3.2 电容的识别及好坏检测方法
3.2.1 电容的功能、符号及分类
电容是电子电路中必不可少的基本元器件之一。图3-25所示为电路中常见的电容。
图3-25 电路中常见的电容
1.电容的表示符号
在电路图中每个电子元器件还有其电路图形符号，电容的电路图形符号如图3-26所示。
图3-26 电容器图形符号
2.电容的分类
电容种类繁多分类方式也不同。
按照结构可划分为三大类：固定电容、可变电容和微调电容。
按电解质种类可分为：有机介质电容、无机介质电容、电解电容和空气介质电容等。
按用途可分为：高频耦合、低频耦合、高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、小型电容。
按极性可分为：有极性电容和无极性电容两类。
按制造材料的不同可分为：瓷介电容、涤纶电容、铝电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等。
下面介绍电路中常见的电容。
（1）瓷介电容
瓷介电容又称陶瓷电容，它以陶瓷为介质，涂敷金属薄膜经高温烧结而制成的电极，再在电极上焊上引出线，外表涂以保护磁漆，或用环氧树脂及酚醛树脂包封制成的，常见的瓷介电容如图3-27所示。
（2）铝电解电容
铝电解电容是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极而制成的，如图3-28所示。
补充
电解电容的两极一般是由金属箔构成的，为了减小电容的体积通常将金属箔卷起来。我们知道将导体卷起来就会出现电感。电容量越大的电容器金属箔就会越长，卷得越多，这样等效电感就会越大。理论上电容在高频下工作，容抗应该更小。但由于频率增高的同时感抗也在加大，大到不可小视的地步。所以说电解电容是一种低频电容，容量越大的电解电容其高频特性越差。
图3-27 瓷介电容
图3-28 铝电解电容
（3）涤纶电容
涤纶电容由两片金属箔做电极，夹在极薄的涤纶介质中，由卷成圆柱形或者扁柱形芯子构成，如图3-29所示。
图3-29 涤纶电容
3.2.2 电容主要参数及标注方法解读
1.电容的主要参数
电容的主要参数有：标称容量、允许的偏差、额定工作电压、温度系数、漏电电流、绝缘电阻、损耗正切值和频率特性。
（1）电容的标称容量
电容上标注的电容量称作标称容量。电容基本单位是法拉，用字母“F”表示，此外还有毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）。它们之间的关系为1F=103mF=106μF=109nF=1012pF。
（2）电容允许的偏差
电容实际容量与标注容量之间存在的差值称为电容的偏差。一般常用的电容分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ这几个等级，它们允许的偏差分别为±10％、±15％、±20％。
（3）电容的额定工作电压
额定工作电压是指电容在正常工作状态下，能够持续加在其两端最大的直流电电压或交流电电压的有效值。通常情况下，电容上都标有其额定电压，如图3-30所示。
图3-30 电容上标有的额定电压
额定电压是一个非常重要的参数，通常电容器都是工作在额定电压以下，如果工作电压大于额定电压，电容将有被击穿的危险。
（4）电容的温度系数
温度系数是指在一定环境温度范围内，单位温度的变化对电容容量变化的影响。温度系数分正温度系数和负温度系数。其中，具有正温度系数的电容随着温度的增加电容量增加，反之具有负温度系数的电容随着温度的增加电容量则减少。温度系数越低电容就越稳定。
相关小知识
在电容电路中往往有很多电容进行并联。并联电容往往有这样的规律，几个电容有正的温度系数，而另外几个电容有负的温度系数。这样做的原因在于：在工作电路中的电容自身温度会随着工作时间的增加而增加，致使一些温度系数不稳定的电容发生改变而影响正常工作，而正负温度系数的电容混并后一部分电容随着工作温度的增高电容量增高，另一部分电容随着温度的增高而电容量却减少。这样总的电容量则更容易控制某一范围内。
（5）电容的漏电电流
理论上电容有“通交阻直”的作用，但在有些时候，例如，在高温高压等情况下，当给电容两端加上直流电压后仍有微弱电流流过，这与绝缘介质的材料密切相关。这一微弱的电流被称作漏电电流，通常电解电容的漏电电流较大，云母电容或陶瓷电容的漏电电流就相对较小。漏电电流越小电容的质量就越好。
（6）电容的绝缘电阻
电容两极间的阻值即为电容的绝缘电阻。绝缘电阻等于加在电容两端的直流电压与漏电电流的比值。一般电解电容的漏电电阻相对于其他电容的绝缘电阻要小。
电容的绝缘电阻与电容本身的材料性质密切相关。
（7）电容损耗正切值
损耗正切值又称损耗因数，用来表示电容在电场作用下消耗的能量多少。在某一频率的电压下，电容有效损耗功率和电容的无功损耗功率的比值，即为电容的损耗正切值。损耗正切值越大，电容的损耗越大，损耗较大的电容不适于在高频电压下工作。
（8）电容的频率特性
频率特性是指在一定外界环境温度下，电容在不同的频率的交流电源下所表现出电容的各种参数随着外界施加的交流电的频率不同而表现出不同性能的特性。不同介质的电容其最适合的工作频率也不同。例如，电解电容只能在低频电路中工作，而高频电路只能用容量较小的云母电容等。
3.电容参数表示方法解读
电容的参数标注方法主要有直标法、文字符号法和色标法3种。
（1）直标法
直标法是指将电容的主要参数（标称电容量、允许偏差及额定电压等）直接标注在电容上，一般用于体积较大的电容。直标法在电容中应用最为广泛。如图3-31所示的某电容上标有600pF±15％、200V、CL14的字样，（CL）表示这一电容是纸介电容，标称容量为600pF，允许偏差为±15％，额定电压为200V。
图3-31 电容的直标法
（2）文字符号法
三位数字表示法：该方法是指用3位数字表示电容器的容量。其中前两位数字为有效值数字，第三位数字为倍乘数（表示10的n次方）。单位为pF。例如102表示10×102pF。
四位数字表示法：用4位整数来表示标称电容量，此时单位仍为pF，例如，1800表示1800pF。或者是用四位小数，此时单位为μF，例如1.234表示1.234μF。
对于小容量和体积较小的电容，也常用数字加字母标注的方法进行标示。数字表示有效数字，字母有P、N、M三种。其中P表示pF，N表示103pF，M表示106pF。如3P3表示3.3pF，3N3表示3.3×103pF，3M3表示3.3×106pF。
（3）色标法
采用色标法的电容又称色标电容，用色码表示电容的标称容量。色码表示法与三位数字表示法相同，只不过是用色码表示数字。如图3-32所示，图（a）表示该电容的容量为10×104pF，图（b）表示该电容的容量为20×103pF。
图3-32 电容的色标法
为了方便读者查询，表3-3列出了色码含义对照表。
表3-3 色码含义对照表
3.2.3 电容的特性与作用
电容的特性要比电阻复杂得多，在电路分析中电容作用分析也比对电阻作用的分析要难得多。掌握电容的基本特性将是分析电容电路基础中的基础。
1.特性1：电容的隔直流作用
电容不能让直流通过，这是电容的一重要特性，这一特性叫作电容的隔直特性。前面已经讲过电容器的结构，电容器是由两个相互靠近的导体极板中间夹一层绝缘介质构成的。电容的隔直特性与其结构密切。
如图3-33所示为电容直流供电电路图。
图3-33 电容直流供电电路图
电容的隔直作用是指直流电源对电容充完电之后，由于电容与电源间的电压相等，电荷不再发生定向移动，也就没有了电流。但直流刚加到电容上时电路中是有电流的。只是充电过程很快结束。具体时间长短与时间常数R和C之积有关。
2.特性2：电容的通交流作用
电容具有让交流电“通过”的特性，这称为电容的通交作用，如图3-34所示。
图3-34 电容交流供电电路图
3.2.4 电容常见故障判断
1.电容容量变小故障判断分析
电解电容长时间使用电容会减少，主要原因是电解质发生变质、干涸（电容只会出现容量变小的故障不会出现容量变大的故障）。
电容变小对对低频信号影响更明显。当滤波电容容量变小后，由于容抗变大，滤波能力降低，交流声音将变大。电容容量变小往往与漏电密切相关，所以电容容量减小时，同时也可能出现漏电现象。
2.电容开路故障判断分析
电容开路后，交流信号将不能通过该路，交流信号受到影响。不同电路电容开路所造成的影响是不同的。比如，滤波电容断开后可能会发生较大噪声。由于电容本身就具有隔直作用，所以开路并不会给直流信号造成直接影响，通过测量电路中有关测试点的直流电压并不能检测出电容是否开路。
3.电容的短路与漏电故障判断分析
电容击穿和漏电性质是相同的，漏电严重时就等同于击穿。所以两种故障对电容电路的影响也是相似的。
电容击穿后对直流形成开路。造成直流电路工作不正常。换句话说，当电容击穿时通过测量电路中有关测试点的直流电压大小，可以发现电容是否击穿或漏电。电容击穿后只对该电容局部电路产生影响。因为在其他电路中仍有电容对直流有隔绝作用。根据这一原理可以缩小检修范围。
电容短路与漏电发生在不同电路影响也不同，比如，耦合电路短路后直流电流将直接流往下一级，这种不该有的电流就是噪声。而滤波电容击穿时则可能会熔断保险丝。
3.2.5 电容好坏检测方法
业余条件下，主要是通过观察判断和利用万用表的方式来对电容进行好坏的判定。观察法主要是指根据电容是否有漏液、爆裂或烧毁等情况进行判定。如果出现上述情况说明该电容已经损坏。
1.固定电容好坏检测方法
（1）0.01μF以下小容量电容的检测方法
对于0.01μF以下的固定电容因为其容量太小，用万用表测量时，只能定性地检查出电容是否有漏电，以及内部是否短路或击穿。并不能定性判断其质量。测量时为保证测量的准确性，应先用一小电阻给其放电。然后选用万用表的R×10k挡，用两表笔分别任意接触电容的两个引脚，然后观察万用表指针有无偏转，交换表笔再测一次。
观察表针变化，正常情况下表针均应有一个向右的摆动，然后缓慢移到无穷大。若测出阻值较小或为零，则说明电容已漏电损坏或存在内部击穿；若指针从始至终均为发生摆动，说明该电容内部已发生断路。
对于0.01μF以下固定电容的检测，还可以使用附加电路的方法，利用复合三极管放大作用进行检测，选两只共射交流电流放大系数均为100以上的穿透电流小的三极管组成复合电路，如图3-35所示。由于复合三极管的放大作用，被测电容的充、放电过程将被放大，使万用表指针摆幅加大，从而便于观察。首先检测电容是否有充电现象，进而判断其好坏。选用万用表R×10k挡。然后将万用表的红表笔和黑表笔分别与复合管的发射极和集电极相接。观察表针偏转后是否能够回到无穷大。接着交换表笔再测一次。若两次中有一次不能回到无穷大，则证明电容已经损坏。
图3-35 用复合管检测电容
当两表笔分别接触电容的两根引线时，表针首先朝顺时针方向（向右）摆动（此过程为电容的充电过程），然后又慢慢地向左回归。当表针静止时所指的电阻值就是该电容的漏电电阻（R）。在测量中如表针距无穷大较远，表明电容漏电严重，不能使用。有的电容在测量漏电电阻时，表针退回到无穷大位置时，又顺时针摆动，这表明电容漏电更加严重。
2.0.01µF以上的固定电容检测方法
对于0.01μF以上的固定电容，可直接用万用表的R×10k挡测试电容有无充电过程，以及有无内部短路或漏电。首先将待测电容放电，如图3-36所示。选择万用表的R×10k挡，用两表笔分别任意接触电容的两个引脚，然后观察万用表指针偏转，如图3-37所示。交换表笔再测一次，如图3-38所示。
图3-36 待测电容的放电
图3-37 第一次测量电容两极间阻值变化
图3-38 第二次测量电容两极间阻值变化
图3-38 第二次测量电容两极间阻值变化（续）
观察表针变化，正常情况下两次测量表针均应首先朝顺时针方向（向右）摆动（此过程为电容的充电过程），然后又慢慢地向左回归到无穷大。若测出阻值较小或为零，则说明电容已漏电损坏或存在内部击穿；若指针从始至终未发生摆动，则说明电容两极之间已发生断路。经上述推论该电容基本正常。
3.电解电容好坏检测方法
电解电容常出现的问题有击穿、漏电、容量减小或消失等。通常可通过在开路状态下检测电解电容的阻值来判断其性能的好坏。
电解电容开路测量的具体操作方法如下：
（1）首先用电烙铁将待测电容取下，如图3-39所示。并对电容的两引脚进行清洁，如图3-40所示。
图3-39 用电烙铁将待测电容取下
（2）检查电容器的外观完好，如果出现漏液，引脚折断说明该电容器已损坏。
（3）通过引脚的长短及电容侧面标识判断电容极性，如图3-41所示，电容的正极引脚通常比较长，而负极侧则标有“-”（负号）。
图3-40 清洁电容的两引脚
图3-41 电解电容的标识及引脚长度
（4）测量前需对电容进行放电，如图3-42所示。
图3-42 用电阻对电解电容进行放电
（5）将万用表调至R×1k挡，并进行调零校正，如图3-43所示。
图3-43 选择万用表的R×1k挡并调零校正
（6）将红表笔接电容的负极引脚，黑表笔接电容的正极引脚，观察万用表读数变化，如图3-44所示。表针首先朝顺时针方向（向右）摆动（此过程为电容的充电过程），然后又慢慢地向左回归到无穷大。因此待测电解电容基本正常。如果此时表针摆动一定角度后随即仅向回调了一点，即所测阻值较小说明该电容漏电严重已不能再使用。如果此时表针根本未发生摆动，则说明该电解电容的电解质已干涸，已经没有电容。如果阻值为零，则说明电容已发生击穿。
图3-44 电解电容的检测
通过测量结果的对比还可以判断电解电容的极性。如果不知道电解电容的极性可以对两引脚进行测量记录阻值，交换两表笔再测一次，比较两次测量的大小。通常电解电容的正向电阻要比反向电阻大很多，测得电阻较大的一次黑表笔所接的既是电解电容的正极（数字万用表测试测得电阻较大的一次红表笔所接的是正极）。
4.可变电容好坏检测方法
用手缓缓旋动转轴，转轴转动应该十分平滑，不应有时紧时松甚至卡滞的现象。将转轴向各个方向推动时，不应该有松动的现象。
用一只手旋动转轴，速度要慢，用另一只手轻触动片组外缘，检查是否有松脱。若转轴与动片之间已经接触不良，就不能再继续使用了。
将万用表调到R×10k挡，其中一只手将两支表笔分别接到可变电容定片和动片的引出端，另一只手将转轴缓缓旋动，万用表指针始终应趋于无穷大。若在旋动转轴的过程中，指针有时出现指向零的情况，证明动片和定片之间存在短路点；如果旋转到某一位置时，万用表读数不是无穷大而是出现一定阻值，说明可变电容动片与定片之间已经发生漏电。
5.贴片电容好坏检测方法
对于万用表而言，即使是有电容测量功能的数字万用表也无法对引脚比较短的贴片电容的容量进行检测，因此使用万用表的欧姆挡对其进行粗略的测量。即使如此，测量的结果仍具有一定的说服力。
（1）本次检测的为无极性贴片电容，首先用毛刷将其清洁干净，如图3-45所示。
图3-45 用毛刷清洁贴片电容
（2）选择数字万用表的二极管挡，并将红表笔插在万用表的VΩ孔，黑表笔插在万用表的COM孔，如图3-46所示。
图3-46 数字万用表挡位及插孔的选择
（3）为提高检测的精确度，用镊子夹住待测电容的两极进行放电，如图3-47所示。
图3-47 用镊子夹住待测电容的两极进行放电
（4）将红黑表笔分别接在电容的两极（对于无极性的电容两表笔接法上没有要求，如果是极性电容需将红表笔接正极，黑表笔接负极）交换表笔再测一次，如图3-48和图3-49所示。记录两次测试读数的变化。
图3-48 第一次测量万用表读数
在两次测量的过程中，数字表均先有一个闪动的数值，而后变为1.，即阻值为无穷大，因此该电容基本正常。如果用上述方法检测，万用表始终显示一个固定的阻值，说明电容存在漏电现象；如果万用表始终显“000”，说明电容内部发生短路；如果始终显示1.（不存在闪动数值，直接为1.），电容内部极间已发生断路。
图3-48 第一次测量万用表读数（续）
图3-49 第二次测量万用表读数
6.贴片排电容好坏检测方法
首先了解贴片排电容内部的结构，如图3-50所示，即贴片排电容是由多个孤立的贴片电容构成的。
对贴片排电容的要求是，如果贴片排电容一对引脚间出现了问题，则整个贴片排电容就无法继续使用了。
贴片排电容的检测步骤如下：
（1）首先对待测贴片排电容进行清洁，如图3-51所示。
图3-50 贴片排电容的内部结构
图3-51 待测贴片排电容的清洁
（2）选择数字万用表的二极管挡，并将红表笔插在万用表的VΩ孔，黑表笔插在万用表的COM孔，如图3-52所示。
图3-52 数字万用表挡位及插孔的选择
（3）用镊子分别夹住四对引脚对其进行放电，如图3-53所示。
图3-53 用镊子分别夹住贴片排电容的四对引脚对其进行放电
（4）将红、黑表笔分别接在贴片排电容的第一对引脚，没有极性限制，如图3-54所示。交换表笔再测一次，如图3-55所示。
图3-54 贴片排电容的检测
图3-55 贴片排电容负检测
正常情况下在两次测量的过程中，数字表均应先有一个闪动的数值，然后变为1.，即无穷大。如果用上述方法检测，万用表始终显示一个固定的阻值，说明电容存在漏电现象；如果万用表始终显示“000”，说明电容内部发生短路；如果始终显示“1.”（不存在闪动数值，直接为1.），电容内部极间已断路。用此方法对剩下的三对引脚进行测量，看其是否正常，如果都正常，说明该排电阻基本正常。