本文就电容器的阻抗@@大小@@@@|Z|和@@等价串联电阻@@(ESR)的频率特性@@@@进行阐述@@。通过了解电容器的频率特性@@@@@@@@，可对诸如电源线消除噪音能力和@@抑制电压波动能力进行判断@@，可以说是设计回路时@@不可或@@缺的重要参数@@。此处对频率特性@@中的阻抗@@大小@@@@|Z|和@@ESR进行说明@@。
1.电容器的频率特性@@@@@@
如假设角频率为@@ω，电容器的静电容量为@@C，则@@理想状态下电容器@@(图@@1)的阻抗@@Z可用公式@@@@
(1)表示@@。
图@@1.理想电容器@@
由公式@@@@(1)可看出@@，阻抗大小@@|Z|如图@@@@2所示@@，与频率呈反比趋势減少@@。由于理想电容器@@中无损耗@@，故等价串联电阻@@(ESR)为零@@。
图@@2.理想电容器@@的频率特性@@@@@@@@
但@@实际电容器@@@@(图@@3)中除有容量成分@@Ｃ外@@，还有因电介质或@@电极损耗产生的电阻@@（ESR）及@@电极或@@导线产生的寄生电感@@(ESL)。因此@@，|Z|的频率特性@@@@如图@@@@@@4所示@@呈@@V字型@@（部分电容器可能会变为@@U字型@@）曲线@@，ESR也显示出与损耗值相应的频率特性@@@@@@。
图@@3.实际电容器@@
图@@4.实际电容器@@的@@|Z|/ESR频率特性@@(例@@)
|Z|和@@ESR变为图@@@@4曲线@@的原因如下@@。
低频率范围@@：低频率范围@@的@@|Z|与理想电容器@@相同@@，都与频率呈反比趋势减少@@。ESR值也显示出与电介质分极延迟产生的介质损耗相应的特性@@。
共振点附近@@：频率升高@@，则@@|Z|将受寄生电感或@@电极的比电阻等产生的@@ESR影响@@，偏离理想电容器@@@@（红色虚线@@），显示最小值@@。|Z|为最小值时@@的频率称为自振频率@@，此时@@@@|Z|=ESR。若大于自振频率@@，则@@188足彩外@@围@@app 特性由电容器转变为电感@@，|Z|转而增加@@。低于自振频率的范围称作容性领域@@，反之则@@称作感性领域@@。
ESR除了受介电损耗的影响@@@@@@，还受电极自身抵抗行程的损耗影响@@@@。
高频范围@@：共振点以上的高频率范围中的@@|Z|的特性由寄生电感@@(L)决定@@。高频范围@@的@@|Z|可由公式@@@@@@(2)近似得出@@，与频率成正比趋势增加@@。
ESR逐渐表现出电极趋肤效应及@@接近效应的影响@@@@@@。
以上为实际电容器@@的@@频率特性@@@@@@。重要的是@@，频率越高@@，就越不能忽视寄生成分@@ESR或@@ESL的影响@@@@。随着电容器在高频领域的应用越来越多@@，ESR和@@ESL与静电容量值一样@@，成为表示@@电容器性能的重要参数@@。
2.各种电容器的@@频率特性@@@@@@
以上就电容器寄生成分@@ESR、ESL对频率特性@@的巨大影响@@进行了说明@@。电容器种类@@不同@@，则@@寄生成分也会有所不同@@。接下来对不同种类@@电容器频率特性@@的区别进行说明@@@@。
图@@5表示@@静电容量@@10uF各种电容器的@@|Z|及@@ESR的频率特性@@@@。除薄膜电容器以外@@@@，全是@@SMD型电容器@@。
图@@5.各种电容器的@@|Z|/ESR频率特性@@
图@@5所示@@电容器的静电容量值均为@@10uF，因此@@频率不足@@1kHz的容量范围@@|Z|均为同等值@@。但@@1kHz以上时@@@@，铝电解电容器或@@钽电解电容器的@@|Z|比多层陶瓷电容器或@@薄膜电容器大@@，这是因为铝电解电容器或@@钽电解电容器的@@电解质材料的比电阻升高@@，导致@@ESR增大@@。薄膜电容器或@@多层陶瓷电容器的@@电极中使用@@了金属材料@@，因此@@ESR很低@@。
多层陶瓷电容器和@@引脚型薄膜电容器在共振点附近@@的特性基本相同@@，但@@多层陶瓷电容器的@@自振频率高@@，感应范围的@@|Z|则@@较低@@。这是由于引脚型薄膜电容器中只有引脚线部分的电感增大@@了@@。
由以上结果可以得出@@，SMD型的多层陶瓷电容器在较宽的频率范围内阻抗都很低@@@@，也最适于高频用途@@。
3.多层陶瓷电容器的@@频率特性@@@@
多层陶瓷电容器可按原材料及@@形状分为很多种类@@@@。下面就这些因素对频率特性@@的影响@@@@进行说明@@@@。
(1)关于@@ESR
处于容性领域的@@ESR由电介质材料产生的介质损耗决定@@@@。Class2(种类@@2)中的高介质率材料因使用@@强电介质@@，故有@@ESR增大@@的@@倾向@@。Class１(种类@@1)的温度补偿材料因使用@@一般电介质@@，因此@@介质损耗非常小@@，ESR数值也很小@@。
共振点附近@@到感性领域的高频领域中的@@ESR除受电极材料的比电阻率@@、电极形状@@（厚度@@、长度@@、宽度@@）、叠层数影响@@外@@@@，还受趋肤效应或@@接近效应的影响@@@@@@。电极材料多使用@@@@Ni，但@@低损耗型电容器@@中@@，有时@@也会选用比电阻率低的@@Cu作为电极材料@@。
(2)关于@@ESL
多层陶瓷电容器的@@ESL极易受内部电极结构影响@@@@。设内部电极大小的长度@@为@@l、宽度@@为@@w、厚为@@d时@@，根据@@F.W.Grover，电极电感@@ESL可用公式@@@@(3)表示@@。
由此@@公式@@可得知@@，电容器的电极越短@@，越宽@@，越厚@@，则@@ESL越小@@。
图@@6表示@@各尺寸多层陶瓷电容器的@@额定容量与自振频率的关系@@。相同容量@@，尺寸越小@@@@，自振频率越高@@@@，则@@ESL越小@@。由此@@，可以说长度@@@@l较短的小型电容器@@适用于高频领域@@。
图@@6.各尺寸额定容量值与自振频率的关系@@
图@@7为长度@@@@l缩短@@，宽度@@w增大@@的@@LW逆转型电容器@@@@。由图@@@@8的频率特性@@@@可知@@，即使容量相同@@，LW逆转型电容器@@@@的阻抗@@低于一般电容器@@，特性优良@@。使用@@LW逆转型电容器@@@@，即使数量少于一般电容器@@，也可获得同等性能@@，通过减少@@188足彩外@@围@@app 数量可以降低成本@@，缩减实装面积@@。
图@@7.LW逆转型电容器@@@@的外@@观@@
图@@8.LW逆转型电容器@@@@与通用品的@@|Z|/ESR
4.获得频率特性@@数据的方法@@
频率特性@@数据可通过阻抗分析仪或@@矢量网@@络分析仪获取@@。最近@@，也可在各元器件厂商的@@Web网@@站中确认@@。
图@@9为村田提供的设计辅助工具@@@@"SimSurfing"的图@@像@@。可通过选取型号和@@希望确认的项目@@，显示特性@@。还可下载@@SPICE网@@络清单或@@@@S2P数据作为模拟用数据@@。方便大家灵活运用到各种电子@@回路设计中去@@。
图@@9.设计辅助工具@@"SimSurfing"图@@例@@@@
至@@SimSurfing