-
显卡电容介绍
<
/p>
作为
DIY
玩家，我们在关注一款显卡时
，通常特别在意显卡的核心、显存、频率规格、散热
器、价格等等，这些配件和参数都很
直观、也很容易理解。可相当一部分人会忽略显卡的做
工、用料，因为这两方面是相对来
说的，主观成分比较多，而且与显卡的性能无关。
很多时候媒
体在报道一款显卡的时候，
也没有更多的形容词来描述，
说来说
去也就是
“
做工扎
实、不惜工本、用料
豪华等
”
，那么什么样的显卡才叫做工扎实、用料豪华呢？这个
显然没有
跑
3DMark
统计分数那么
简单，
一般来说做工主要针对显卡的
PCB
设计，
而用料则是反映
PCB
上电
容、电感等元件。
很多厂商都会采
用
NV/ATI
提供的公版
PCB
，公版的做工自然无需怀疑，至于非公版就需要
仔细审查，
到底是为了强化功能而开发、
还是为了降低成本而开发？当各家的
PCB
完全相同
时，
那么
PCB
上的元件用料好坏就非常重要了，
< br>看似不起眼的电容成为了大家所关注的对象，
也成为一些厂商划分档次、或者说是
缩水的重要手段！
于是在报道显卡
时，电容的规格、品牌和特点成为重点介绍对象，但由于电容的特殊性，很
多人包括编辑
都缺乏了解，很多网站在介绍显卡的用料时都存在一些不懂装懂、模棱两可或
者说是误导
读者的行为！比如通常所说的固态电容、电解电容、铝壳电容、贴片电容其实说
的是同一
种电容（是不是很惊讶？）
当然也
有些稍微懂电容知识的网友，往往会在文章评论中争得面红耳赤，结果证明大家都是
半瓶
水，只知其一不知其二。为此，笔者特意搜集了很多有关电容的资料，并且咨询了业内
相
关专业人士，组织了本文供广大网友参考，帮助大家更深层次的了解显卡在生产制造中不
为人知的秘密
……
几年前行业内有一
句话非常流行：
“
做显卡就是玩显存！
”
这是因为显存对显卡的性能影响非
常大，而且高速显存的成本
不低，通过显存来划分档次、加强超频的做法非常流行。如今主
流
GDDR3
显存的速度已经接近极限，当大家都使用了
1.0
ns
显存之时，通过显存来体现差异
化的做法已然过时。
就拿时下最流行的
8600
系列显卡来，采用
P401
公版设计的显卡大都标配
1.0ns
显存颗粒，规
格都是
256MB 128Bit
，默认频率在理论
的
2000MHz
左右。那么不同厂商的显卡究竟有什么差
异呢？难道仅仅是一个商标而已？仔细观察下面的图片，您就可以发现一些不同之处了：
虽然这么多品牌都采用了完全相同的公版
PCB
，但用料方面还是有差异的，除了散热器可以
随便更
换之外，原来电容也可以有很多种组合方式。
对于显卡厂商来
说，
无论采用公版
PCB
还是自行研发
的非公版
PCB
，
一旦方案确定下来那
么
PCB
的成本就是个固定值，
另外<
/p>
GPU
和显存这两大核心部件并不受厂商控制，
< br>只有电容可以
“
随意
”
更改。所以大家可以看到不同厂商的显卡，电容并不相同。而且同一厂商不同型号、
不同批次出货的显卡用料不尽相同，有些可能是采购方面的原因，而有些则是为了降低成本
刻意缩水！
对于显卡
本身来说，
80%
的成本都用来采购
G
PU
、显存和散热器，电容虽然在显卡成本中所
占比例不多
（中端显卡大概几十块钱）
，
但是弹性却非
常大，
您可能不知道不同电容之间的成
本差距可以达到十倍以上
！通过降低电容档次可以将几颗显存的成本节省出来！这在如今显
卡业微利时代来说，对
于显卡厂商有不小的诱惑力，因此缩水电容便成为降低显卡成本的重
要手段，也是划分不
同型号档次的重要方法之一。
接下来就从了解基础知识开始，带大家进入电容的世界！
“
这显卡用的是高档铝壳电容，肯
定比电解
电容好
”
，
“
这是贴片电容，比固态电容还要强！
”
当您被某些网站或者
JS
忽悠得晕
头转向的时候，有没有想过其
实他们也是外行？正所谓外行人看热闹，内行人看笑话，这种
说法虽然很可笑，但是你听
不出来，因为你不了解电容。
出现这些说法的主要原因是电容
的种类实在太多了，而且分类方式往往会交叉重叠，很容易
很混淆是非黑白。因此这里首
先对电脑配件常用的电容进行系统的分类，以正视听！
●
什么叫电容？
电容就是两块导体中间夹着一块绝缘体构成的电
子元件，就像汉堡一样。电容是电子设备中
最基础也是最重要的元件之一。电容的产量占
全球电子元器件产品（其它的还有电阻、电感
等）中的
40%<
/p>
以上。基本上所有的电子设备，小到闪盘、数码相机，大到航天飞机、火箭中都
可以见到它的身影。作为一种最基本的电子元器件，电容对于电子设备来说就象食品对于人
一样不可缺少。
电容虽小却是一个国家工业技
术能力的完全体现，
尤其是高档电容所代表的是本国精密加工、
化工、材料、基础研究的水平。日本和美国是电容设计研究能力最强的两个国家，其高档产
品的设计制造要求甚至不亚于
CPU
！
当大家听到“某显卡使用了日系某某高档电容”这样的话时，不要感到奇怪，因为人
家的技
术就是牛。我国大陆以及台湾地区的电容产量不低，但其质量和性能与美日电容相
比还有很
大的距离，所以国产电容往往只能用在中低端产品之上。
● 电容的用途十分广泛：
1<
/p>
．隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。
2
．旁路（去耦）
：为交流电路中某些并联的元件提供
低阻抗通路。
3
．耦合：作为两个电
路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路
4
．滤波：这个对板电脑配件而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。
< br>
5
．温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来
的影响，而进行补偿，改善电路的稳定
性。
< br>6
．计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。
7
．调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机
、收音机、电视机。
8
．整流：在预
定的时间开或者关闭半导体开关元件。
9
．储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯、加热设备、
UPS<
/p>
等等。
●
电
容的分类
电容就是两块导体（阳极
和阴极）中间夹着一块绝缘体（介质）构成的电子元件，由于其结
构的特殊性，所以分类
方式也有好多种，通常按照介质、阳极、阴极和工艺这四种分类方式，
而且各种分类方式
互相交叉重叠，可以说比较混乱：
上表是一个简单的、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。
比如说常
见的直立电容几乎都是铝电解电容，所谓的固态电容和液态电容都属于铝电解电容
的一种
。固态电容是按照阴极材料区分的，主要是有机半导体和高分子聚合物这两种，其阳
极材
料还是铝。
接下来就为大家详细介绍各种电容的特性及优缺点。
接上页的分类表，开始详细介绍各类电容的特性和优缺点。首先按照介质的不同分为无机电
容、有机电容和电解电容三大类：
●无机介质电容器：
无机电容主要有
陶瓷电容和云母电容，其基本结构就是在陶瓷片或者云母片的两面电镀金属
材料比如银，
电脑配件中陶瓷电容很常见。
陶瓷电容性质非常稳定、高频性
能很好、无极性、耐压、耐热、低阻抗、体积小，综合性能
好因此使用非常广泛，它可以
应用在
GHz
级别的超高频器件上，比如军用雷达、电磁干扰发
射器等精密仪器，当然
CPU
、
GPU
、
Chipset
表面也只能使用陶瓷电容。
电容的电路符号揭示了其基本构造
电容的分类很复杂，以上只罗列了板卡中常见的一些类型
CPU
背
面、
GPU
表面和
GPU
四周
PCB
上的小颗粒都是陶瓷电容
陶瓷电容之所以如此普及，
这是因为能够在超高频率
下正常工作的也只有陶瓷电容。
所以我们可以看到，
在主板
CPU
插
槽四周
/
背面，显卡
GPU
四周
/
背面，还有内存、显存、芯片组、
PCI-E
插槽等，凡是高频器
件周围都会有密密麻麻的陶瓷电容！
数字供电主要依靠高性能的多层陶瓷电容
但是，陶瓷电容的价格比较昂贵，而且容量有限，
因此不适合作为供电模块的滤波电
容。不过近年来随着技术的发展，高档数字供电主控芯片
也可以使用大量多层陶瓷电容，
这可以让抗干扰能力、稳定性和转换效率都得到大幅提高！
●有机介质电容器：
薄膜电容就是典型的有机电容，音箱、收录机上很常见：
常见的薄膜电容
< br>薄膜电容的基本构造就是
2
层聚丙乙烯塑料和
2
层金属箔膜交替夹杂然后捆绑而成。这种电容
的
介质为高分子有机物，所以统称为有机电容，其特点与陶瓷电容类似，无极性、无感、高
频特性好、体积小、耐压，但也同样存在容量不大、成本较高的缺点，另外它的介质是有机
物，因此耐高温能力一般。
●电解电容器：
电介质的材料除了无机物就是有机物，为什么还会单独分出一个电解电容来呢？这是因为无
机电容和有机电容的绝缘材料在生产时就已确定，比如陶瓷、云母、塑料等。而电解电容的
绝缘材料是在生产时通过化学反应生成的，比如铝片浸泡酸性溶液（电解液）通过电化学腐
蚀之后，电容两极的有效表面积成倍增加，再加上电解液和金属之间的介质氧化膜非常薄，
因此容量可以做到很大！虽然电解电容的介质也是无机物，但它与无机电容还是有本质区别
的。
电解电容
的阳极为金属箔，
阴极一般是电解液，
介质为金属氧化物
由于
主板、
显卡等
产品使
用的基本都是电解电容，因此这是我们要讲的重点。大家熟悉的铝电容、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。
大大小小的电解电容
首先让我们了解一下电解电容的性能特点，
这样我们才能清楚为什么主
板、显卡以及几乎所有的计算机设备里面都使用到了电解电容：
电解电容特点一：
单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容
大几十到数百倍。
电解电容特点二：
额定的容量可以做到非常大，大型电解电容可以做到几万
μf
甚
至几
f
（但
不能和多电层电容相比）<
/p>
。
电解电容特点三：
< br>价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工
业材料，
比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本
相对比
较低。
目前，新型的电解电容发展的非常快，某些产品的性能
已达到无机电容器的水准，电解电容
正在替换某些无机和有机介质电容器。电解电容的使
用范围相当广泛，例如通讯产品，数码
产品，汽车上音响、发动机、
ABS
、
GPS
、电子喷油系统以
及几乎所有的家用电器。由于技
术的进步，
如今在小型化要求较
高的军用电子对抗设备中也开始广泛使用电解电容。
基本上，
有
电源的设备都会使用到电解电容，它价格便宜，使用在几百上千元的主板、显卡上是再合
适不过了。
电解电容成本低，但是它的结构却非常复杂的，通
过阳极和阴极的不同可以划分为好多种，
接下来就专门介绍板卡设备常用的几种电解电容
。
电解电容的分类，传统的方法都是按阳极的材质分，比如铝
、钽、铌等金属，其中铌电容很
少见，板卡上最常用的还是铝电容和钽电容，相信很多人
都比较耳熟。
● 铝电解电容
各种电解电容的外观差异很大，但不管贴片工艺还是直插式
（后文会
有详细介绍）
，或者有塑
料表皮的“包皮电容”，只要它们的阳
极材质是铝，那么肯定就是铝电解电容。但是很多人
可能受到误导以为只有“包皮电容”
才是电解电容。总的来说，电容的封装方式和电容的品
质本身并无直接联系，电解电容的
性能只取决于具体型号。由于铝电解电容又可以分为好多
种，因此其特性会在后文中详加
介绍。
● 钽电解电容
阳极使用金属钽的话，
就是通常所说的钽电容，
很
多人看到这种黄豆状的小电容就会惊呼
“
这
个显卡做工真不错！
”
的确如此，因为之前只有高端显卡才
会不惜成本使用钽电容。
都是
“
铝壳
”
，一个贴
片一个插件，一个固态一个液态
都是
“
包皮
”
插件式，一个固态一个液态
X800
时代
ATI
就大量使用钽电容（左图黑条状）为核心
/
显存供电；从
X1800
时代开始，
ATI
在核心
/
显存供电部分使用了多层陶瓷电容，
钽电容
（右
图黄豆状）
用来给附加功能芯片供电。
NVIDIA 8800
系列显卡的供电部分所用电容为铝固态电容和钽电容的组合。
8800GTS
和
< br>HD2600XT
也使用了钽电容和铝固态电容的搭配
钽电解电容的体积很小，都使用贴片式安装，其外壳一般用树
脂封装。但要注意的是，钽电
容的阳极是钽，阴极也是电解质，因此钽电容也属于很多人
所瞧不起的
“
电解电容
”
，关键是
电解电容这个分类太大了！
需要提及的是，铝电解电容和钽电解电容不是由封装形式决定的。像上图中的黑色与黄色小
方块，通常我们认为其是钽电解电容，但实际其阳极也有可能是铝，也就是说它们也有可能
是铝电容而不是钽电容。
以往传统的看法是钽
电容性能比铝电容好，因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二
钽，它的介电能力
（
ε
）比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况
下，钽电
容的体积能比铝电容做得更小。再加上钽的性质比较稳定，所以通常认为钽电容
性能比铝电
容好。
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。
因为不同的阴极和不同
的阳极可以组合成不同种类的电解电容，
其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于
电解质的不同，性能可以差距很大，总之阳
极对于电容性能的影响远远小于阴极。
电解电容的阳极有很多种，
但常见的只有金
属铝和金
属钽，而阴极是电解质，其成分非常复杂，不同的电解质对电容的性能影响非常
大，成本也
有天壤之别，所以需要重点介绍！
●电解液（铝
-
电解液电容）
电解液是最传统的电解质，电解液是由
GAMMA
丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质经过加热得到
的。我们所见到的普通意义上的
铝电解电容的阴极，都是这种电解液。
使用电解液做阴极有不
少好处。首先在于液体与介质的接触面积较大，这样对提升电容量有
帮助（动辄
1500
μ
f
）
。其次是使用电解液耐高温能力不错，可使用
SMT
< br>工艺，同时耐压性也
比较强。此外，使用电解液做阴极的电解电容，当介质被击穿
之后，只要击穿电流不持续，
那么电容能够自愈（金属氧化物可以自动生成）
。
但电解液电容也有其不足之处。首先是在高温
环境下容易挥发、渗漏，对寿命和稳定性影响
很大，在高温高压下电解液还有可能瞬间汽
化，体积增大引起爆炸（就是我们常说的爆浆）
；
其次是电解液
所采用的离子导电法其导电率很低，只有
0.01S/CM
（电
导率，欧姆的倒数）
，这
造成电容的
E
SR
值（等效串联电阻，阻抗）特别高。
阳极为铝、阴极为电解液的电容，其正式名称是铝电解液电容，因为有液体存在，所以被称
< br>为“液态”电容，因为太过常见所以被称为“普通”电解电容。接下来的电容就不“普通”
了，也全都是“固态”电容。
●
二氧化锰（钽
-
二氧化锰电解电容）
二氧化锰通常是钽电容所使用的阴极材料，所以那些黑条或者黄豆状钽电容的正式名称是
“钽
-
二氧化锰电解电容”，它不存在
电解液，当然属于“固态”电容。
固体二氧化锰的传导方式为
电子导电，
导电率是电解液离子导电的十倍
（
< br>0.1S/CM
）
，
所以
ESR
比电解液低。
一般来说钽
-
二氧化锰电解电容比铝电解液电容好得多，
同时固
体电解质也没有
泄露或爆浆的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好，
能耐的瞬间温度在
500
度左右。
< br>二
氧化锰的缺点在于在极性接反的情况下容易产生高温，在高温环境下释放出氧气
，同时五氧
化二钽介质层发生晶质变化，变脆产生裂缝，氧气沿着裂缝和钽粉混合发生剧
烈爆炸！另外
二氧化锰阴极材料的价格也比较贵。
传统上认为钽电容比铝电容性能好
主
要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝
电解液电容的表现。如果把铝电解液
电容的阴极更换为二氧化锰，那么它的性能其实也能提
升不少。
钽
-
二氧化锰电解电容按照特性来说，
其应用方式介于陶瓷电容和直立电容之间，
因为它的体
积只是略大于陶瓷电容，但容量却要大很多几乎快赶上直立铝电解电容了，因此在一些必须
使用大电容、但却体积有限的地方，一般都会使用钽电容。比如板卡
P
CB
背面、散热器下面
都不允许使用直立电容，而钽电容则正好
合适。
●TCNQ（铝
-
有机半导体电解电容）
TCNQ
（四氰基对醌二甲烷）
是一种有机半导体，
它和金属结
合后能生成金属有机络合盐。
TCNQ
的用途非常广泛，在电容
方面的应用，是在
90
年代中后期才出现的，它的出现代表着电
解电
容技术革命的开始。
TCNQ<
/p>
是一种有机半导体，
因此使用
TCNQ<
/p>
的电容也叫做有机半导体电容，
例如早期的三洋
< br>OSCON
产品。
TCNQ
的出
现，使电解电容的性能可以直接挑战传统陶瓷电容霸占的很多领域，电解电
容的工作频率
由以前的
20KHz
直接上升到了
1M
Hz
。
TCNQ
的出现，使过去按照阳
极划分电解电
容性能的方法也过时了。
因为即使是阳极为铝的铝
电解电容，
如果使用了
TCNQ
作为阴
极材质
的话，其性能足以和传统钽
-
二
氧化锰电容相提并论。
TCNQ
的导电方式也是电子导电，其导
电率为
1S/CM
，
< br>是电解液的
100
倍，二氧化锰的
10
倍。
使用
TCNQ
作为阴极的有机半导体电容，
其性能很稳定，成本
相对较低。不过它的热阻性能不好，其熔解温度只有
230-240
摄氏度，所
以有机半导体电容一般很少用
SMT
贴片工艺制造，因为无法通过高温波峰焊工艺，所以我们
看到的有机半导体
电容基本都是插件式安装的。
TCNQ
还有一个不足之处就是对
环境的污染。
由于
TCNQ
是一种氰化
物，在高温时容易挥发出剧毒的氰气，因此在生产和使用中会有限制。
总的来说，
TCNQ
让传统铝电解电容重获新生，性能
、稳定性都获得提高，也让大家意识到在
直立电容当中，
“固体
”电容就是比“液体”电容好。
但由于
TCNQ
有毒而且无法使用
SMT
全
自
动焊接工艺，因此使用率越来越低，被性能更好的固体聚合物所代替！
如果说
TCNQ
是电解电容革命的开始，那么革命成功
的主角当属
PPY
（聚吡咯）以及
PE
DT
这
类固体聚合物导体。
● 固体聚合物导体（铝
-
固体聚合物
导体电容）
70
年代末人们发现，使
用搀杂法可以获得优良的导电聚合物材料，从而引发了一场聚合物导
体的技术革命。
1985
年，日本首次开发了聚吡咯膜（
P
PY
）
，如果使用复合法的话，可以使其
导电率达到铜和银的水平，但它又不是金属而相当于工程塑料，附着性比金属好，同时价格
也比铜和银低很多，此外，在受力情况下，其导电率还会产生变化（其特性很像人的神经系
< br>统）
。这无疑是电容研发者梦寐以求的阴极材质。
2000
年，两位美国科学家和一位日本科学家因为发明了大规模制
造
PPY
聚吡咯膜的方法，从
而分享了
当年的诺贝尔化学奖，
固体聚合物导体的重要性可见一斑！
聚吡
咯的用途非常广泛，
从隐形战斗机到人工手，以及显示器和电池、电容等等。聚吡咯的研
发实力，可以反映出一
个国家的化工水平，我国西安交通大学和成都电子科技大学在这方
面比较突出。
曾经名噪一时的高端
铝电解液电容
——
红宝石
MCZ
所有电解电容都不容许将极性接反
四颗紫皮电容就是铝
-TCNQ
电解电容