电容器漏电流计算公式、产生原因及如何降低它

电容器是电子产品中最常见的组件，几乎用于所有电子产品应用。市场上有许多类型的电容器可用于任何电子电路中的不同用途，而且它们有许多不同的值，从1皮法拉到1法拉电容器和超级电容器。另外，电容器也有不同类型的额定值，如工作电压、工作温度、额定值的容差和漏电流。

但是，电容器的漏电流是其应用的关键因素，特别是在电力电子或音频电子中使用时。不同类型的电容器提供不同的漏电流额定值。除了选择具有适当泄漏的电容器外，电路还应具有控制泄漏电流的能力。因此，对电容漏电流有一个清晰认识是非常有必要的。

电容器漏电流与介电层的关系

电容器漏电流与电容器的电介质有直接关系，如下图所示：

上图是铝电解电容器的内部结构。铝电解电容器的零件很少，它们封装在紧凑的紧密包装中。零件有阳极、阴极、电解液、介电层绝缘体等。

介电绝缘体为电容器内部的导电板提供绝缘。但由于世界上没有完美的事物，绝缘体不是理想的绝缘体，具有绝缘公差。因此，非常少量的电流将流过绝缘体，该电流称为电容器漏电流。

可以使用简单的电容器和电阻器来演示绝缘体和电流的流动。

该电阻器具有非常高的电阻值，可以当做为绝缘子电阻，电容器用于复制实际电容器。由于电阻器具有非常高的电阻值，因此流过电阻器的电流非常低，通常为数纳安。绝缘子电阻取决于介电绝缘体的类型，因为不同类型的材料会改变漏电流。

一般情况下，低介电常数提供了非常好的绝缘电阻，从而导致非常低的漏电流。例如，聚丙烯、塑料或聚四氟乙烯型电容器是低介电常数的例子。但是对于那些电容器，电容非常小。增加电容也会增加介电常数。电解电容器通常具有非常高的电容，并且泄漏电流也很高。

电容器漏电流计算公式

理想情况下电容两个极板间是不能够有电流流通的，但任何事物都不可能那么完美无瑕，所以才有漏电流产生。不难发现，电容器漏电流是电容的一个负面的指标，其漏电流可以通过以下公式计算：

I=k*C*V（K是系数，V是电容的额定电压，C是电容的容量）。

根据公式可以看出，漏电流的大小和电容的额定电压、系数以及它的容值有关，所以在电路设计选取器件的时候通常要满足需要的情况下尽量选择电容小，电压小，系数小的电容。

影响电容器漏电流的相关因素

电容漏电流一般取决于以下四个因素：

• 介电层
• 环境温度
• 储存温度
• 外加电压

电容器结构需要化学过程，而介电材料是导电板之间的主要分隔。由于电介质是主要绝缘体，因此泄漏电流与它有很大的相关性。因此，如果在制造过程中对介质进行回火处理，将直接导致漏电流的增加。有时，介电层有杂质，导致层中的弱点。较弱的电介质会降低电流的流动，这进一步导致了缓慢的氧化过程。不仅如此，不适当的机械应力也会导致电容器的介电薄弱。

2、环境温度

电容器具有额定工作温度。工作温度可以从85摄氏度到125摄氏度甚至更高。由于电容器是一种化学组成的器件，因此温度与电容器内部的化学过程有直接关系。当环境温度足够高时，泄漏电流通常会增加。

3、电容器的储存

电容器长期无电压存放对电容器不利。储存温度也是泄漏电流的一个重要因素。当电容器储存时，氧化层会受到电解质材料的侵蚀。氧化物层开始溶解在电解质材料中。不同类型的电解质材料的化学过程是不同的。水基电解质不稳定，而惰性溶剂基电解质由于氧化层的减少而导致漏电流较小。

然而，这种漏电流是暂时的，因为电容器在施加电压时具有自愈特性。在暴露于电压期间，氧化层开始再生。

4、外加电压

每个电容器都有一个额定电压。因此，使用高于额定电压的电容器是一件不好的做法。如果电压增加，漏电流也会增加。如果电容器两端的电压高于额定电压，电容器内部的化学反应会产生气体并降解电解质。

如果电容器存放时间较长，例如好几年，则需要通过提供额定电压几分钟才能使电容器恢复到工作状态。在此阶段，氧化层再次形成并恢复电容器的功能阶段。

如何降低电容漏电流

从以上分析过程可以发现，电容器与许多因素有关。那么问题来了，电容寿命是怎么计算的？答案是通过计算电解液用完的时间。电解液被氧化层消耗，而泄漏电流是测量氧化层受阻程度的主要成分。

因此，降低电容器中的漏电流是电容器寿命的主要关键因素。

1、制造或生产工厂是电容器生命周期的第一个地方，电容器经过精心制造以实现低漏电流。需要注意不损坏或阻碍介电层。

2、第二阶段是存储。电容器需要存放在适当的温度下。温度不当会影响电容器电解液，从而进一步降低氧化层质量。确保在低于最大值的适当环境温度下操作电容器。

3、在第三阶段，将电容焊接在板上时，焊接温度是一个关键因素。因为对于电解电容来说，焊接温度可以变得足够高，超过电容的沸点。焊接温度会影响引脚上的介电层并削弱氧化层，从而导致高漏电流. 为了克服这个问题，每个电容器都附带一个数据表，制造商在其中提供安全的焊接温度额定值和最长暴露时间。为了各个电容器的安全操作，需要注意这些额定值。这也适用于表面贴装器件 (SMD) 电容器，回流焊或波峰焊的峰值温度不应超过最大允许额定值。

4、由于电容器的电压是一个重要因素，电容器电压不应超过额定电压。

5、平衡串联电容器。电容器串联是一个平衡漏电流的复杂工作。这是由于漏电流不平衡造成的电压分压和电容器之间的分流。每个电容器的分压电压可能不同，并且特定电容器两端的电压可能超过额定电压并且电容器开始发生故障。

为了克服这种情况，在单个电容器两端增加了两个高阻值电阻，以减少泄漏电流。在下图中，显示了平衡技术，其中两个串联电容器使用高阻值电阻器进行平衡。

通过使用平衡技术，可以控制受漏电流影响的电压差。

总结

简单来说，由于电容中间介质不可能绝对不导电，所以当电容器通直流电压时，电容的两端会存在电流，我们称之为该电流为漏电流。

影响电容器漏电流的因素有很多，在平时制作和使用电容器过程中要尤为注意，以便延长电容的使用寿命。