性能逆天的這種電容，你見(jiàn)過(guò)嗎？

作者：一博科技高速先生成員 孫小兵

我們都知道，理想狀態(tài)下電容的阻抗是隨頻率的增加而逐漸減小的。但在實(shí)際運(yùn)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(dāng)頻率上升到一個(gè)特定值后電容的阻抗將不再減小，反而是逐漸增加的趨勢(shì)變化。這個(gè)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(xiàn)容性特征，在諧振頻率之后，電容器將呈現(xiàn)感性特征。

實(shí)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(guò)其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)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(jié)構(gòu)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(zhì)，貫通電極與接地電極交互層疊，從而形成類(lèi)似于穿心電容器的結(jié)構(gòu)。貫通電極的少量殘留電感可以起到類(lèi)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(lián)連接狀態(tài)，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(duì)比。單從兩種電容自身的特性來(lái)看，它們的電容量相同，因此在低頻范圍內(nèi)特性相同。但二端子電容器損耗最低點(diǎn)在10MHz頻點(diǎn)附件，在頻率超過(guò)10MHz后性能便開(kāi)始下降。而三端子電容器在超過(guò)30MHz后才出現(xiàn)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(yōu)勢(shì)一：低ESL。由于三端子電容存在兩個(gè)貫通電極和兩個(gè)地極，電流通過(guò)電容的距離較短，并且可以有4個(gè)電流濾波通路，這種結(jié)構(gòu)使得三端子電容的ESL較低，自諧振頻率點(diǎn)更高，且高頻衰減特性更好。同時(shí)通過(guò)加粗、縮短高頻電路路徑可實(shí)現(xiàn)更低的ESL特性。

優(yōu)勢(shì)二：減少電容數(shù)量。使用低ESL電容器，可維持與二端子電容器相同功能。同時(shí)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(gè)0.1uF普通電容的阻抗曲線(xiàn)，青色是單個(gè)1uF普通電容的阻抗曲線(xiàn)，綠色是單個(gè)1uF的三端子電容的阻抗曲線(xiàn)，藍(lán)色是10個(gè)0.1uF的普通電容的阻抗曲線(xiàn)，可以看到單個(gè)1uF的三端子電容和10個(gè)0.1uF的普通電容在低頻段和高頻段的阻抗特性曲線(xiàn)是一樣的。這說(shuō)明使用三端子電容可以替換更多數(shù)量的二端子電容并達(dá)到相同的濾波效果。

這里也告訴大家一個(gè)好消息，村田已開(kāi)發(fā)出了汽車(chē)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(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)。相信在不久的將來(lái)就能面向市場(chǎng)運(yùn)用。