如何理解贴片陶瓷电容器的Q值 和ESR:
N+ Z7 i% z+ U) l0 W3 a( x 評估高頻貼片電容器的一個重要性能指標是品質因素Q，或者是與其相關的等效串聯電阻% M" Y3 B! S7 z% [e（ESR）。本公司除了提供性能卓越的射頻RF 元器件外，還致力於為客戶提供精確和完整的性3 y) i" F! zB能資料。為了達到這個目標，這篇文章裏我們詳細的討論Q和ESR的測量方法和理解。2 _3 P9 K1 N+ P$ @$ M7 I理論上，一個“完美”的電容器應該表現為ESR為零歐姆、純容抗性的無阻抗元件。不論$ H$ ~3 d6 d* l6 m/ B/ p何種頻率，電流通過電容時都會比電壓提前正好90度的相位。* d p&Z7 P, \" @) v8 m實際上，電容是不完美的，會或多或少存在一定值的ESR。一個特定電容的ESR隨著頻率# i% ]: R* z. w8 x的變化而變化，並且是有等式關係的。這是由於ESR的來源是導電電極結構的特性和絕緣介質1 F" E2 Y# y% }的結構特性。為了模型化分析，把ESR當成單個的串聯寄生元。過去，所有的電容參數都是在2 @4 u5 G( b4 ^0 V% r- T1MHz的標準頻率下測得，但當今是一個更高頻的世界，1MHz的條件是遠遠不夠的。一個性能/ yV9 \) bd" D/ u優秀的高頻電容給出的典型參數值應該為：200MHz ，ESR＝0.04Ω；900MHz， ESR＝0.10Ω；! d" r- e" [3 e) p" J$ d2000MHz，ESR＝0.13Ω。&n, m" v) s, [, N$ Q- w8 w: |Q值是一個無量綱數，數值上等於電容的電抗除以寄生電阻（ESR）。Q 值隨頻率變化而有5 H3 p) T- ^" Q3 Wr很大的變化，這是由於電抗和電阻都隨著頻率而變。頻率或者容量的改變會使電抗有著非常大&f" p$ `0 y# }2 H" B# I% E5 ^9 y的變化，因此Q值也會跟著發生很大的變化。從公式一和二上可以體現出來：3 e3 N/ @, q+ w6 R公式一：|Z| = 1 / ( 2πf C)/ S6 n. _1 p: ]# @2 W7 g5 W其中，|Z|為電抗的絕對值，單位Ω；f為頻率，單位Hz；C為容量，單位元F。! A+ n8 {4 r$ m3 R公式二：Q = |Z| / ESR9 Y2 f2 E0 O" S% }2 k4 rT, D其中，Q代表“品質因素”，無量綱；|Z|為電抗的絕對值，單位Ω；ESR為等效串聯電阻， L! _4 ~5 K7 R3 e% AR單位Ω。+ X( @4 X/ ]&G! o$ E% u3 q用從向量網路分析器收集而得的S參數去推導ESR是不可信的。主要原因是這個資料的精3 [. t6 z. {8 `# ]度受限於網路分析器在50Ω系統中的精度（典型的± 0.05 dB測量精度在電容低到±0.01 dB. {8 F# T3 l0 C低損耗區是精度不足的）。同樣，用LCR儀錶去測量高Q器件的Q和ESR也是不可信的。這是- R8 ]s. E. p# R8 p( C! I由於當元件的Q 值非常高時，LCR 儀錶不能正確地分辨出非常小的電阻（R）和非常大的電抗L&a" s! @+ C（Z）。因此，高Q電容器的ESR和Q的測量方法，一般使用作為行業標準的諧振線路測試法。2 i0 l" v+ i9 ^U" @ J2 |這種測試方法作為在射頻RF上測量Q和ESR 的行業標準而長期存在。因為該方法依賴於. N8 |/ Q" o* }, j% r信號發生器的頻率精確度（該頻率可以非常精確的測量），所以該資料的採樣方式是十分精確&U% `, D0 L j1 ^的。現代的電容ESR非常之小，以至於這個測量方法的精度也只能達到接近±10%。但不管如% u+ k&S8 q4 t4 Z* E8 Xr9 O e何，這仍然是目前最精確的在射頻RF方面有效測量Q和ESR的方法。0 v" Q0 Y6 \8 X7 j, J( S+ y" E測試方式：8 t- ?: o/ f$ w" [ 頻率發生器 電腦 毫伏表" Y* W) E. j( [: m9 v2 j" Y 同軸諧振器2 T6 x2 z) T) L9 Y F$ t$ I5 W! L- w2 Q5 s4 K如何理解贴片陶瓷电容器的介質強度8 h. J/ v: V# ]$ \7 { 介質強度表徵的是介質材料承受高強度電場作用而不被電擊穿的能力，通常用伏特/密爾( p1 Y* u Q" Z. T3 g/ F0 l. i# F（V/mil）或伏特/釐米（V/cm）表示。" M. O- ` x, w! ]5 r當外電場強度達到某一臨界值時，材料晶體點陣中的電子克服電荷恢復力的束縛並出現場( S2 l! s G. J, P" H致電子發射，產生出足夠多的自由電子相互碰撞導致雪崩效應，進而導致突發擊穿電流擊穿介6 A$ o. r" Z9 f! t6 S C7 y# m質，使其失效。除此之外，介質失效還有另一種模式，高壓負荷下產生的熱量會使介質材料的+ z7 J1 ~/ A&Y0 P0 O5 J8 Zo電阻率降低到某一程度，如果在這個程度上延續足夠長的時間，將會在介質最薄弱的部位上產2 O: G* E4 c2 Z3 a. i1 C: B生漏電流。這種模式與溫度密切相關，介質強度隨溫度提高而下降。" o- S0 @) R* n+ }8 m任何絕緣體的本征介質強度都會因為材料微結構中物理缺陷的存在而出現下降，而且和絕: G9 P H8 [- g! H6 e緣電阻一樣，介質強度也與幾何尺寸密切相關。由於材料體積增大會導致缺陷隨機出現的概率" j# w. V" B+ G9 X增大，因此介質強度反比於介質層厚度，如下圖所示。. T" B8 I5 I! A G! C# X類似地，介質強度反比於片式電容器內部電極層數和其物理尺寸。! L% D3 F) y$ c_2 B: E. X s基於以上考慮，進行片式電容器留邊量設計時需要確保在使用過程中和在進行耐壓測試（一8 ]: O1 Z: Bs BF2 n般為其工作電壓的2.5倍）時，不發生擊穿失效。
ESR值就是等效串联电阻阻值。
ESL值等效串联电感值。
这两个值是描述电容的两重要参数－阻抗、感抗。
也是形成容抗的基础。
ESR值越低越好，电容又不是电阻，干吗要阻抗（不想要但一定会存在）。
电容的ESR是指电容的等效串联电阻或阻抗。一般而言，我们应该选择ESR小店电容。在不同的电容类别中，电解电容的ESR通常最大，钽电容次之，陶瓷电容最佳。当然，即使是电解电容中，也分普通电解电容和低ESR的电解电容。用在开关电源输出滤波的应该采用低ESR的电解电容。在维修中，如果用普通电解电容替换低ESR的电解电容，开关电源可能短时间能工作，但是寿命肯定不长。
理想的电容，是没有电阻的。但是实际上，任何电容都有电阻，这个电阻值和电容的材料、结构有关系。在开关电源技术之前，普遍采用线性电源，电源电路都工作在低频直流状态，通过滤波整流电路把交流转换成直流。在低频直流电源中，电容的容量对滤波效果起决定作用，电容的串联阻抗作用可以忽略。但是低频电源效率低，体积大的缺点非常明显。
理想的电容，是没有电阻的。但是实际上，任何电容都有电阻，这个电阻值和电容的材料、结构有关系。在开关电源技术之前，普遍采用线性电源（现在经常使用的LDO，就属于这种技术），电源电路都工作在低频直流状态，通过滤波整流电路把交流转换成直流。在低频直流电源中，电容的容量对滤波效果起决定作用，电容的串联阻抗作用可以忽略。 但是低频电源效率低，体积大的缺点非常明显。后来发展了开关电源技术，大大地提高了电源的转换效率，也减小了电源的体积。开关电源的工作频率越高，电源的体积也可以越小。开关电源的工作频率从几十KHz到几MHz不等。在开关电源中，电容的ESR直接影响电容的效果，它比电容的容量还重要（事实上，我们所说的电容容量一般都是在120Hz下测量的值，当工作频率提高时，电容容量会急剧降低，甚至根本不能启动电容的作用）。一般而言，我们应该选择ESR小店电容。 在不同的电容类别中，电解电容的ESR通常最大，钽电容次之，陶瓷电容最佳。当然，即使是电解电容中，也分普通电解电容和低ESR的电解电容。用在开关电源输出滤波的应该采用低ESR的电解电容。在维修中，如果用普通电解电容替换低ESR的电解电容，开关电源可能短时间能工作，但是寿命肯定不长。弄不好，电容很快因为损耗太大而爆裂甚至爆炸，所以更换电容应该小心。同样容量同样耐压的电解电容，体积大的往往ESR小。同样容量不同耐压的电解电容，耐压高度往往ESR小。同样耐压同样容量的电容，105度比85度的ESR要小。当然，这也不是绝对的，对于同一厂家同一系列的电解电容，基本上成立。
什么是瓷片电容？瓷片电容是一种用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器
通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、旁路的电容器及垫整电容器，按容量分为可调堦的可变电容器及和容量固定的固定电容器
瓷片电容按频率分为高频瓷片电容和低频瓷片电容
高频瓷片电容体积小、稳定性高、高频特性好、损耗小（tgδ瓷片电容有什么特点呢？高频电容，容量小；频率高；损耗小；工作稳定
低频电容，体积小；容量大；耐电压高；价格低
瓷片电容的作用瓷片电容MLCC(1类)微型化，高频化，超低损耗，低ESR，高稳定，高耐压，高绝缘，高可靠，无极性，低容值，低成本，耐高温，主要应用于高频电路中
瓷片电容MLCC(2类)微型化，高比容，中高压，无极性，高可靠，耐高温，低ESR，低成本
主要应用于中，低频电路中作隔直，耦合，旁路和滤波等电容器使用
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例如两颗功耗同样是70W的CPU，前者电压是3.3V，后者电压是1.8V。那么，前者的电流就是I=P/U=70W/3.3V大约在21.2A左右。而后者的电流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A，达到了前者的183%。那么就会产生比以往更高的涟波电压（理想的输出直流电压应该是一条水平线，而涟波电压则是水平线上的波峰和波谷）。
相同的涟波电压，对低电压电路的影响比在高电压情况下更大。例如对于3.3V的CPU而言，0.2V涟波电压占比例很小，对于1.8V的CPU而言，一样是0.2V的涟波电压，所占的比例就容易造成数字电路的判断失误。
ESR值与涟波电压的关系 ： V=R（ESR）×I。
公式中的V表示涟波电压，R表示电容的ESR，I表示电流。
当然 除了ESR值；电容的电容.温度特性；.损耗角的正切（TAN），相当无功功率和有功功率的比值，这个值跟电容的品质及发热量有关，这个值越小电容性能越好。.漏电流值：无论绝缘体有多大，总会有细微的电流漏过电容，这个值则代表具体漏过的多少电流。也很重要。
ESR，是Equivalent Series Resistance三个单词的缩写，翻译过来就是“等效串联电阻”。 ESR的出现导致电容的行为背离了原始的定义。ESR是等效“串联”电阻，意味着，将两个电容串联，会增大这个数值，而并联则会减少之。
ESR是高频电解电容里面最重要的性能参数，很多电容供应商都强调“LOW ESR”这一性能特征，也就是ESR值很小的意思。由于现在电子技术的发展，供应给硬件的电压正呈现越来越低的趋势，例如FPGA、DSP、RAM系列的供电电压都是很低，有的电路电 压小于2V，相比以前动辄3、4V的电压要低得多。
扩展资料：
从理论上来说，如果电容的性能近乎于完美，那么它自身是不会造成能量损失的。但是实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，各种原因导致电容变得不“完美”。这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串连在一起，所以就起了个名字叫做“等效串连电阻”。
从电解电容器的生产工艺上考虑，电解液的电阻是铝电解电容器等效串联电阻(ESR)的主要部分。多数铝电解电容器生产厂商是不给出ESR数据的 主要原因主要是：相对于其它介质的电容器，铝电解电容器的ESR显得太大。如1μF/16V的普通铝电解电容器，其ESR一般在20Ω左右100μF的 铝电解电容器，其ESR也是在1.5~2Ω之间。
参考资料：百度百科-ESR
1、电容的esr是指电容的等效串联电阻或阻抗。理想的电容是没有电阻的，但是实际上任何电容都有电阻，这个电阻值和电容的材料、结构有关系。由esr引发的电路故障通常很难检测，而且esr的影响也很容易在设计过程中被忽视。在仿真的时候如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为串联一个小电阻来模拟esr的影响，通常钽电容的esr通常都在100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的esr甚至会高达数欧姆。
2、在开关电源中电容的esr直接影响电容的效果，它比电容的容量还重要，事实上电容容量一般都是在120hz下测量的值，当工作频率提高时电容容量会急剧降低，甚至根本不能启动电容的作用。
3、一般而言应该选择esr小店电容。
在不同的电容类别中电解电容的esr通常最大，钽电容次之，陶瓷电容最佳。即使是电解电容中也分普通电解电容和低esr的电解电容。同样容量同样耐压的电解电容，体积大的往往esr小。同样容量不同耐压的电解电容，耐压高度往往esr小。同样耐压同样容量的电容，105度比85度的esr要小。
4、可以把实际电容简单等效为一个理想电容跟一个电阻的串联。这个等效串联电阻会降低电容的瞬时充放电能力，对电容的性能有不利影响，越小越好，但是通常esr越小电容就越贵。
5、电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示。损耗角越大，电容器的损耗越大，损耗角大的电容不适于高频情况下工作。散逸因数存在于所有电容器中，此参数愈低愈好。但铝电解电容此参数比较高。
