技術老兵：談幾個電容最經(jīng)典問題

電容器（capacitor）在音響組件中被廣泛運用，濾波、反交連、高頻補償、直流回授…隨處可見。但若依功能及制造材料、制造方法細分，那可不是一朝一夕能說得明白。所以縮小范圍，本文只談電解電容，而且只談電源平滑濾波用的鋁質(zhì)電解電容。

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每臺音響機器都要吃電源─除了被動式前級，既然需要供電，那就少不了「濾波」這個動作。不要和我爭，采用電池供電當然無必要電源平滑濾波。但電池充電電路也有整流及濾波，故濾波電容器還是會存在。

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我們現(xiàn)在習用的濾波電容，正式的名稱應是：鋁箔干式電解電容器。就我的觀察，除加拿大 SonicFrontiers真空管前級，曾在高壓穩(wěn)壓線路中選用 PP 塑料電容做濾波外，其它機種一概都是采用鋁箔干式電解電容；因此網(wǎng)友有必要對它多做了解。

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面對電源穩(wěn)壓線路中擔任電源平滑濾波的電容器，你首先想到的會是什么？─容量？耐壓？電容器的封裝外皮上一定有容量標示，那是指靜電容量；也一定有耐壓標示，那是指工作電壓或額定電壓。

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工作電壓（workingvoltage）簡稱 WV，為絕對安全值；若是 surgevoltage（簡稱 SV 或 Vs），就是涌浪電壓或崩潰電壓；，超過這個電壓值就保證此電容會被浪淹死─小心電容會爆！根據(jù)國際IEC384—4規(guī)定，低于315V時，Vs=1.15×Vr，高于315V 時，Vs=1.1×Vr。Vs 是涌浪電壓，Vr 是額定電壓（ratedvoltage）。

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電容器的電荷能量是以 Q=CV 來表示，Q 是庫倫，C 是靜電容量，V 是電壓；故當電壓值不變時，加大靜電容量就能增高電荷能量。請注意，電容器的容量單位應是F（farad），可是因計量太高造成數(shù)值偏低，故多改用μF，1F=一百萬μF。國外也有用mF 表示μF，其實 mF 不十分貼切，但機械式打字機上沒有μ鍵，故用m 代表 micro。

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有了靜電容量及工作耐壓兩個參數(shù)，若你正在選購電容，接下來你會考慮什么？直覺上是價錢。嗯，這個參數(shù)很重要，而且數(shù)值愈低愈佳。也有人先想到品牌，并堅持日本貨打死不用─還存著八年抗戰(zhàn)情結？美國貨也僅能排第二，瑞典或德國制造的才能排第一。嗯，這個參數(shù)也很重要。但既然談到品牌，那就不能忽略系列型號；因為一個制造廠會生產(chǎn)許多不同系列的產(chǎn)品，系列不同，品質(zhì)及價格就會不同。OK，我們先整理一下，有關電源平滑濾波電容器的參數(shù)已知有：靜電容量、額定工作電壓、涌浪崩潰電壓、價格、品牌、型號系列。

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不應該只有小貓兩三只，外型尺寸也應該很重要，因為與它相關的有重量及接腳型態(tài)，snap—in 是插焊 PC 板式，screw 是鎖螺絲式。至于重量，同容量同耐壓，但品牌不同的兩個電容做比較，重量一定不同；而外型尺寸更與機箱規(guī)劃有關。有些電容不是全圓型，有點像是多角型，Philips、BHC 都有這種看起來似乎很高級的系列?，F(xiàn)在我們再整理一下，加上重量、外型尺寸、接腳型態(tài)─已有九個參數(shù)。

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外皮顏色？這是誰提出來的？很妙。因白色、黑色、藍色塑膠封裝都有廠商在用，它有時也具有某些意義，例如日規(guī)黑底金字常代表高級foraudio 音響級電容。僅憑外觀還能想到哪些？制造日期，9627就是1996年第27周出廠；近年來日制電容似乎逐漸有意省略制造日期的標示。但外皮顏色及文字印刷不直接與品質(zhì)有關，故僅加上制造日期參數(shù)。還有，別忘了適用工作溫度，因為105度 C 比85度 C 更適用于真空管機。若機器要擺在南極，最好選耐負55度 C 的品種。

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容量誤差也別遺漏，當采多顆并聯(lián)，為求得單只特性均勻，誤差當然是愈低愈佳。現(xiàn)在再加上工作溫度及容量誤差，咱們手上已有12個參數(shù)，對電容器應有三成以上了解。

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請別會錯意，電容的工作溫度不是指環(huán)境或表面溫度─不管幾度，封裝塑膠外皮都是一樣，它是指鋁箔工作溫度，所以裝管機選用85度 C 品種也絕對 OK，只要將電容器遠離管仔就一定安全。

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可是真正有關電容器品質(zhì)的幾個重要參數(shù)，卻都只存在原廠規(guī)格書中，完全不會顯露在成品封裝外皮上，而這些重要參數(shù)才是本文談論的重點。

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散逸因數(shù)─損失角

散逸因數(shù) dissipationfactor（DF）存在于所有電容器中，有時 DF 值會以損失角 tanδ表示。想想，損失角，既有損失，當然愈低愈好。塑料電容的損失角很低，但鋁電解電容就相當高。DF 值是高還是低，就同一品牌、同一系列的電容器來說，與溫度、容量、電壓、頻率……都有關系；當容量相同時，耐壓愈高的 DF 值就愈低。舉實例做說明，同廠牌同系列的10000μF 電容，耐壓80V 的 DF 值一定比耐壓63V 的低。所本刊選用濾波電容常會找較高耐壓者，不是沒有道理。此外溫度愈高 DF 值愈高，頻率愈高DF 值也會愈高。

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但許多電容器制造廠，在規(guī)格書上常不注明散逸因數(shù) DF 值，因為數(shù)值甚高很難看。以瑞典RIFA 為例，其藍色 PHE—420系列是 MKP 塑料電容，它的 DF值最低是0.00005/最高是0.0008。但白色頂級PEH169系列鋁質(zhì)電解電容，就未標示損失角規(guī)格。若真注明 DF 值，可能會是1.0000，小數(shù)點是在1的后面。

漏…漏電流

哇！漏電！最好沒有?？墒菦]辦法，鋁電解電容在工作時一定會產(chǎn)生漏電流。

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漏電流（leakagecurrent）當然要低，它的計算公式大致是：I=K×CV。漏電流 I 的單位是μA，K 是常數(shù)，例如是0.01或0.03，每家制造廠會選擇不同的常數(shù)。但不論如何，電容器容量愈高，漏電流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法，這個「漏電流」也請考慮在內(nèi)。從計算式可得知額定電壓愈高，漏電流也愈大，因此降低工作電壓亦可降低漏電流。

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但降低電容器的漏電流并不容易，低漏電流 lowleakagecurrent—LL 系列價格高昂，我曾向國內(nèi)廠商訂制一批低漏電流 LL 系列電容，價格比許多進口電容還貴。漏電流規(guī)格，鋁電解電容就比鉭電解電容差許多，鉭質(zhì)電容也有干式及濕式兩種，不過它的容量及耐壓都較低。

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除特別定制外，面對一般品，想要降低它的漏電流可設法提高 Vs 對 Vr 的比值。Vs 是涌浪電壓，其值當然比 Vr 額定電壓高，但施加電壓（真正的工作電壓）還應該比 Vr 低，例如取 Vr 的90%；找高耐壓品種可說是完全正確。

等效串聯(lián)電阻 ESR

一只電容器會因其構造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗，比較重要的就是 ESR 等效串聯(lián)電阻及ESL 等效串聯(lián)電感─這就是容抗的基礎。電容器提供電容量，要電阻干嘛？故 ESR及 ESL 也要求低…低；但 lowESR/lowESL 通常都是高級系列。

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ESR 的高低，與電容器的容量、電壓、頻率及溫度…都有關，當額定電壓固定時，容量愈大ESR 愈低。有人習用將多顆小電容并接成一顆大電容以降低阻抗，其理論是電阻并聯(lián)阻值降低。但若考慮電容接腳焊點的阻抗，以小并大，不見得一定會有收獲。

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反過來說，當容量固定時，選用高 WV 額定電壓的品種也能降低 ESR；故耐壓高確實好處多多。頻率的影響：低頻時 ESR 高，高頻時 ESR 低；當然，高溫也會造成 ESR 的提升。

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串聯(lián)等效電阻 ESR 的單位是 mΩ，高級系列電容常是lowESR 及 lowESL。若比較低內(nèi)阻及低漏電流兩種特性，則低內(nèi)阻容易達成，故標示lowESR 的電容倒很常見。ESR 與損失角有關聯(lián)，ESR=tanδ/（ω×Cs），Cs 是電容量。

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有時電容器規(guī)格上會有 Z，它與 ESR的意義不同，但 Z 的計算示與 ESR 有關，同時也考慮到容抗及感抗，是真正的內(nèi)阻。剛才提到電容的ESR 單位是 mΩ，那是指大電容，若是220μF 小容量電容，其 ESR 單位就不是mΩ而是Ω。何種電容器的 ESR 最低？答案只有一個：Sanyo 的 OS 有機半導體電容！

漣波電流 Irac

前面談到的散逸因數(shù) DF—損失角 tanδ、漏電流、ESR—串聯(lián)等效電阻…等，其值都是愈低愈好，但現(xiàn)在要提的漣波電流 ripplecurrent卻是愈高愈好。特別是現(xiàn)在都特別講究后級擴大機要有大電流輸出，電源平滑濾波電容器的漣波電流 Irac（或Iac）就顯得格外突出。

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漣波電流 Irac 的標示至少應有低頻及高頻工作時兩種規(guī)格數(shù)字，低頻大約是以120Hz 做標準，高頻大概是以10KHz 做標準，但不同制造廠商可能會有略微的差別。

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漣波電流與頻率剛好成正比，因此低頻時漣波電流也比較低?？墒菍ξ覀円繇懨詠碚f，低頻段的 Irac值才是重要。所以在采購電容器時，漣波電流數(shù)字高低是極為重要的依據(jù)。在一般狀況下，同品牌時，鎖螺絲式電容的漣波電流通常比 snap—in 插 PC 板式來得高。

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曾經(jīng)有一種說法：RIFA 的10000μF 相當于其它廠牌15000μF，因為大部份日制電容的漣波電流都不高，而RIFA 又特別高，故好像可以一個當兩個用。德國 Siemens、英國BHC 電容，在 Irac 這項特性上也常優(yōu)于日制品。就筆者所知，Irac 最大的電容，是 SiemensSIKOREL 系列電容為最高，6800μF/63V 就高達20A！若是小容量電容，Irac 最大的是 SanyoOS 電容。

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就后級擴大機的動作來說，很多人會認定低頻時吃電流。有個方法可以試：以電表直流電壓—DCV最低檔量任一只射極電阻壓降，最好是指針電表，播放唱片，將前級音量轉(zhuǎn)大，注意電表指針的擺動，你就會發(fā)現(xiàn)低頻固然會吃電流，四把吉它連彈也會猛吃電流！什么音樂最適合run—in 后級擴大機？Holst的《行星組曲》第一曲 MARS。

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現(xiàn)在你應該已經(jīng)明了六成以上，或許你想問：有沒有體型不大，漏電低、ESR 低、tanδ低、誤差低、價格低，但漣波電流高、適用溫度范圍高的鋁電解電容？嗯…，沒有！

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關于容量誤差，近年來鋁質(zhì)電解電容頗有進步，以往是—20%～+40%，現(xiàn)在大多是+/—20%。但其容量常偏+而不是偏—，故10000μF 測量起來有可能會接近12000μF。

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精確量取大容量電容器的靜電容量，是我多年來一直想做的事。不要懷疑，這種測試儀器很難買到，美國曾制造過，可量至99999μF，并能同時顯示 DF 值及ESR 值；而且電容量是100Hz、1KHz、10KHz 三段（不是兩段）頻率測試的平均值。這種儀器國內(nèi)市場曾出現(xiàn)過，小賣新臺幣十萬元─只差漏電流的測試。

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額定工作電壓的安全度，在我的標準是：至少理讓15%。例如某電容的額定電壓是50V，雖然涌浪電壓可能高至63V，但我最高只會施加42V 電壓。讓電容器的額定電壓具有較多的余裕，能降低內(nèi)阻、降低漏電流、降低損失角、增加壽命，一舉數(shù)得何樂不為？以前曾看過日制擴大機，±48V 工作電壓配上10000μF/50V濾波電容；短時間內(nèi)當然不會燒壞，但時日長久，壽命有可能降低，那就得更換新品或另購新機。所以日制品常有「時間到了，該走了」的宿命，你也不能指責它是偷工減料，畢竟做生意總要圖利，若一輩子只能賣你一次，如何賺錢？

容量愈高哼聲愈低？

自己裝，最討厭的就是哼聲除不掉。有人將濾波電容加大，哼聲就沒了。我是不十分相信，因擴大機的哼聲常是因地回路不當引起，來自電容器微乎其微。但是理論上，容量愈高，電源平滑效果也就愈佳，所以大容量的做法，是許多設計者及DIY 迷亦深信不疑。

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因此不少后級擴大機，特別是美國產(chǎn)品 Krell、MarkLevinson，最愛采用大水塘─大電容；丹麥的 Dynaudio，連前級擴大機都用到十數(shù)萬μF 之容量。至于 AC&DC 交直流，也比較傾向于「大容量」派，但尚適可而止。

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可是也有不少名廠走低容量路子，例如美國 Amcron 有臺250W×2專業(yè)后級擴大機，兩聲道合計500W，只用了2只8200μF 小濾波電容器（好像是小了點）。瑞士Goldmund 算是 Hi—End 品牌，產(chǎn)品送到各雜志社試聽，沒有一個評論員膽敢說它壞，它的大后級就是采用小電容。瑞士 FMAcoustics 更是貴到斃，一臺立體聲后級后級可換一部 Benz 車。它的220W×2專業(yè)后級，號稱數(shù)十 A 電流輸出，本人親眼得見，全機只使用2只10000μF/100V 濾波電容。

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大容量濾波與低容量濾波兩種理論基本上是對立的，但卻同時存在于音響圈。以低容量論點設計擴大機，也可以完全沒有哼聲，而且低頻表現(xiàn)也不比「大水塘」機差。重點是什么？Irac 漣波電流。如果你如今還是滿腦子的大容量，那你還不了解電解電容！

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給大家一個建議：組裝后級若采用低容量濾波電容時，千萬要配用高功率電源變壓器。也就是「瘦了電容器、肥了變壓器」，這可能就是擴大機好聲的秘絕。以這幾年詳細之觀察，后級擴大機若要好聲，采用大功率電源變壓器比采用大容量濾波電容有效多了。

一顆大的？多顆小的？

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OK，有人放心不下，濾波電容堅持要大μF─那是找一個大的，還是用十來個小的并接？又有人說用小顆并，不但內(nèi)阻可以降低，反應速度也會也快，透明度及分辨率都比較好。

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MarkLevinson 及 Krell的后級不是以小并大，但有誰認為它反應速度慢、不透明有霧？面對此問題，我自己都長期陷入迷陣中。就機箱規(guī)劃來說，用多顆小電容并聯(lián)似乎比較理想，而且進貨量大價格也便宜，甚至前級、后級、綜合機，都可采用同一種電容。

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進口機與國產(chǎn)機的命運有些不同，當消費者面對數(shù)十萬元進口機采用多顆小電容時，他會自我解釋：這個很有道理；但面對國產(chǎn)品時，他可能會有另一套惡毒的說法：偷工減料！

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就音質(zhì)表現(xiàn)，大水塘 or 小水塘、一顆大的 or 多顆小的，應該沒有絕對關系。鄧小平說得好：管它黑貓、白貓，會捉老鼠的就是好貓。

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制造廠牌也關乎品質(zhì)特性，前述有人終其一生不用日制品。美國原本有兩大電容器品牌 Mallory及 Sprague，現(xiàn)在 Sprague 已成絕響，因為它被日本NipponChemi—con 收購，且公司名稱注冊 UnitedChemi—Con/簡稱 UCC。但只要是仍在美國制造，外皮印有madeinUSA，商標更改與制造品質(zhì)應無關聯(lián)。

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不過外界已有耳語：UCC 比 Sprague差，可能性如何？日本商社一旦接手，行銷政策自然會大幅改變，為了提高出貨量必得降低售價；但假格下滑也會導致品質(zhì)下滑。詢問本地代理商瑞普公司，UCC 電容銷售量比 Sprague 低，顯示國內(nèi)廠商有排斥 UCC 的反映。若比較 UCC 及 Sprague的規(guī)格特性，果然是一付 Japanese 樣─體型大為縮水，原本40mm×80mm 的改成40mm×50mm，價格可能較低廉，但 ESR 增加、Irac 減小─怎不令人擲筆三嘆？

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你對日制品有疑慮？沒辦法，非但美國如此，德國也需要日本資金進入來個德日合作，Siemens就和松下 Matsusita 共同生產(chǎn) S+M 電容器。這是未來趨勢，幾乎不可避免。RIFA 也早就被 EVOX 吃下，EVOX是大集團，到處設廠，本刊 SigEnd 單端前級有用到1μF 電容，就是 EVOX 品牌，雖然自美國進口，但一付臺制品模樣。

儲存及工作壽命

比起電阻、IC、電晶體、塑料電容這些半永久性組件，鋁電解電容的壽命就值得重視。一是儲存年限，自然與壽命有關，10～20年應無問題。存放過久的電容不宜立刻使用，利用 powersupply 先將它 aging（活化）；夾上端子，緩慢調(diào)整 powersupply 電壓，由低至高，最高可調(diào)至此電容的額定電壓。

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工作壽命就很難說得明白，所謂長壽命 LL—longlife 電容，通常是表示漣波電流 Irac 穩(wěn)定。前面曾談到電容的Irac 與工作溫度及頻率都有關，例如同是10KHz，40度 C 時是15A，85度 C 時是9A；15A/9A=1.67。此數(shù)字就是電容的壽命因數(shù)（本人臨時想出來的），數(shù)字愈高壽命愈低，數(shù)字愈接近1壽命愈長。

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如果沒記錯，1.93表示10萬小時，1.85表示20萬小時，故1.67至少50萬小時！但電容器的主要功用是充、放電特性，因此不宜經(jīng)?？焖俪洹⒎烹?。有兩個方法可有效延長電容器壽命：一是減少開機、關機次數(shù)，二是設法降低開機時的瞬間充電電流─你聽懂了嗎？本刊也注意到此問題，故多年來都是這樣做。

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即令是如此，若問：到底是哪一種電容的音質(zhì)較好？這也實在難以回答?；旧希煌放?、系列的電容，它的聲音表現(xiàn)自然也是不同。我個人不會「日制品打死不用」，只要處理得當，日制品也不輸歐美貨。多年前曾用過ELNA 高級 Cerafine 音響級電容，它的 ESR 雖然低，但 Irac 也不高，裝在 amp。上，低頻很厚實，但霧氣較重，不夠透明。可是并上 speed—up 小電容后，就豁然開朗。

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故實際裝配時，記得一定要在主濾波電容上加并 speed—up 小電容，此舉「至少」會改善高頻響應。數(shù)值是多少？最好是一大一小，大的1μF、小的0.1μF，MKP 是最低要求。

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有時并上小電容會發(fā)現(xiàn)幫助不大，這可能是小電容未選對。RIFA 的電解及塑料電容，若想加并speed—up，奉勸你不要找 WIMA，建議各位試試 MIT 的 PPFX—S 錫箔或 RTX 系列0.1μF。寫這篇文章的同時，也留意各雜志的廣告，美國 Krell 及加拿大 Class'eAudio 的 Hi—End后級新機種竟然都采用日本 Nichicon 電容做主電源平滑濾波！但雜志評論員有誰敢說它差？！

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前級擴大機吃不了數(shù)百 mA 電流，故濾波電容較易選擇。高瓦數(shù)、高輸出電流擴大機就很難伺候，此時濾波電容的Irac 特性就要考慮在內(nèi)。

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對于濾波用電解電容，有幾點值得網(wǎng)友注意：一、大致上來說，日制品的 Irac 比歐美品低；二、低漏電流比低ESR 更重要；三、大濾波電容宜并接小電容；四、盡量選高耐壓電容；五、最頂級的電容，容量及耐壓都不高，故數(shù)百瓦的大power 通常聲音粗糙，不是沒有道理。

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筆者不建議哪種電容最好，因為只要用得恰當，每種電容都可發(fā)出好聲。至于刻意強調(diào)電容、電阻、焊錫、保險絲非 xxx 品牌不用的人，絕對是不懂線路結構的外行人！

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關于鋁質(zhì)電解電容的構造

電容器依其組件構造大致可分成：一、卷繞型，二、積層型，三、電解型。而電解型又分鋁質(zhì)及鉭質(zhì)兩類，鋁質(zhì)再分成液態(tài)電解質(zhì)及固態(tài)電解質(zhì)。若說液態(tài)電解質(zhì)是鋁箔濕式、固態(tài)電解質(zhì)是鋁箔干式，那就錯了，因鋁箔干式及鋁箔濕式都是液態(tài)電解質(zhì)電容。

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鋁質(zhì)電解電容是以經(jīng)過蝕刻的高純度鋁箔做為陽極，以其表面經(jīng)陽極氧化處理之化成薄膜做為電介質(zhì)，再以浸有電解液的薄紙或布做陰極。由于電解液是用吸浸式，故稱鋁箔干式電解電容。

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何謂鋁箔濕式？在電容器內(nèi)直接加電解液─例如硼酸胺+乙二醇混合液，這種用手電容搖一搖還會發(fā)出流水聲，瑞典RIFA 的 PEH169系列就是這種電容。

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即使是歐洲名廠，做為陽極的鋁箔也非自行生產(chǎn)，而是統(tǒng)一由某公司供應，就好像瑞士表廠甚多，但只有少數(shù)幾家會做油心。大約10年前義大利某公司無**常供應陽極鋁箔時，全球各名廠如 Mallory/RIFA/Sprague 或 Rubycon/Philips…就只得拖延交貨脫時間，沒原料怎么生產(chǎn)交貨？至于吸浸電解液的紙，也絕非在一般文具店即可購得，最大供應商是在馬來西亞。

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