芯片電(diàn)容——單層陶瓷電(diàn)容器具(jù)有(yǒu)尺寸小(xiǎo)、厚度薄,等效串聯電(diàn)阻低、損耗低等優點,它的頻率特性好,應用(yòng)頻率可(kě)達數千兆赫茲,适用(yòng)于小(xiǎo)型、微波的場合,可(kě)用(yòng)于微波集成電(diàn)路中(zhōng),起到隔直流、RF旁路、濾波、調諧等作(zuò)用(yòng)。
芯片電(diàn)容的頻率特性是指電(diàn)容器電(diàn)容量等參數随頻率變化的關系,因此電(diàn)容器在高頻下工(gōng)作(zuò)時,随着工(gōng)作(zuò)效率的升高,由于絕緣介質(zhì)介電(diàn)系數減小(xiǎo),電(diàn)容量将會減小(xiǎo),而損耗将增大,并且會影響電(diàn)容器的分(fēn)布參數,逐漸會呈現感性。芯片電(diàn)容的頻率特性,假設角頻率為(wèi)ω,電(diàn)容器的靜電(diàn)容量為(wèi)C,則理(lǐ)想狀态下電(diàn)容器(1)的阻抗Z可(kě)用(yòng)公(gōng)式①表示:
①XC=1/(ω×C)=1/(2×π×f×C)
由公(gōng)式①可(kě)看出,阻抗大小(xiǎo)|Z|如(2)所示,與頻率呈反比趨勢減少。由于理(lǐ)想電(diàn)容器中(zhōng)無損耗,故等效串聯電(diàn)阻(ESR)為(wèi)零。
但實際電(diàn)容器(2)中(zhōng)除有(yǒu)容量成分(fēn)C外,還有(yǒu)因電(diàn)介質(zhì)或電(diàn)極損耗産(chǎn)生的電(diàn)阻(ESR)及電(diàn)極或導線(xiàn)産(chǎn)生的寄生電(diàn)感(ESL)。因此,|Z|的頻率特性如(4)所示呈V字型(部分(fēn)電(diàn)容器可(kě)能(néng)會變為(wèi)U字型)曲線(xiàn),ESR也顯示出與損耗值相應的頻率特性。
|Z|和ESR變為(wèi)(4)中(zhōng)曲線(xiàn)的原因如下:低頻率範圍的|Z|與理(lǐ)想電(diàn)容器相同,都與頻率呈反比趨勢減少。ESR值也顯示出與電(diàn)介質(zhì)分(fēn)極延遲産(chǎn)生的介質(zhì)損耗相應的特性。而在共振點附近:頻率升高,則|Z|将受寄生電(diàn)感或電(diàn)極的比電(diàn)阻等産(chǎn)生的ESR影響,偏離理(lǐ)想電(diàn)容器(紅色虛線(xiàn)),顯示最小(xiǎo)值。|Z|為(wèi)最小(xiǎo)值時的頻率稱為(wèi)自振頻率,此時|Z|=ESR。若大于自振頻率,則元件特性由電(diàn)容器轉變為(wèi)電(diàn)感,|Z|轉而增加。低于自振頻率的範圍稱作(zuò)容性領域,反之則稱作(zuò)感性領域。
ESR除了受介電(diàn)損耗的影響,還受電(diàn)極自身抵抗行程的損耗影響。高頻範圍:共振點以上的高頻率範圍中(zhōng)的|Z|的特性由寄生電(diàn)感(L)決定。高頻範圍的|Z|可(kě)由(2)中(zhōng)公(gōng)式近似得出。與頻率成正比趨勢增加。ESR逐漸表現出電(diàn)極趨膚效應及接近效應的影響。
以上為(wèi)實際電(diàn)容器的頻率特性。重要的是,頻率越高,越不能(néng)忽視寄生成份ESR或ESL的影響,随着芯片電(diàn)容在高頻領域的應用(yòng)越來越多(duō),ESR和ESL和靜電(diàn)容量一樣,成為(wèi)表示芯片電(diàn)容性能(néng)的重要參數。
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