電容器測(cè)試的挑戰(zhàn)與方案

　　電容器是基本的電氣元件，它出現(xiàn)在幾乎任何一種電子硬件中。電容器廣泛用于旁路、耦合、濾波和隧道電子電路。但是，為了使用電容器，就必須分析其電容量、額定電壓、溫度系數(shù)和漏電阻等特性。雖然電容器制造商進(jìn)行這些測(cè)試，但是許多電子器件制造商在將電容器應(yīng)用到產(chǎn)品中時(shí)，也要進(jìn)行上述某些測(cè)試來檢查質(zhì)量。

　　什么是電容器?

　　電容器有點(diǎn)像電池，因?yàn)樗鼈兌純?chǔ)存電能。在電池內(nèi)部，化學(xué)反應(yīng)在一端產(chǎn)生電子并在另一端儲(chǔ)存電子。但是，電容器比電池簡(jiǎn)單得多，因?yàn)殡娙萜鞑荒墚a(chǎn)生新電子——它只能儲(chǔ)存電子。在電容器內(nèi)部，連接到兩塊金屬板的端子被非導(dǎo)電物質(zhì)(稱為電介質(zhì))隔開。電容器的存儲(chǔ)潛力(或電容量)采用法拉度量。

　　電容量的測(cè)量

　　靜電計(jì)的庫(kù)侖功能可以配合階躍電壓源使用，以測(cè)量從幾百納法到<10pF范圍的電容量。將未知電容與靜電計(jì)的輸入和階躍電壓源串聯(lián)。

　　電容量的計(jì)算公式為：

　　圖1示出了用靜電計(jì)和內(nèi)部電壓源測(cè)量電容量的基礎(chǔ)配置。其中，測(cè)量?jī)x器處于電荷(或庫(kù)侖)模式并且其電壓源提供階躍電壓。在打開電壓源之前，應(yīng)當(dāng)禁用儀表的零位檢查功能并用REL功能將顯示的電荷讀數(shù)清零，零位檢查的目的是防止輸入FET過載并使測(cè)量?jī)x器回零。當(dāng)啟用零位校驗(yàn)功能時(shí)，根據(jù)所使用靜電計(jì)類型的不同，靜電計(jì)的輸入電阻范圍約從10MΩ至100MΩ。當(dāng)改變輸入電路的條件時(shí)(例如改變功能和連接)，應(yīng)當(dāng)啟用零位檢查功能。REL功能是從實(shí)際讀數(shù)中減去一個(gè)參考值。當(dāng)啟用REL功能后，測(cè)量?jī)x器使用當(dāng)前讀數(shù)作為相對(duì)值。之后的讀數(shù)將是實(shí)際輸入值與相對(duì)值的差。

　　接著，打開電壓源，隨即記錄下電荷讀數(shù)。再用這個(gè)公式計(jì)算電容量：

　　其中：Q2=最終電荷

　　Q1=初始電荷(假定為零)

　　V2=階躍電壓

　　V1=初始電壓(假定為零)

　　記錄完讀數(shù)后，將電壓源復(fù)位到0V以消耗器件中的電荷。在接觸器件前，請(qǐng)核實(shí)電容已經(jīng)放電并達(dá)到安全電平。未知電容應(yīng)放在屏蔽的測(cè)試裝置中。該屏蔽連至靜電計(jì)的LO輸入端。HI輸入端應(yīng)當(dāng)連至未知電容的最高阻抗端。如果電荷速率太高，由于輸入級(jí)暫時(shí)變?yōu)轱柡?會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出錯(cuò)。為了限制靜電計(jì)輸入端的電荷轉(zhuǎn)移速率，要在電壓源和電容之間串聯(lián)一個(gè)電阻器。當(dāng)電容值>1nF時(shí)，尤其如此。串聯(lián)電阻器的典型阻值為10kΩ~1MΩ。