第一讲电容器的发展历程

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1、专栏讲座Columnlecture☆☆☆☆☆☆☆☆专栏讲座☆☆☆☆☆☆☆☆编者按：作为三大无源元件之一，电容器有着重要而广泛的用途，在电子电气装置中几乎无处不在。辽宁工业大学电容器研究与应用专家陈永真教授将撰写电容器系列文章，从11月刊起在本刊连续刊登。通过专栏讲座，系统详实地阐述时下各种电容器的原理及典型技术数据、在不同领域中的应用及注意事项、应用电容器时对电容器的选择及其注意事项等。本专栏所含内容丰富，具有很好的参考价值。每期针对不同主题，连续刊登，希望对电气与电子工程师、科研人员及电子爱好者带来帮助，亦诚挚邀请广大业界人士参与讨论及互动。第一讲电容器的发展历程Lecture1T

2、heDevelopmentofCapacitor陈永真辽宁工业大学ChenYongzhenLiaoningUniversityofTechnology1最早的电容器是娱乐最早的电容器是“莱顿瓶”，如图1所示。也就是在玻璃瓶的内外壁敷上金属箔，形成两个电极。在做电学实验时，无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里，他以为要不了多久，铁钉上所带的电就会很容易跑掉的。过了一会，他想把钉子取出来，可当他一只手拿起桌上的瓶子，另一只手刚碰到钉子时，突然感到有一种电击式的振动。这到底是铁钉上的电没有跑掉呢，还是自己的神经太过敏呢？于是，他又照着刚才的样子重复了好几次，而每次的实验结果都和第一次一样，

3、于是他非常高兴地得到一个结论：把带电的物体放在玻璃瓶子里，电就不会跑掉，这样就可把电储存起来。另据一本《教学参考书》是这样记载的:1745年，荷兰莱顿大学的教授马森布洛克发明了莱顿瓶。他做了这样一个实验：把一支枪管悬在空中，将起电机跟枪管连接，他让助手握住玻璃瓶，自己摇起电机，这时他的助手不小心把另一只图1莱顿瓶1746年，荷兰莱顿大学的教授慕欣勃罗克（1692--1761）[1]56TheWorldofPowerSupplyNov2014

4、专栏讲座Columnlecture手触及枪管，猛地感到了一次强烈的电击，以致喊叫起来。马森布洛克于是跟助手互换了一下，他让助手摇起电机，自己一手

5、握瓶，一手去碰枪管，强烈的电击使他以为：这下子我可完蛋了!他的结论是：把带电体放在玻璃瓶内是可以把电保存下来的，只是当时他搞不清楚是靠瓶子还是靠瓶子里的水起到保存电的作用的。在当时，莱顿瓶仅仅是娱乐工具或玩具。这些电学示范中規模最大的应是1748年，法国人诺萊特(Nollet,1700~1770)在巴黎圣母院外面，給在法国国王路易十五的皇室成员看的700人表演。他让700位修道士手拉手排成一行，诺萊特让排头的人用手握住萊顿瓶，让排尾的人用手握住萊顿瓶的引线，然後他用起电机让萊頓瓶起电。当搖动起电机的一瞬间，這700个修道士因受电击几乎同時跳起來，在场的人无不目瞪口呆！为电容器的绝缘介

6、质。2.2纸介电容器由于云母的成本过高，制造电容器复杂，于是人们开始寻求新的可以形成绝缘薄膜的绝缘介质。天然的找不到，可以用人造材料，19世纪末期，纸张的大量应用使得人们想起可以用纸作为电容器的绝缘薄膜。1876年英国D.斐茨杰拉德发明纸介电容器。由于纸张的多孔化特点，电容器纸需要浸蜡或浸电容器油才能保证其绝缘性能。浸渍蜡或电容器油后电容器纸的介电系数约为2.2左右，具有良好的绝缘强度。时至今日纸，纸介电容器还在应用。2.3陶瓷电容器通过特种的方法也可以使陶瓷形成薄膜。1900年意大利L.隆巴迪发明陶瓷介质电容器。20世纪30年代末人们发现，在陶瓷中添加钛酸盐可使介电常数成倍增长，因

7、而制造出较便宜的瓷介质电容器。1940年前后人们发现了现在的陶瓷电容器的主要原材料BaTiO3(钛酸钡)具有绝缘性后，由于陶瓷电容器可以在非常宽的温度范围工作，因此，将陶瓷电容器最初开始使用于要求既小型、精度要求又极高的军用电子设备当中。而陶瓷叠片电容器于1960年左右作为商品开始开发。到了1970年，随着混合IC、计算机、以及便携电子设备的进步，也随之迅速的发展起来，成为电子设备中不可缺少的零部件。现在的陶瓷介质电容器的全部数量约占电容器市场的70%左右。2.4电解电容器增加电极有效面积，还可以采用将电极表面做得粗糙的方法。例如，铝箔腐蚀后可以获得远比原来铝箔大得多的表面积。接下来

8、的问题就是如何将介质膜紧贴在凸凹不平的电极表面。最简单的办法，就是将另一个电极用液体替代。1921年出现液体铝电解电容器，1938年前后改进为由多孔纸浸渍电糊的干式铝电解电容器。1949年出现液体烧结钽电解电容器，1956年制成固体烧结钽电解电容器。2.5有机薄膜电容器的出现20世纪60年代半导体收音机开始进入实用化，并替代真空管收音机，晶体管收音机的特点是体积小。在收音机从真空管到晶体管的过程中，电阻很容易地实现了小体积化，满足了晶体管收音机小体积的要求