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    3. 愛迪電容

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      如何理解電容器的靜電容量

      如何理解電容器的靜電容量

      • 分類:技術文章
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-11-13 11:35
      • 訪問量:0

      【概要描述】在這種“多層”結構中,由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質層非常薄,電極面積A得以大大增加,因此電容量C會隨著因子N(介質層數)的增加和介質層厚度t’的減小而增大。這里A’指的是交迭電極的重合面積。

      如何理解電容器的靜電容量

      【概要描述】在這種“多層”結構中,由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質層非常薄,電極面積A得以大大增加,因此電容量C會隨著因子N(介質層數)的增加和介質層厚度t’的減小而增大。這里A’指的是交迭電極的重合面積。

      • 分類:技術文章
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-11-13 11:35
      • 訪問量:0
      詳情

      A.電容量

        電容器的基本特性是能夠儲存電荷(Q),而Q值與電容量(C)和外加電壓(U)成正比。

        Q = CU

        因此充電電流被定義為:

        = dQ/dt = CdU/dt

        當外加在電容器上的電壓為1伏特,充電電流為1安培,充電時間為1秒時,我們將電容量定義為1法拉。

        C = Q/U = 庫侖/伏特 = 法拉

        由于法拉是一個很大的測量單位,在實際使用中很難達到,因此通常采用的是法拉的分數,即:

        皮法(pF) = 10-12F

        納法(nF) = 10-9F

        微法(mF)= 10-6F

       

      B.電容量影響因素

        對于任何給定的電壓,單層電容器的電容量正比于器件的幾何尺寸和介電常數:

        C = KA/f(t)

        K = 介電常數

        A = 電極面積

        t = 介質層厚度

        f = 換算因子

        在英制單位體系中,f = 4.452,尺寸A和t的單位用英寸,電容量用皮法表示。單層電容器為例,電極面積1.0×1.0″,介質層厚度0.56″,介電常數2500,

        C = 2500(1.0)(1.0)/4.452(0.56)= 10027 pF

        如果采用公制體系,換算因子f = 11.31,尺寸單位改為cm,

        C = 2500(2.54)(2.54)/11.31(0.1422)= 10028 pF

        正如前面討論的電容量與幾何尺寸關系,增大電極面積和減小介質層厚度均可獲得更大的電容量。然而,對于單層電容器來說,無休止地增大電極面積或減小介質層厚度是不切實際的。因此,平行陣列迭片電容器的概念被提出,用以制造具有更大比體積電容的完整器件,如下圖所示。

      01

        在這種“多層”結構中,由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質層非常薄,電極面積A得以大大增加,因此電容量C會隨著因子N(介質層數)的增加和介質層厚度t’的減小而增大。這里A’指的是交迭電極的重合面積。

        C = KA’N/4.452(t’)

        以前在1.0×1.0×0.56″的單片電容器上所獲得的容量,現在如果采用相同的介質材料,以厚度為0.001″的30層介質相迭加成尺寸僅為0.050×0.040×0.040″的多層元件即可獲得(這里重合電極面積A’為0.030×0.020″)。

        C = 2500(0.030)(0.020)30/4.452(0.01)= 10107 pF

        上面的實例表明在多層結構電容器尺寸相對于單層電容器小700倍的情況下仍能提供相同的電容量。因此通過優化幾何尺寸,選擇有很高介電常數和良好電性能(能在形成薄層結構后保持良好的絕緣電阻和介質強度)的介質材料即可設計和制造出具有最大電容量體積系數的元件。

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