探讨一下电容的高频特性

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：

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。

 

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：

在上面的表达式中，直流电流起源于电导Ge=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：

Ge=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Re， 

所以一个高频电容的等效电路如下图所示：
 

进一步电容器的阻抗表达式可以详细表达如下：

所以电容的阻抗绝对值和频率的关系如下图所示：
 

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