动电流的作用。因为当电容器被放电时,其充电电流可以达到比较高的峰值,因此在电子电路中,经常采用电容器来弥补启动电路缺少的电流。
在交流电路中,电容的作用与直流电路中作用略有不同:
(1)频率分离作用:在电路中引入电容后,可以根据电容器的特性将不同频率的交流信号分离开来,从而达到滤波的目的。
(2)相位差作用:在交流电路中,带电的电容器与其它电子元件之间会产生一定的相位差,因此在电子电路中,经常采用电容器来调整相位。
除了上述两个较为常见的应用场景外,电容在微电子领域也有非常广泛的应用。例如,电容器可以用于制作存储芯片(DRAM)中的电容式存储单元;还可以用于制作中央处理器(CPU)中的电解电容器,用于存储电压和峰值电流。
此外,电容器的大小和厚度也在逐渐被缩小,为芯片的微型化、高速化提供了关键的技术支持。