[科普中国]-高压陶瓷电容

高压陶瓷电容器，即使用在电力系统中的高压陶瓷电容器，一般如电力系统的计量，储能，分压等产品中，都会用到高压陶瓷电容器。高压陶瓷电容在LED灯行业已有广泛的应用和不轻的地位，高压陶瓷电容是用高介电常数的电容器陶瓷（钛酸钡一氧化钛）挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。

简介高压陶瓷电容器，即使用在电力系统中的高压陶瓷电容器，一般如电力系统的计量，储能，分压等产品中，都会用到高压陶瓷电容器。高压陶瓷电容在LED灯行业已有广泛的应用和不轻的地位，高压陶瓷电容是用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。

高压陶瓷电容的单位及符号·电容的基本单位是：F（法），此外还有μF（微法）、pF（皮法），另外还有一个用的比较少的单位，那就是：nF，由于电容F的容量非常大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位，而不是F的单位。他们之间的具体换算如下：

1F=1000000μF

1μF=1000nF=1000000pF

·电容的符号：

电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法，但电容符号在国内和国际表示都差不多，唯一的区别就是在有极性电容上，国内的是一个空筐下面一根横线，而国际的就是普通电容加一个“+”符号代表正极。

作用高压陶瓷电容具有耐磨直流高压的特点，适用于高压旁路和耦合电路中，其中的低耗损高压圆片具有较低的介质损耗，特别适合在电视接收机和扫描等电路中使用。

高压瓷片电容只要针对于高频，高压瓷片电容取决于使用在什么场合，典型作用可以消除高频干扰。

在大功率、高压领域使用的高压陶瓷电容器，要求具有小型、高耐压和频率特性好等特点。近年来随着材料、电极和制造技术的进步，高压陶瓷电容器的发展有长足的进展，并取得广泛应用。高压陶瓷电容器已成为大功率高压电子产品不可缺少的元件之一。

高压陶瓷电容器的用途主要分为送电、配电系统的电力设备和处理脉冲能量的设备。

因为电力系统的特殊性：交流电压高，高频，处于室外环境中(-40度到+60度)，雷击电压/电流大，等等各种因素，造成了高压陶瓷电容器在研发和生产中一直处于困境:环境的恶劣，要求电容具有超强的稳定性，即变化率要小；同时，计量，储能，分压等产品要求高精密度，这对处于这种环境下的高压陶瓷电容器的局放，即局部放电量有着极为苛刻的要求：局放为零。1

优点与差别优点1、容量损耗随温度频率具高稳定性

2、特殊的串联结构适合于高电压极长期工作可靠性

3、高电流爬升速率并适用于大电流回路无感型结构 .

差别高压陶瓷电容和高压瓷片电容的特点对比：

高压陶瓷电容的特点

1、不需要认证

2、超高压可以达到7KV 在高就罕见了，

3、打印方式和Y电容比不用把各国认证打在产品表面，

4、电压最低可以到16V

5、耐压最高2.5倍 一般生产是1.5倍的标准测

高压瓷片电容特点：常用于高压场合。

陶瓷有I类瓷，II类瓷，III类瓷之分，

I类瓷，NP0，温度特性，频率特性和电压特性佳，因介电常数不高，所以容量做不大；

II类瓷，X7R次之，温度特性和电压特性较好；

III类瓷，介电常数高，所以容量可以做很大，但温度特性和电压特性不太好。

瓷片电容器一般体积不大。

另外，再强调一个重要特点：瓷介电容器击穿后，往往呈短路状态。（这是它的弱点）

性能要求高压瓷片电容和高压陶瓷电容功能基本上是一样的，一些细节会有些不同。所以在使用的时候也要注意到性能方面。

一、直插的高压陶瓷电容器，俗称DIP类的，这类产品从16VDC到100KV都有生产，但是主要是指直流的，而且是引线型的。

二、直插型的陶瓷电容器有另类，就是交流陶瓷电容器，一般指250VAC的Y2安规电容器，以及400VAC的Y1交流安规电容器。从名称上显而易见，这类电容的电压是指交流电压，而且是有十个左右的国家的安全认证的。陶安规电容器之外，别的引线型陶瓷电容器所说的电压一般是指直流而言。

三、贴片陶瓷电容，俗称SMD类的，这种电容的规格一般以0201，0402，0603，0805，1206，1210等表示。。贴片电容英文简写是MLCC，电压从6.3VDC到2KV以上都有，当然，电压越高，价格也越不菲。

四，螺栓型高压陶瓷电容器。这类电容器一般耐超高电压，在电力系统中往往是指交流电压。如40KV102K，40KV103K，40KV153K等，型号很多种，但是里边的电压并不是直流。因为我们家里，或工厂企业所用的电都是交流电啊！这类电容器的技术含量是相当高的，往往是很多企业能做出这种形状，却始终没办法做出客人要求的品质，原因是：首先这类产品要求较高的交流电压，而大多数厂所标的是直流电压，所以，在送样阶段就被淘汰了；其次，这类高压陶瓷电容器要求超低的局放，局部放电量越大，电容的实际耐压值就越低，因此，局放是衡量一颗电容的质量的最好标准；再次，超高的工频，一般的引线型的电容也要以做到袍高的工频，而这种螺栓型的就更高要求。最后，这类电容对材质要求很严格，因为不同材质的损耗和温度系数，介电系数不一样。2

部分相关概念高压陶瓷电容的自恢复期高温烧结，是高压陶瓷电容的最重要的工序之一。经过一百吨的冲压铸造，以及一千多度的高温烧结，高压陶瓷电容的芯片内部，各分子之间的构造成晶体结构。接下来的6小时的高温烘烤，和7小时的保温，彻底打乱了晶体的内部构造。

那么，要想恢复芯片的构造，稳固芯片的特性，高压陶瓷电容需要时间恢复。自然恢复（常温存放）以60天以上的时间为佳。而且，存放一年与存放两年的产品，以时间长为表现优异。所以，恢复期长，对电容器的性能是有很大帮助的，没有恢复期的电容，其耐压及耐电流性能是较差的。经试验发现，存放时间长的高压陶瓷电容器，其损耗角值会变得更小，高频特性也会更好。

高压陶瓷电容的特点高压发生器要用到很多高压陶瓷电容器和大容量高压电容器。传统使用，客人们一般都使用高压薄膜类的电容器，但是随着陶瓷电容的优势不断体现，将来，薄膜电容器将越来越少的出现在高压发生器中。

高压薄膜类电容器与高压陶瓷电容器的各自优劣，主要是以下几点：

1、高压陶瓷电容的使用寿命更长。薄膜电容的寿命也就是三两年，电好的产品也不会超出5年。而高压陶瓷电容器则不同，比方说帝科电容就公开承诺：按20年设计，至少保证使用10年。

2、高压陶瓷电容的内阻更小。这是由各自的构造特点决定的。高压陶瓷电容器的内阻很小，而薄膜电容器由于是采取卷绕方式，这样就造成内阻偏大。而这种偏大的内阻带来的另一负面影响就是，电容在反复充放电的过程中，内阻会继续变大，并且会在一定时候使电容在电路中失效。

3、相对而言高压陶瓷电容器的电压更高。薄膜电容器的电容相对来讲，工作电压是不如陶瓷电容的高，这是共识；

4、有优点也会有缺点，陶瓷电容的容量较小。

高压陶瓷电容的测试方法高压陶瓷电容器的可靠性测试，也叫老化测试，寿命测试，包括很多方面的测试内容：

1、串联电阻测试，绝缘电阻测试；

2、拉力测试，即引线与芯片焊接的牢固度；

3、正负温变化率测试，即-40度到+60度状况下，电容的变化率；

4、老化测试，高压陶瓷电容在模拟工作环境状态下运作30~60天，测试其衰减其各项参数的变化；

5、耐压实验，包括额定工作电压24小时工作测试；也包括击穿耐压，即破坏性测试，电容被击穿前的那一个临界电压就是击穿电压。

6、局放测试，即局部放电测试；

7、寿命测试，即在老化测试的基础上，再对电容进行高频冲电流下快速充放电测试，得到的充放电次数就是充放电寿命，注意，这个寿命的得出是在长时间的老化之后得出的。2

高压陶瓷电容的使用注意事项1、工作电压

在交流电路或纹波电流电路中使用直流额定电压电容器时，请务必将外加电压的Vp-p值或包含直流偏置电压的Vo-p值维持在额定电压范围内。

若向电路施加电压，开始或停止时可能会因谐振或切换产生暂时的异常电压.请务必使用额定电压范围包含这些异常电压的电容器。

2、工作温度和自生热

(适用于B/E/F特性)

电容器的表面温度应保持在其额定工作温度范围的上限以下。务必考虑到电容器的自生热.电容器在高频电流，冲激电流等中使用时可能会因介电损耗发出自生热。外加电压应使自生热等负荷在25℃周围温度条件下不超过20℃范围，测量时应使用0.1mm小热容量的(K)的热电偶，而且电容器不应受到其它元件的散热或周围温度波动影响。

过热可能会导致电容器特性及可靠性下降.(切勿在冷却风扇运转时进行测量.否则无法确保测量数据的精确性)

3、耐电压的测试条件

(1)测试设备

交流耐电压的测试设备应具有能够产生类似于50/60Hz正弦波的性能。

如果施加变形的正弦波或超过规定电压值的过载电压，则可能会导致故障。

(2)电压外加方法

施加耐电压时，电容器的引线或端子应与耐电压测试设备的输出端连接牢固;然后再将电压从近零增加到测试电压。

如果测试电压不从近零逐渐提高而是直接施加在电容器上，则施加时应包含过零点*.测试结束时，测试电压应降到近零;然后再将电容器引线或端子从耐电压测试设备的输出端取下。

如果测试电压不从近零逐渐提高而是直接施加在电容器上，则可能会出现浪涌电压，从而导致故障.0V电压正弦波，过零点是指电压正弦通过0V的位置。

4、失效安全性

当电容器损坏时，失效可能会导致短路.为了避免在短路时引起触电，冒烟，火灾等危险情况，请在电路中使用熔丝等元件来设置自动防故障功能。

使用本产品时如忽略上述警告事项，则在严重情况下可能导致短路，并引起冒烟或局部离散。1

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学