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固态电容

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固态电容全称为:固态铝质电解电容。它与普通电容(即液态铝质电解电容)最大差别在于采用了不同的介电材料,液态铝电容介电材料为电解液,而固态电容的介电材料则为导电性高分子。那固态电容又好在哪里呢?对于经常去网吧或者长时间使用电脑的朋友,一定有过或者听过由于主板电容导致电脑不稳定,甚至于主板电容爆裂的事情!那就是因为一方面主板在长时间使用中,过热导致电解液受热膨胀,导致电容失去作用甚至由于超过沸点导致膨

那固态电容又好在哪里呢?对于经常去网吧或者长时间使用电脑的朋友,一定有过或者听过由于主板电容导致电脑不稳定,甚至于主板电容爆裂的事情!那就是因为一方面主板在长时间使用中,过热导致电解液受热膨胀,导致电容失去作用甚至由于超过沸点导致膨胀爆裂!另一方面是,如果主板在长期不通电的情形下,电解液容易与氧化铝形成化学反应,造成开机或通电时形成爆炸的现象。但是如果采用固态电容,就完全没有这样的隐患和危险了!

由于固态电容采用导电性高分子产品作为介电材料,该材料不会与氧化铝产生作用,通电后不至于发生爆炸的现象;同时它为固态产品,自然也就不存在由于受热膨胀导致爆裂的情况了。

固态电容具备环保、低阻抗、高低温稳定、耐高纹波及高信赖度等优越特性,是目前电解电容产品中最高阶的产品。由于固态电容特性远优于液态铝电容,固态电容耐温达摄氏 260度,且导电性、频率特性及寿命均佳,适用于低电压、高电流的应用,主要应用于数字产品如薄型DVD、投影机及工业计算机等。 但目前在个人计算机主板上越来越多的出现的大量的固态电容,甚至是全固态而不再采用电解电容,使得固态电容“平民化”普及,而不只是用在要求苛刻的电子仪器和工业计算机上。

电容的种类首先要按照介质种类来分。按介质可分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。

1、无机介质电容器:包括人们熟悉的陶瓷电容以及云母电容,在CPU上我们会经常看到陶瓷电容。陶瓷电容的综合性能很好,可以应用GHz级别的超高频器件上,比如CPU/GPU。当然,它的价格也很贵。

2、有机介质电容器:例如薄膜电容器,这类电容经常用在音箱上,其特性是比较精密、耐高温高压。

3、电解电容器:人们所熟知的铝电容,钽电容其实都是电解电容。如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话,那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。我国电解电容年产量300亿只,且年平均增长率高达30%,占全球电解电容产量的1/3以上。

电解电容的分类,传统的方法都是按阳极材质,比如说铝、钽或者铌。但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了,目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极,而在于电解质,也就是阴极。

按照阴极材料分类,电解电容器可分为电解液、二氧化锰、TCNQ有机半导体、固体聚合物导体等。

右侧是一个简单的、并不完整的电容分类表,主要列举了一些在板卡设备上最常见的电容类型,通过这个直观的树型表可以对电容的分类、命名方式有一个直观的认识。常用的电容有电解液电容、固态电容和钽电容。

在很多用户的眼中,主板,显卡,工业控制板等产品是否使用固态电容,决定了该板卡是否处于较高的档次。固态电容这两年在国内技术发展迅速,由原来的SANYO一枝独秀,到现在众多国内,国外品牌争锋天下。固态电容已经走下了神坛,很多普通的电子,数码产品都大量使用这类产品,图示固态电容类似于常见的铝电解电容,部分可替换,另外有一种固态电容,片状,用于替换普通钽电容。

液体电解电容的电介质为液态电解液,液态粒子在高温下十分活跃,对电容内部产生压力,它的沸点不是很高,因此可能会出现爆浆的情况,固态电容采用了高分子电介质,固态粒子在高温下,无论是粒子澎涨或是活跃性均较液态电解液低,它的沸点也高达摄氏350度,因此几乎不可能出现爆浆的可能性。 从理论上来说,固态电容几乎不可能爆浆。

固态电容在等效串联阻抗表现上相比传统电解电容有更优异的表现,据测试显示,固态电容在高频运作时等效串联电阻极为微小,而且导电性频率特佳,具有降低电阻抗和更低热输出的特色,在100KHz至10MHz之间表现最为明显。 而传统电解电容比较容易受使用环境的温度和湿度影响,在高低温稳定性方面稍差。即使是在零下摄氏55度至105度,固态电容的ESR(等效串联电阻)阻抗可以低达0.004~0.005欧姆,但电解电容则会因温度而改变。 在电容值方面,液态电容在摄氏20度以下,将会比其标示的电容值为低,温度越低电容值也会随之而下降,在摄氏零下20度下电容量下降约13%、摄氏零下55度下电容量更达至37%。 当然,这对普通用户来说没有什么影响,但对于采用液态氮作终极超频的玩家来说,固态电容可保证不会因温度降低而使电容容量上受到影响,从而导致超频稳定性大打折扣,因为固态电容在零下55度其电容值只会下降不足5%。 固态电容确实有很多优点,但它并不是任何时候都适用。

固态电容的低频响应不如电解电容,如果用于涉及到音效的部分会得不到最佳的音质效果。也就是说,一款主板采用全固态电容并不一定是最合理的!不管是固态电容还是电解电容,它们的主要作用是滤除杂波,因此电容只要容量达到一定的数值要求即可,只要其元件质量过关,也能确保主板的稳定运行。而这一点,电解电容也完全能做到!

固态电容在105摄氏度的时候,它和电解电容的寿命同样为2000小时,在温度降低后,它们的寿命会增加,但是固态电容寿命增加的幅度更大,一般情况下电容的工作温度在70度或更低,这个时候固态电容的寿命可能会达到23年,几乎是电解电容的6倍多!但是……你的主板在23年后还会继续使用吗?而且这个23年是指全天候24小时开机,即使电容有那么长的寿命,其它元器件恐怕也不能挺23年!

固态电容与电解电容相比,同体积同电压下,电解电容的容量远大于固态电容,目前电脑主板CPU电源部分大都采用固态电容,虽避免了爆浆问题,但由于体积限制,容量冗余很少;再者因容量问题,不得不提高CPU供电部分开关的频率。固态电容和电解电容在使用过程中都会出现容量衰减问题,而采用固态电容的电路板,容量稍有波动,就会使电源出现波纹,造成CPU不能正常工作。因此,理论上固态电容的寿命很高,但采用固态电容的板子寿命就未必高。

采用固态电容电脑板的维修:由于CPU供电部分常常是多个电容并联,因固态电容不会出现变形、爆浆、漏液等的现象,目测是基本没有办法可以判断是哪一只出现故障,所以在维修中常采取拆除其中一只(无论好坏),换一只大容量的电容(很多时候可以用电解电容),这种办法一般能快速解决问题。

理论上固态电容的寿命很高,但是在实际使用过程中仍然会出现很多故障,笔者在维修过程中曾多次遇到电容失效问题,

目前看来,不少厂商推出的以超频为卖点的主板大都会使用固态电容,“固态电容的主板更能超”这个说法只能说勉强正确,对超频起决定作用的并不是电容。线路的设计、BIOS的研发,CPU本身体质的好坏以及散热措施都可能决定超频的成败。所以不存在说“将主板上的普通电解电容更换为全固态电容就能提升主板的超频性能”,这种说法完全错误!如果真的要说固态电容对超频的影响的话,那就是由于它拥有更高的耐压和耐温能力,因此对超频后的系统稳定性提供了一定的保障。