了解电容的高频特性

电容器

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01 高频电容的作用

在射频领域,贴片式电容的作用非常丰富,可以进行滤波器调谐、阻抗匹配、晶体管有源器件的偏置电路等等,了解电容的高频特性显得非常重要。

02 平行板电容器

当平行板的尺寸大于其间隔时,常规电路分析理论对平行板电容器的电容定义如下:

电容器

其中A代表平板的面积,d代表平板的间隔,ε代表真空电容率,ε=1/4πk。

理想情况下,平板间没有电流。

电容器

03 电容器的阻抗表达式及损耗角正切

在高频时,电介质变得有损耗了(即有传导电流存在)。所以电容器的阻抗表示成电导Ge和电纳ωC 的并联组合:

电容器

在上面的表达式中,直流电流起源于电导G e =σA/d,其中σ是介质的电导率。

目前习惯引入损耗角正切tanΔ,其中tanΔ=σ/ωε,将其带入Ge的表达式中,得到:

G e =σA/d=(ωεA/d)tanΔ=ωCtanΔ。

04高频电容的等效模型

考虑到寄生引线电感L,引线欧姆损耗的串联电阻Rs **,**以及介质损耗电阻R e

所以一个高频电容的等效电路如下图所示:

电容器

进一步电容器的阻抗表达式可以详细表达如下:

电容器

所以电容的阻抗绝对值和频率的关系如下图所示:

电容器

解析:在低频时,其电阻器的阻抗是线性下降,表现为容性特质;

当频率到达一定值时,比如到了GHz时,出现了一个谐振点,使整个电容器的阻抗值达到了最低,通常来讲会出现多个谐振点。

当频率超过谐振点频率之后,由于电感效应的增强,使得整个电阻器的阻抗又继续上升。

审核编辑:刘清

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