電容器的測量 (1)：如何正確測量電容量和耗散因數(shù)？

正確測量電容値和耗散因數(shù)的關鍵是儀表設置（表1）。

類別類型	電容量	頻率	電壓
Class I	1,000pF and under	1MHz ± 10%	0.5 ～ 5 Vrms
Class I	Over 1,000pF	1kHz ± 10%	0.5 ～ 5 Vrms
Class II	10uF and under	1kHz ± 10%	1.0 ± 0.2 Vrms
Class II	Over 10uF	120Hz ± 20%	0.5 ± 0.2 Vrms

表1：不同電容量范圍和類別類型的頻率和電壓設置

電壓設置對于高容値電容器來說是非常重要的。對于有些電容器儀表，對測試部件的印加電壓不足，因此電容値讀數(shù)偏低。

頻率設置也十分重要。由于電容量隨頻率而變化，行業(yè)標準指定了1MHz、1kHz或120Hz（表1）的測試頻率。

了解EIA class II電容器的老化現(xiàn)象也很重要。對于class II材料，電容量隨時間推移而減少1。因此，已接受的行業(yè)標準規(guī)定自上次加熱后1000小時電容量應處于偏差范圍內(nèi)(TOLH)2。

何謂MLCC的老化？
IEC-384-9 （1988）, Appendix A

(2)：由于容量帶不同，為什么要以不同的測試頻率/電壓測試電容量？

儀表的頻率設置主要取決于元件的寄生成分。為取得更精確的元件測試，要遠離部件的SRF（Self-Resonant Frequency，自共振頻率）測量頻率。行業(yè)用戶根據(jù)電容量值設定不同頻率點的標準（表1）。在鉭電容范圍內(nèi)考慮了10uF以上的電容量。因此，隨著陶瓷電容量范圍開始提升到鉭電容范圍，行業(yè)將鉭電容測量的頻率標準應用到陶瓷電容。

印加電壓還取決于電容器的電容量。通常，10uF及以下已施加了1.0±0.2 Vrms電壓。但10uF以上，印加電壓為0.5±0.2 Vrms。高電容量電容器有極低阻抗，因此，要供應足夠的電流進行測量，電源需要高于1.0 ±0.2 Vrms時所供應的更多電流。所以，通過降低印加電壓，電源將能夠供應足夠的電流來準確測量高電容量電容器。

類別類型	電容量	頻率	電壓
Class I	1,000pF and under	1MHz ± 10%	0.5 ～ 5 Vrms
Class I	Over 1,000pF	1kHz ± 10%	0.5 ～ 5 Vrms
Class II	10uF and under	1kHz ± 10%	1.0 ± 0.2 Vrms
Class II	Over 10uF	120Hz ± 20%	0.5 ± 0.2 Vrms

表1: 不同電容量范圍和類別類型的頻率和電壓設置

(3)：Cp或Cs有何不同？

阻抗分析儀表可以測量稱作Cp的并聯(lián)電容或稱作Cs的串聯(lián)電容4。電路模式將取決于電容器的電容值（圖1）。

當C小而阻抗大時，C和Rp之間的并聯(lián)阻抗將會明顯高于Rs。因此用于測量電容量的儀表設置應為Cp。當C大而阻抗小時，C和Rp的并聯(lián)阻抗不太大。因此，儀表設置應使用Cs來測量電容量。選擇阻抗設置的一個好的經(jīng)驗規(guī)則是，對大于10kΩ的電容器阻抗值使用Cp，對小于10Ω的使用Cs。

圖1: 阻抗等效電路

(4)：要測量MLCC(積層貼片陶瓷片式電容器)的容量，應該選擇具有什功能的容量測試儀表？

測試儀表最重要的功能是印加電壓和測量頻率。確保電壓和頻率范圍對于表1中所列的設置是足夠的。須知道對于大容量電容器，測試儀表的阻抗可能成為重大問題。如果測量高電容器值，可能需要選擇一個阻抗可內(nèi)部切換的儀表。

有些測試儀表提供等級監(jiān)視功能。此功能可監(jiān)控OSC等級的輸出水平或直流偏壓。

測試儀表的測量準確性、速度和電容量范圍也很重要。電容量的測量準確性應介于0.07%的準確性范圍內(nèi)。測試儀表在測量電容時、特別是用高速測量機器時確保儀表具有足夠的時間來測量。確保要測量的電容器處在測試儀表的電容量范圍內(nèi)。

類別類型	電容量	頻率	電壓
Class I	1,000pF and under	1MHz ± 10%	0.5 ～ 5 Vrms
Class I	Over 1,000pF	1kHz ± 10%	0.5 ～ 5 Vrms
Class II	10uF and under	1kHz ± 10%	1.0 ± 0.2 Vrms
Class II	Over 10uF	120Hz ± 20%	0.5 ± 0.2 Vrms

表1: 不同電容量范圍和類別類型的頻率和電壓設置

(5)：什么是測試儀表的“雜散電容”？

雜散電容量是測量誤差的一種類型，被定義為挾具和/或鑷子頭連接之間的電容量。當挾具打開時，有一些偏離電容量會加到電容器測量値上。但是，如果正確執(zhí)行開放補償，則可以準確補償挾具產(chǎn)生的偏離電容量。

(6)：什么是測量誤差補償，為什么需要補償？

補償是用于補償測量過程中所增加誤差的一個技術，如挾具、鑷子等中的殘留寄生。

測量電容器時，要進行連接接觸需要挾具或鑷子鉗。但是，挾具有一些寄生阻抗和導納，這可能會使測量值增加不必要的阻抗或導納。因此，需要寄生成分的補償。

補償通常包括三個步驟。這些步驟為開路、短路和負載補償。執(zhí)行開路補償時，補償寄生導納。執(zhí)行短路補償時，補償寄生阻抗。負載補償設置50Ω負載測量的基準點。

對于低電容量(<1000pF)的測量,任何額外的測量誤差都可能會極大影響顯示值。因此補償對于低電容量

(7)：如何能準確測量Q？

Q（Quality Factor，質量因數(shù)）是電容器用作理想純電容器的量度標準6。它是DF（Dissipation Factor，耗散因數(shù)）的倒數(shù)。Q通常電容值在330pF以下時オ會關心Q値的大小。

通過利用精密電感線圈（對應特定電容量范圍）的Q儀表可以獲得準確的Q值。經(jīng)常需要多個線圈才能充分測量0.5～330pF范圍值。對于電容器 > 330pF，可以通過耗散因數(shù)的倒數(shù)獲得質量因數(shù)（公式1）。

*1 “Glossary of Capacitor Terms”, Ray Ostlie （1989）

(8)：如何能測量電容器的絕緣電阻？

IR（Insulation Resistance，絕緣電阻）是電容器中的電介質材料電阻漏電流的程度。它是電介質材料本身的電阻*1。IR可通過漏電流來測量。知道漏電流和外加電壓，即可根據(jù)歐姆定律計算絕緣電阻。測量漏電流有兩種基本方式。首先，用一個與電容器和電壓源串聯(lián)的電流表（圖1）。

其次，用一個與電阻器并聯(lián)的伏特計，然后串聯(lián)連接到電容器和電壓源（圖2）。

第一個方法通常適用于小于1uF的電容器。低電容量電容器具有低漏電流，因此，低電流電表可以準確測量電流。如果漏電流高，由于充電電容器的噪音和不穩(wěn)定性，電表將不能準確測量。因此，對于高容値電容器應使用第二種方法*2。

圖1: 與電容器串聯(lián)的電表