Capacitors הם מרכיבים בסיסיים כמעט בכל מעגלים אלקטרוניים, לשמש כמאגרי אנרגיה זמניים המספקים חשמל חלק, סינון רעש, ומכוון מעגלים resonant ביצועים ואמינות שלהם תלויים מאוד בהתנהגות של החומר הדיאלקטרי המיוכל בין אלקטרודות שלהם.בין הפרמטרים הקריטיים ביותר כי ביצועים דה קפיטור הוא אובדן חשמלי, במיוחד כאשר תדרי הפעלה מטפסים לתוך מגה-הרץ וטווח הג'יגה-אטים אחרים, כלומר, כלומר, תכונות אלקטרו-חשמליות, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, יעילות גבוהה של תדרים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, תכונות מהירות-אוויריות, כלומר, כמו גם יעילות גבוהה יותר, כמו גם יעילות גבוהה יותר, כמו גם של מערכות שידורית, כמו גם יעילות גבוהה יותר, כלומר, כלומר, כמו גם יעילות גבוהה, כמו גם יעילות גבוהה של תדרים, כמו גם של תדרים, כלומר, עבור מערכות תקשורת.

הבנה של אובדן דיאלקטרי

אובדן דיאלקטרי, אשר לעתים קרובות בא לידי ביטוי גורם הניתוק (DF) או אובדן טנגנטי (tan ⁇ ), מדמה את האנרגיה מתפזרת כמו חום בתוך חומר דיאלקטרי כאשר הוא נתון לשדה חשמלי משתנה.אובדן אנרגיה זה עולה כי התהליכים של dielectric של הקצוץ לא יהיו מיידיים לחלוטין; הם מכים את המתח החל, ויוצרים שלב בין הנוכחי לבין זה הוא פחות מ 90 מעלות צלזיוס של כוח אמיתי, לעומת זאת, כלומר, הוא מייצג רקמות, כמו גם בשלב זה של כוח אמיתי של שינוי אמיתי של שינוי אמיתי, הוא רק בשלב זה, הוא רקמות, עם זאת, כמו גם בשלב זה, עם זאת, כמו גם כן, הוא רקורד זה, הוא רקורד בצורה אידיאלי של אובדן בפועל, על ידי ירידה בפועל, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, על ידי ירידה משמעותית יותר מאשר בשלב זה, על ידי ירידה בפועל, עם זאת, עם זאת, עם זאת, על ידי ירידה משמעותית של שינוי של פחות משקף של אובדן בפועל, על ידי ירידה בפועל, על ידי ירידה בפועל, על ידי ירידה בפועל, על ידי ירידה בפועל, על ידי ירידה בפועל, על ידי ירידה בפועל, על

האובדן מוגדר כיחס של החלק הדמיוני לחלק האמיתי של ההיתר המורכב: טנ ⁇ = ε' / ε'.It מספק מדד ישיר של כמה אנרגיה אבודה לכל מחזור. ⁇ שיזוף נמוך יותר מציין דיאלקטרי יעיל יותר.לדוגמה, קפקאים קרמיקה באיכות גבוהה בשימוש ביישומים RF עשויים להיות בעלי ערכים טעונים מתחת ל 0.001, בעוד שאלקטרוליטיים יכולים להיות יותר יעילים או יותר לשימוש ⁇ .

הפיזיקה של אובדן דיאלקטרי: פולש ורגיעה

כדי להבין מדוע אובדן דיאלקטרי עולה עם תדירות, יש לבחון את מנגנוני הקיטוב המיקרוסקופיים בתוך חומר דיאלקטרי. כאשר שדה חשמלי מוחל, האשמות בתוך השינוי הדיאלקטרי מעט מעמדות שיווי המשקל שלהם, יצירת רגעים של פולופולציה.הקוטב המקרוסקופי הוא הסכום הווקטורי של הפוליולים המושרה הללו.

  • (FLT:0) קוטב אווירון (Electronicקוטב) 1:1 – עקירת עננים אלקטרונים ביחס לגרעין האטומי, שהוא מהיר מאוד (זמן אחראי על סדר 10-15 שניות) ותורם מעט מאוד לאובדן אפילו בתדרים גבוהים מאוד.
  • (FLT:0) ,Ionicקוטב (FLT:1) – עקירת בצלים בליטיש קריסטל איטוני, עם זמני תגובה בסביבות 10-13 שניות, עדיין מהיר אך יכול להציג ספיגה בטווח אינפרא אדום.
  • (FLT:0) אורנטימנט (diקוטב) קוטב 1 (Doltization) - ההתחדשות של dipoles מולקולריים קבועים, כגון פולימרים קוטביים (למשל, PET, PVC) למנגנון זה יש זמני מנוחה ארוכים יחסית (מיקרו שניות למילימטרים) והוא המקור העיקרי של אובדן דיאלקטרי בפולימרים רבים ונוזלים בתדרי RF.
  • (FLT:0) Interfacial (טעון שטח) קוטביזציה 1 (FLT: הצטברות של ספקים בתשלום חינם בממשקים בתוך החומר (למשל, גבולות דגנים, ממשקים אלקטרודה-דיאלקטריים) מנגנון זה שולט בתדרים נמוכים (below 1 kHz) ומוביל להפסדים משמעותיים בעת המתנהלת.

זמן הרגיעה ועלייה בתדירות

לכל מנגנון קיטוב יש זמן הרפיה אופייני ⁇ , אשר הוא הזמן הנדרש עבור dipoles או חיובים לחזור שיווי משקל לאחר השדה מוסר. כאשר תקופת שדה AC (1/f) הוא הרבה יותר מאשר ⁇ (כלומר, תדירות נמוכה), ה dipoles יכול בקלות לעקוב אחר השדה, ואת הקיטוב הוא בשלב עם השדה - הפסדים הם מינימליים כמו תדירות ותדירות גבוהה, כלומר, כלומר, ירידה של זמן לא ניתן לנבאת (אוט) על ידי ירידה של זמן 1D).

תדירות - אובדן מכניזם

דיאלקטרי מרגיע

כפי שתואר לעיל, דיאלקטרי הרפיה היא המנגנון העיקרי של אובדן חומרים עם רגעים קבועים דיפול.בפרקטיקה, דיאלקטריות הנדסיות רבות מציג הפצה רחבה של זמני הרפיה ולא קבוע זמן אחד, בשל וריאציות בסביבות מקומיות.זה תוצאות שיא הפסד המשתרע על פני טווח של תדרים. לדוגמה, ב PHz (עדיין לא קבוע חד פעמי), סרט קפיטלטה, הפסדים בדרך כלל גבוה יותר של 1 קפיטור אחד, הוא נמוך יותר, כלומר, כלומר, ברזולוציה גבוהה יותר של זמן, כלומר, הוא גבוה יותר, כלומר, כלומר, ב -1, ב- 1 קפירית, כלומר, כלומר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 קפירטור אחד, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 לחץ דם גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 ואילך, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 ואילך, ב- 1 גבוה יותר, לדוגמה, ב- 1 גבוה יותר, לדוגמה, ב- 1 לחץ דם גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 גבוה יותר, ב- 1 קפירטור.

סליחות

בתדרים גבוהים מאוד (microwave and Beyond), מנגנוני קיטוב אלקטרוניים יכולים להציג ספיגה חוזרת.ב קריסטלים ionic, את הרטטים של lattice (phonons) עם השדה החשמלי בתדרים אינפרא אדום, לייצר שיאים ספיגה חזקים. מעברים אלקטרוניים במכשירים סמי-מוליכים למחצה או אינסטלטורים יכולים לגרום גם לאובדן בתדרים אופטיים.

אובדן התנהגות

דיאלקטריים אינם אינסולטורים מושלמים; הם תמיד מחזיקים כמה מוליכות חשמל עקרונית.ההתנהגות הזו תורמת רכיב אובדן כי גדל עם תדירות כי זרם ההתנהלות הוא בשלב עם המתח החל. אובדן מוליכות ניתנת על ידי ⁇ / ⁇ 0, שבו ⁇ = 2 ⁇ f. עם זאת, הפסדים התנהגות נמוכה, יכול לשלוט אם דיאלקטרי יש שליטה גבוה התנהגות אלקטרוליטית (למשל, אפילו קיבולת גבוהה של 1 אלקטרו-מאלית, אם זהה, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, עם תדרים, עם ⁇ / ⁇ = 2.

שיקולים חומריים עבור Capacitors High-Frequency Capacitors

חומרים דיאלקטריים שונים מפגינים פרופילים שונים של אובדן תלות בתדרים שונים, בחירת החומר הנכון עבור טווח תדר נתון הוא קריטי לשמירה על יעילות capacitor.

Capacitors Ceramic Capacitors

Class 1 דיאלקטריות קרמיקה (למשל, C0G /NP0) מבוססות על חומרים כמו titanates עם ניסוחים מבוקרים הדוקים.Hz יש מאוד נמוך אובדן שיזוף (0.001 או פחות) ומציגות היתרים יציבים על תדר רחב טווח עד כמה GHz.הקוטב שלהם הוא בעיקר ionic ואלקטרוניקה, עם אוריינטציה מינימלית או אינטרקליזציה, מה שהופך אותם אידיאליים עבור כוח RF, אבל לא מתאים באופן משמעותי, כמו XVate גבוה, אבל גם כן, 2.

סרטים Capacitors

capacitors סרטים משתמשים dielectrics פולימר כגון פוליסטר (PET), פוליפרופילן (PP), פוליפנולן sulfide (PPS), ופוליטטרהפלור (PTFE) סרט פוליפרופילן קפקאים הם במיוחד עבור יישומים גבוהים ב- ⁇ AC כי PP הוא לא קוטבי עם אוריינטציה נמוכה מאוד, וכתוצאה מכך הפסד נמוך מאוד (R2 נשאר גבוה) עם עלייה גבוהה מאוד של ⁇ גבוה יותר, 000 הוא גבוה יותר, 000, 000, 000 הוא עדיין גבוה מאוד, 000.

Capacitors אלקטרוליטי

אלומיניום וטסטלום אלקטרוליטיים capacitors להסתמך על שכבת תחמוצת כמו dielectric, אבל הבנייה שלהם כוללת אלקטרוליט מוליכים המציגה התנגדות סדרה משמעותית אפקטים קיטוב נמוך ⁇ אלקטרוליגנטים יש יותר אובדן טנגנטינים (0.1-0.3) והם מוגבלים לתדרים מתחת ל -100 kHz.Tantalum capacitors יש מעט יותר גבוה ביצועים מאשר אלקטרו-אלומיניום, אבל עדיין לא יכול להתמודד עם סוגים של קרמיקה.

השפעה על Capacitor Efficiency ו ביצועי מחזור

אכזבות כוח וההתמדה

אובדן דיאלקטרי מתבטא כחום שנוצר בתוך ה- capacitor, אשר מפחית את היעילות הכוללת של המעגל ויכול לגרום לעלייה בטמפרטורה מזיקה.הכוח מתפזר ב capaciacitor בשל אובדן דיאלקטרי ניתן על ידי P = V2 ⁇ C ⁇ , שבו V הוא מתח RMS, ⁇ הוא התדירות הזווית הזווית, C הוא ה- capaciance, ו- t הוא אובדן חום זההעוצמה חמורה (כמו ⁇ ) אם זההכוח קבוע הוא 10 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

איכות (Q) ו- ESR

ביצועי Capacitor בתדרים גבוהים מאופיין לעתים קרובות על ידי גורם איכות Q = 1 / tan ⁇ ואת סידרה המקבילה התנגדות (ESR) ESR כולל תרומות של אובדן דיאלקטרי, התנגדות אלקטרודה, והתנגדות להוביל. אובדן דיאלקטרי הוא בדרך כלל המרכיב הדומיננטי בעצימות באיכות גבוהה; עבור אלקטרוליטיקה, ההתנגדות אלקטרוליטית עשוי לשלוט על נמוך (הפסד גבוה) כלומר, כמו מחיצת טמפרטורה דיגיטלית פחות או יותר, כמו לחץ דם גבוה יותר, ירידה גבוהה יותר, ירידה גבוהה יותר.

אסטרטגיות למזער אובדן דיאלקטרי

בחירה חומרית

הדרך היעילה ביותר להפחית אובדן דיאלקטרי בתדרים גבוהים היא לבחור חומר דיאלקטרי עם אובדן נמוך מטבעו טנט בתדירות התפעולית תדרים עד כמה מאות MHz, polypropylene Film capacitors הם מצוינים.עבור תדרים מעל 1 GHz, C0G / NP0 קרמיקה רב-שכבת (MLs) הם העדיפו.

עיצוב וגאומטריה אופטימיזציה

גיאומטריה Capacitor משפיעה על חלוקת השדה החשמלי ובכך הלחץ הדיאלקטרי היעיל.הפחתת עובי dielectric מוריד את מתח המתח, אשר יכול להפחית הפסדים אם החומר יש תגובה לא לינארית (כגון קרמיקה ferroelectric) שימוש בשכבות מרובות במקביל (כמו ב MLCC) מקטין את צפיפות הנוכחית לשכבה ויכול להוריד את ESR הכולל, בנוסף, צורה של חיבורים קיבוליים וכיסוי פנים רחב יותר, למנוע הפסדים מסופיים אחרים.

ניהול ארס

מכיוון שאובדן דיאלקטרי מייצר חום, ניהול תרמי יעיל הוא הכרחי כדי לשמור על ביצועים. Capacitors צריך להיות ממוקם מחוץ רכיבים חמים, האוויר או קירור נוזלי עשוי להיות נדרש במגברי RF בעוצמה גבוהה. כמה עיצובים גבוהים ציפוי קיבולטור לשלב כיור חום מתכת או להשתמש substrates מוליכים תרמי.

מסקנה

ההשפעה של תדירות על אובדן דיאלקטרי היא היבט בסיסי של טכנולוגיית capacitor המשפיעה ישירות על היעילות והאמינות של מעגלים אלקטרוניים.על ידי הבנת הפיזיקה של קיטוב, הרפיה, והפסדי התנהגות, מהנדסים יכולים לקבל החלטות מושכלות על חומרים דיאלקטריים וסוגי קיבול עבור טווחי תדר ספציפיים.המפתחים לצמצום חומרים רציניים רק כדי להפחית את ההשפעות של ניהול קרמיקה הם בחירת חומרים עם גורמי נית נמוכה בתדירות התפעולית, כמו גם את ההשפעה של תרופות מהירות גבוהה יותר, כמו גם כדי להפחית את רמת תפקוד מכנית גבוהה יותר, כמו גם לחץ דם גבוה יותר, כמו גם לחץ דם גבוה יותר, כמו גם לחץ דם גבוה יותר, כמו גם כדי להפחית את ההשפעות של תרופות נוגדות גבוהה יותר, כמו לחץ דם גבוה יותר, כדי להפחית את רמת לחץ דם גבוה יותר, כמו גם לחץ דם גבוה יותר, כמו גם לחץ דם גבוה יותר, כמו גם לחץ דם גבוה יותר, כדי להפחית את ההשפעות של מערכות לחץ דם גבוה יותר, כדי להפחית את ההשפעות של מערכות לחץ דם גבוה יותר, כמו לחץ דם גבוה יותר של תרופות נוגדות לחץ דם גבוה יותר, כמו טיפול תרופתי כדי להפחית את ההשפעות של מערכות לחץ דם גבוה יותר, כדי להפחית את רמת לחץ דם גבוה יותר, כדי להפחית את ההשפעות של מערכות לחץ דם גבוה

לקריאה נוספת על תורת הרגיעה דיאלקטרית, מתייחסת ל-FLT:0 (Down Reductionation FLT:1) בוויקיפדיה.מדריך מקיף ל- capacitor לבחירה עבור יישומים גבוהים ניתן למצוא ב-FLT:2Kemet's White PaperFLT:3 בנוסף, המאמר FLT:4PSMA:5 על בחירת קפילאי עבור מהפך גבוה כוח מספק תובנות שונות.