不同种类的电容有不同的特点，也决定了其具有不同方面的应用。例如MLCC高频特性好，可用于为芯片引脚滤除高频噪声；铝电解电容容量大，可用于整流电路后平滑直流电；超级电容可用于提供瞬时大电流等等。

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01  不同种类的电容总结

常见的电容按材质分类可以分为陶瓷电容、铝电解电容、钽电解电容、薄膜电容、超级电容。先对比各个电容的特点如下：

	陶瓷电容	铝电解电容	钽电解电容	薄膜电容	超级电容
容值	小	大	较大	较大	巨大
耐压	范围广	高	较高	高	低
极性	无	有极性	有极性	无	有极性
体积	小	较大	较大	较大	大
价格	便宜	便宜	贵	贵	贵
优点	高频特性好	容量大 成本低	性能好 寿命长	耐压高 精度高	容量巨大 可提供瞬时大电流
缺点	压电效应 直流偏置 温漂	耐高温性能差 电解液会干涸 寿命短	成本高 反接过压易爆	体积大 成本高	耐压低 储能有限
应用	芯片引脚去耦 滤除高频噪声	平滑直流电 滤除低频纹波	用于高要求的电源滤波	模拟电路 安规电容	后备能源 能量收集

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接下来对其进行一一介绍：

02  多层陶瓷电容（MLCC）

        多层陶瓷电容MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitor），其容量较小（pF~uF级），耐压范围广（6.3V~3kV），体积小，价格便宜，无极性。

• 压电效应：MLCC存在压电效应，在电容两端的电压发生变化时会发出微弱的响声——啸叫。

• 直流偏置特性：MLCC存在直流偏置特性，电容两端的电压增大，电容的容值会降低。

• 温漂：MLCC的容值、精度会受温度的影响。

• 子分类：根据介质的不同，MLCC的子分类（按性能排名）：NPO（COG）、X7R、X5R、Y5V；其中NPO（COG）材料具有良好的温度特性，可以解决温漂问题，而X7R（-55℃~125℃）、X5R（-55℃~85℃）和Y5V（-30℃~55℃）代表着不同的工作温度范围。

• 主要应用：由于MLCC的ESR、ESL极低，损耗小，高频特性极好，常用在电源芯片引脚附近去耦，滤除高频噪声，如下图所示。

• 去耦电容：VCC pin附近加1uF电容，可以让VCC电平更“干净”；

• 输入电容：VIN处放置输入电容，通常采用多个大电容并联+小电容的组合。输入端的大电容可以滤除低频噪声，由于大容量，其也可以保持输入电压稳定，必要时提供瞬时电流，多个并联可以减小ESR、ESL；小电容需要靠近芯片，滤除高频噪声。

• 输出电容：VOUT处放置输出电容，可以保持输出电压的稳定，降低输出纹波，为变化的负载提供电流。

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03  铝电解电容

        铝电解电容，其容量大（1uF~1000uF，但容量误差大），体积大，耐压高(几百V)，有极性，正负不可反接，价格便宜。

• ESR和ESL：ESR、ESL较大，损耗大，高频性能差，不可用于高频滤波。

• 寿命问题：由于其结构为氧化铝薄膜和电解液，故耐高温性能差，电解液会挥发干涸，使用寿命短，长期存放易失效。

• 主要应用：由于其容量大，耐压高，可用于整流电路后进行平滑直流电，滤除低频纹波，吸收脉冲电压的峰值能量，在波谷时释放能量。如下图所示：

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04  钽电解电容

        钽电解电容，其容量较大（几百uF），耐压较高（50V以下），体积小（容量/体积比高），有极性，正负不可反接，价格较高。

• 容量密度高，同体积下，容量可达陶瓷电容10倍以上。

• 温度稳定性优异，工作温度范围宽，容量随温度变化小。

• 寿命长，无电解液干涸问题。

• 局限性：过压、浪涌电流易导致失效，反接易燃易爆炸，成本较高。

• 主要应用：由于ESR、ESL较低，可配合MLCC共用于电源电路的滤波、去耦、稳压功能。钽电解电容可以弥补MLCC容量小以及铝电解电容高温性能差、高频性能差的缺陷。适用于工作电压不高，工作温度广，可靠性要求高的场合。

  

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05  薄膜电容

        薄膜电容，其容值较大（0.1uF~100uF），耐压很高（上千伏），无极性。精度高，性能稳，寿命长，耐高温。体积大，成本高。

        由于不同特性的介质材料，薄膜电容也有多种类型，包括聚丙烯（PP）、聚酯（PET）、聚苯硫醚（PPS）、聚丙烯酸酯（PEN）、特氟龙（PTFE）等。主要应用包括交流电源、安规电容、高频大功率应用、精密模拟电路、音频设备等。

• 交流市电：如图所示，X电容跨接在火线（L）和零线（N）之间，用于抑制差模干扰；Y电容连接在火线/零线与地线之间，用于抑制共模干扰。

  

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06  超级电容

        超级电容，其容值极大（0.1F~1000F），耐压低（几伏），有极性。其容量巨大，是一种介于传统电容和电池之间的独特储能元件。

超级电容和电池具有各自的特点：

• 功率密度与能量密度（瞬间爆发力与长时间续航）：超级电容的功率密度高，可以瞬间释放巨大能量，提供大电流，但储能有限，不能长时间供电；电池的能量密度高，储能能力更强，但提供瞬间大电流会损坏电池。二者可以并联配合使用，日常运行由电池供电，瞬时大功率由超级电容提供。例如无人机的瞬时急速爬升时，需要超级电容提供瞬时大电流。

• 循环寿命：超级电容具有极长的循环寿命，可达50万次；电池在几千次左右。所以超级电容可用作后备电源，在服务器故障时完成数据保存，防止数据丢失。

• 温度特性：在低温环境下（-40℃），一般电池性能会急速下降，超级电容受影响很小，可以并联在电池上，提供瞬时大电流。例如，汽车、坦克的冷启动，超级电容在低温下可提供给发动机瞬时大电流，帮助发动机顺利启动。

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