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作者：一博科技高速先生成員 孫小兵 我們都知道，理想狀態下電容的阻抗是隨頻率的增加而逐漸減小的。但在實際運用中，由于電容器存在等效電感（ESL）以及在電路板上存在一定的安裝電感，當頻率上升到一個特定值后電容的阻抗將不再減小，反而是逐漸增加的趨勢變化。這個特定頻率就是電容的自諧振頻率。在諧振頻率之前，電容器呈現容性特征，在諧振頻率之后，電容器將呈現感性特征。 實際電容的特性阻抗表示公式為： 寄生電感存在，影響了電容器在高頻段的濾波特性。而三端子電容可以通過其獨特的結構優勢從而改善寄生電感的影響，從而使得電容器在高頻段的濾波特性得到改善。 三端子片狀多層陶瓷電容器的結構如下圖所示。在電容器的兩頭為貫通電極，兩邊接地，每層中間為電介質，貫通電極與接地電極交互層疊，從而形成類似于穿心電容器的結構。貫通電極的少量殘留電感可以起到類似于T型濾波器的電感作用，因此可減小寄生電感的影響。此外，由于接地端連接距離較短，因此該部分的電感也非常微小。并且，由于接地端連接兩端，因此呈并聯連接狀態，電感也將降低一半。 以下是三端子電容的原理圖封裝和C0603型及C0402型封裝。其中1、3引腳為貫通電極，可以作為電源端，2、4引腳為GND電極。 下圖是普通二端子陶瓷電容和三端子陶瓷電容的插入損耗性能對比。單從兩種電容自身的特性來看，它們的電容量相同，因此在低頻范圍內特性相同。但二端子電容器損耗最低點在10MHz頻點附件，在頻率超過10MHz后性能便開始下降。而三端子電容器在超過30MHz后才出現性能下降。故三端子電容器的高頻特性更好，有效濾波的頻帶范圍更寬泛，適用于需要去除高頻噪聲干擾的case。 三端子電容優勢一：低ESL。由于三端子電容存在兩個貫通電極和兩個地極，電流通過電容的距離較短，并且可以有4個電流濾波通路，這種結構使得三端子電容的ESL較低，自諧振頻率點更高，且高頻衰減特性更好。同時通過加粗、縮短高頻電路路徑可實現更低的ESL特性。 優勢二：減少電容數量。使用低ESL電容器，可維持與二端子電容器相同功能。同時可以得到更好的高頻特性。如下圖幾種電容特性阻抗圖，紅色是單個0.1uF普通電容的阻抗曲線，青色是單個1uF普通電容的阻抗曲線，綠色是單個1uF的三端子電容的阻抗曲線，藍色是10個0.1uF的普通電容的阻抗曲線，可以看到單個1uF的三端子電容和10個0.1uF的普通電容在低頻段和高頻段的阻抗特性曲線是一樣的。這說明使用三端子電容可以替換更多數量的二端子電容并達到相同的濾波效果。 這里也告訴大家一個好消息，村田已開發出了汽車用1005M（C0402）尺寸電容器中的4.3μF超大靜電容量3端子多層陶瓷電容器“NFM15HC435D0E3”，并且已經開始量產。相信在不久的將來就能面向市場運用。 |
