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[導(dǎo)讀]你知道顯卡為什么會(huì)花屏嗎?沒(méi)錯(cuò),你肯定聽(tīng)說(shuō)過(guò)"主板爆漿",或者你還在對(duì)商家唾沫橫飛的"專業(yè)分析"深信不疑?但您知道"爆漿"為什么會(huì)發(fā)生,而爆漿產(chǎn)生的環(huán)境、條件、原理又是如何?你可能也被主板或顯卡花屏所困惑,你知

你知道顯卡為什么會(huì)花屏嗎?

沒(méi)錯(cuò),你肯定聽(tīng)說(shuō)過(guò)"主板爆漿",或者你還在對(duì)商家唾沫橫飛的"專業(yè)分析"深信不疑?但您知道"爆漿"為什么會(huì)發(fā)生,而爆漿產(chǎn)生的環(huán)境、條件、原理又是如何?

你可能也被主板或顯卡花屏所困惑,你知道罪魁禍?zhǔn)缀芸赡苁悄莻€(gè)最不起眼的電容嗎?

當(dāng)睡在你上鋪的兄弟告訴你"鋁電容就是比電解電容好,OSCON電容比鋁電容好",而你為此對(duì)他豐富的硬件知識(shí)佩服不已的時(shí)候,你是否會(huì)懷疑,這句話其實(shí)相當(dāng)于:"摩托羅拉手機(jī)就是比GSM的手機(jī)好"--因?yàn)镺SCON電容其實(shí)是鋁電容的一種,而鋁電容又是電解電容的一種。雖然這很可笑,但是你聽(tīng)不出來(lái),因?yàn)槟悴幌窳私馐謾C(jī)那樣了解電容。

當(dāng)你告訴他鋁電容其實(shí)就是電解電容的一種,甚至他推崇有加的鉭電容其實(shí)也是他最看不上的"電解電容"的一種的時(shí)候,您一定能讓你上鋪那位兄弟感到尷尬。但真理是越辨越明,你有豐富的知識(shí),那他只能選擇沉默。而事實(shí)并不僅僅如此,當(dāng)你看完本文后,能被你搞沉默的人絕對(duì)不止上鋪那位兄弟,也許還包括那些試圖玩點(diǎn)貓膩的奸商--在中國(guó)能做到這點(diǎn)就很NB了。

因?yàn)槲覀兿嘈拍悴⒉皇悄欠N僅僅滿足于用半瓶子醋的DIY知識(shí)騙幾個(gè)MM和菜鳥(niǎo)的"DIY玩家",所以我們很真誠(chéng)地邀請(qǐng)您閱讀這篇有史以來(lái)IT媒體中最專業(yè)的關(guān)于電容的文章。

請(qǐng)相信,我們不是在忽悠。

問(wèn):OK,萬(wàn)鵬先生,先向我們介紹一下,什么是電容?

答:電容就是兩塊導(dǎo)體中間夾著一塊絕緣體構(gòu)成的電子元件,就像三明治一樣。電容是電子設(shè)備中最基礎(chǔ)也是最重要的元件之一。電容的產(chǎn)量占全球電子元器件產(chǎn)品(其它的還有電阻、電感等)中的40%以上?;旧纤械碾娮釉O(shè)備,小到閃盤(pán)、數(shù)碼相機(jī),大到航天飛機(jī)、火箭中都可以見(jiàn)到它的身影。作為一種最基本的電子元器件,電容對(duì)于電子設(shè)備來(lái)說(shuō)就象食品對(duì)于人一樣不可缺少。

小小一顆電容卻是一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)能力的完全體現(xiàn),尤其是高檔電容所代表的是本國(guó)精密加工、化工、、材料、基礎(chǔ)研究的水平(美國(guó)、日本是世界上電容設(shè)計(jì)研究能力最高的兩個(gè)國(guó)家)大家千萬(wàn)別小看它,其高檔產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造要求甚至不亞于CPU。同樣是這棵不起眼的電容,上到神五,下到U盤(pán),可以說(shuō)有電源的地方就有它。

電容是無(wú)處不在的

電容的用途非常多,主要有如下幾種:

1.隔直流:作用是阻止直流通過(guò)而讓交流通過(guò)。

2.旁路(去耦):為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。

3.耦合:作為兩個(gè)電路之間的連接,允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱患?jí)電路

4.濾波:這個(gè)對(duì)DIY而言很重要,顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。

5.溫度補(bǔ)償:針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來(lái)的影響,而進(jìn)行補(bǔ)償,改善電路的穩(wěn)定性。

6.計(jì)時(shí):電容器與電阻器配合使用,確定電路的時(shí)間常數(shù)。

7.調(diào)諧:對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧,比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。

8.整流:在預(yù)定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。

9.儲(chǔ)能:儲(chǔ)存電能,用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈,加熱設(shè)備等等。(如今某些電容的儲(chǔ)能水平已經(jīng)接近鋰電池的水準(zhǔn),一個(gè)電容儲(chǔ)存的電能可以供一個(gè)手機(jī)使用一天。

總結(jié):看完這章,大家可能開(kāi)始對(duì)電容感興趣了。

問(wèn):看完上一章之后我們對(duì)電容已有了基本的了解,那現(xiàn)在我們?cè)偕钊胍稽c(diǎn),請(qǐng)介紹一下如今電容的種類好嗎?我們常聽(tīng)說(shuō)什么鋁電容,鉭電容……,能不能為我們系統(tǒng)地介紹一下電容的分類呢?

答:剛才我們說(shuō)過(guò),電容就是兩塊導(dǎo)體(陰極和陽(yáng)極)中間夾著一塊絕緣體(介質(zhì))構(gòu)成的電子元件。電容的種類首先要按照介質(zhì)種類來(lái)分。這當(dāng)中可分為無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器和電解電容器三大類。不同介質(zhì)的電容,在結(jié)構(gòu)、成本、特性、用途方面都大不相同。

陶瓷電容常用在超高頻器件例如GPU上

無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器:包括大家熟悉的陶瓷電容以及云母電容,在CPU上我們會(huì)經(jīng)??吹教沾呻娙?。陶瓷電容的綜合性能很好,可以應(yīng)用GHz級(jí)別的超高頻器件上,比如CPU/GPU。當(dāng)然,它的價(jià)格也很貴。

有機(jī)介質(zhì)電容器:例如薄膜電容器,這類電容經(jīng)常用在音箱上,其特性是比較精密、耐高溫高壓。

雙電層電容器:這種電容的電容量特別大,可以達(dá)到幾百f(f=法,電容量單位,1f=1000000μf)。因此這種電容可以做UPS的電池用,作用是儲(chǔ)存電能。說(shuō)句題外話,如果把地球算做一個(gè)孤立導(dǎo)體的話,那么它的容量只有700μf,還不如主板上用的一個(gè)鋁電容。

電解電容器:由于主板、顯卡等產(chǎn)品使用的基本都是電解電容,因此這是我們要講的重點(diǎn)。大家熟悉的鋁電容,鉭電容其實(shí)都是電解電容。如果說(shuō)電容是電子元器件中最重要和不可取代的元件的話,那么電解電容器又在整個(gè)電容產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了半壁江山。我國(guó)電解電容年產(chǎn)量300億只,且年平均增長(zhǎng)率高達(dá)30%,占全球電解電容產(chǎn)量的1/3以上。

大家別小看電解電容,它其實(shí)是一個(gè)國(guó)家的工業(yè)能力和技術(shù)水平的反映。世界上最先進(jìn)的電解電容的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)國(guó)是美國(guó)和日本,頂級(jí)的電解電容器的生產(chǎn)工藝要求非常高,別看我國(guó)電解電容產(chǎn)量這么高,可是各項(xiàng)核心技術(shù)都掌握在其它國(guó)家手里,我國(guó)也就能算來(lái)料加工的"世界工廠"而已,自主力量還很薄弱,并且生產(chǎn)的產(chǎn)品也都以低檔的為主。

總結(jié):知道電容的分類后,至少你不會(huì)再說(shuō)什么"鋁電容比電解電容好"一類的鬼話了

問(wèn):我認(rèn)為電解電容和DIY玩家的關(guān)系最密切,那么,請(qǐng)繼續(xù)為我們介紹它吧。

答:在了解電容的分類后,我想大家已經(jīng)知道,和DIY玩家最切實(shí)相關(guān)的還屬電解電容,所以我們接下來(lái)主要講的也是它。首先讓我們了解一下電解電容的性能特點(diǎn),這樣我們才能清楚為什么主板、顯卡以及幾乎所有的計(jì)算機(jī)設(shè)備里面都使用到了電解電容:

電解電容器特點(diǎn)一:?jiǎn)挝惑w積的電容量非常大,比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。

電解電容器特點(diǎn)二:額定的容量可以做到非常大,可以輕易做到幾萬(wàn)μf甚至幾f(但不能和雙電層電容相比)。

電解電容器特點(diǎn)三:價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì),因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料,比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備,可以大規(guī)模生產(chǎn),成本相對(duì)比較低。

目前,新型的電解電容發(fā)展的非???,某些產(chǎn)品的性能已達(dá)到無(wú)機(jī)電容器的水準(zhǔn),電解電容正在替換某些無(wú)機(jī)和有機(jī)介質(zhì)電容器。電解電容的使用范圍相當(dāng)廣泛,基本上,有電源的設(shè)備都會(huì)使用到電解電容。例如通訊產(chǎn)品,數(shù)碼產(chǎn)品,汽車上音響、發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、GPS、電子噴油系統(tǒng)以及幾乎所有的家用電器。由于技術(shù)的進(jìn)步,如今在小型化要求較高的軍用電子對(duì)抗設(shè)備中也開(kāi)始廣泛使用電解電容。

總結(jié):有電源的地方就有電解電容,它價(jià)格便宜,使用在幾百上千元的主板、顯卡上是再合適不過(guò)了。

問(wèn):電解電容如何分類?我們常聽(tīng)一些"高手"說(shuō)"貼片電容比電解電容好","鉭電容比貼片電容好"之類的話。能否為我們系統(tǒng)地介紹一下電解電容的分類,以及優(yōu)劣關(guān)系呢?

答:電解電容的分類,傳統(tǒng)的方法都是按陽(yáng)極材質(zhì),比如說(shuō)鋁或者鉭。所以,電解電容按陽(yáng)極分,為以下幾種:

1.鋁電解電容。不管是SMT貼片工藝的(上圖左,就是大家說(shuō)的"貼片電容",識(shí)別方式是底坐有黑色橡膠),還是直插式的,或者有塑料表皮的(上圖右就是直插式有塑料表皮的,這個(gè)被很多人認(rèn)為是"電解電容"),只要它們的陽(yáng)極材質(zhì)是鋁,那么他們就都叫做鋁電解電容。電容的封裝方式和電容的品質(zhì)本身并無(wú)直接聯(lián)系,電容的性能只取決于具體型號(hào),這個(gè)我們后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。

紫色的是SANYOOSCONTCNQ系列高檔電容,采用直插封裝

2.鉭電解電容。陽(yáng)極由鉭構(gòu)成,就是那種我們?cè)陲@卡上一見(jiàn)到就會(huì)驚呼"這個(gè)顯卡做工真不錯(cuò)!"的那種黃色或黑色小顆粒。

目前很多鉭電解電容都用貼片式安裝,其外殼一般由樹(shù)脂封裝(采用同樣封裝的也可能是鋁電解電容)。但是,鉭電容的陰極也是電解質(zhì),所以很不幸的,它也是大家十分瞧不起的"電解電容"的一種。(有種晴天霹靂的感覺(jué)吧?)。

需要提及的是,鋁電解電容和鉭電解電容不是由封裝形式?jīng)Q定的。像上圖的黃色與黑色小方塊,通常我們認(rèn)為其是鉭電解電容,但實(shí)際其陽(yáng)極也有可能是鋁,也就是說(shuō)它們也有可能是鋁電容而不是鉭電容。(第二個(gè)晴天霹靂!?)是否有橡膠底坐,是判斷SMT貼片與直插封裝的主要依據(jù)

3。鈮電解電容。這種電容如今已經(jīng)用的比少,所以就不多介紹了。

以往傳統(tǒng)的看法是鉭電容性能比鋁電容好,因?yàn)殂g電容的介質(zhì)為陽(yáng)極氧化后生成的五氧化二鉭,它的介電能力(通常用ε表示)比鋁電容的三氧化二鋁介質(zhì)要高。因此在同樣容量的情況下,鉭電容的體積能比鋁電容做得更小。(電解電容的電容量取決于介質(zhì)的介電能力和體積,在容量一定的情況下,介電能力越高,體積就可以做得越小,反之,體積就需要做得越大)再加上鉭的性質(zhì)比較穩(wěn)定,所以通常認(rèn)為鉭電容性能比鋁電容好。

但這種憑陽(yáng)極判斷電容性能的方法已經(jīng)過(guò)時(shí)了,目前決定電解電容性能的關(guān)鍵并不在于陽(yáng)極,而在于電解質(zhì),也就是陰極。因?yàn)椴煌年帢O和不同的陽(yáng)極可以組合成不同種類的電解電容,其性能也大不相同。采用同一種陽(yáng)極的電容由于電解質(zhì)的不同,性能可以差距很大,總之陽(yáng)極對(duì)于電容性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陰極。

總結(jié):大家現(xiàn)在再去看看顯卡,眼光可能會(huì)有些不同了。

下接:最全面專業(yè)的電容器剖析(二)

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