查看“︁电容”︁的源代码

{| class="wikitable" style="float:right; width:320px; margin-left:1em;"
|+ style="font-weight:bold; font-size:1.2em;" | 电子元件：电容 (Capacitor)
|-
! 符号
| <math>C</math>
|-
! 国际单位
| 法拉 (Farad, F)
|-
! 核心特性
| 储能、隔直通交、相位滞后
|-
! 频率特性
| 低频呈容性，高频呈感性
|}

== 概述 ==
'''电容'''是一种能够存储电荷的被动电子元件。在电路中，它具有“隔断直流、通过交流”的基本特性。在实际工程（如[[PCB设计]]）中，电容并非理想的物理量，它包含等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）。这些寄生参数共同决定了电容的频率特性曲线。

== 基础物理公式 ==

=== 1. 定义式与单位 ===
电容定义为电荷量 <math>Q</math> 与电压 <math>V</math> 的比值：
<center><math>C = \frac{Q}{V}</math></center>
* '''单位换算'''：<math>1\text{ F} = 10^6 \mu\text{F} = 10^9 \text{ nF} = 10^{12} \text{ pF}</math>。

=== 2. 平行板电容结构式 ===
电容值由其物理几何结构决定：
<center><math>C = \epsilon_0 \epsilon_r \frac{A}{d}</math></center>
其中：
* <math>\epsilon_0</math>：真空介电常数（约 <math>8.854 \times 10^{-12} \text{ F/m}</math>）。
* <math>\epsilon_r</math>：介质的相对介电常数。
* <math>A</math>：极板有效重叠面积。
* <math>d</math>：极板间的电介质厚度。

=== 3. 储能公式 ===
电容中储存的电场能量 <math>E</math> 为：
<center><math>E = \frac{1}{2} C V^2</math></center>

== 阻抗与频率响应公式 ==

=== 1. 容抗 (Capacitive Reactance) ===
电容对交流电的阻碍作用，随频率升高而减小：
<center><math>X_C = \frac{1}{2\pi f C} = \frac{1}{\omega C}</math></center>

=== 2. 寄生感抗 (Inductive Reactance) ===
由于封装、引脚及焊盘存在寄生感量（ESL），电容在高频下会产生感抗：
<center><math>X_L = 2\pi f \cdot L_{ESL} = \omega L_{ESL}</math></center>

=== 3. 复阻抗全模型 (RLC Series Model) ===
实际电容的阻抗模值 <math>|Z|</math> 是 ESR、容抗和感抗的矢量叠加：
<center><math>|Z| = \sqrt{R_{ESR}^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{R_{ESR}^2 + \left(\omega L_{ESL} - \frac{1}{\omega C}\right)^2}</math></center>

== 自谐振频率 (SRF) ==
当电容的容抗等于其寄生感抗（<math>X_C = X_L</math>）时，电路发生谐振，总阻抗达到最低点（仅剩 <math>R_{ESR}</math>）。



=== 1. 谐振计算公式 ===
<center><math>f_0 = \frac{1}{2\pi \sqrt{L_{ESL} \cdot C}}</math></center>

=== 2. 频率分区行为 ===
* '''容性区 (<math>f < f_0</math>)'''：电容表现为储能特性，阻抗随频率降低。
* '''感性区 (<math>f > f_0</math>)'''：由于寄生感量占主导，电容表现为电感特性，阻抗随频率上升，失去去耦作用。

== 品质因数与损耗 ==

=== 1. 品质因数 (Q Factor) ===
衡量电容储能效率与自身损耗的比值：
<center><math>Q = \frac{|X_C|}{R_{ESR}} = \frac{1}{\omega C \cdot R_{ESR}}</math></center>

=== 2. 损耗角正切 (Dissipation Factor, DF) ===
通常写作 <math>\tan \delta</math>，代表电容损耗掉的功率与储存功率之比：
<center><math>\tan \delta = \frac{1}{Q} = \omega C \cdot R_{ESR}</math></center>

== 参见 ==
* [[电源完整性]] (PI)
* [[等效串联电感]] (ESL)
* [[去耦电容]]
* [[阻抗匹配]]

[[Category:电子元件]]
[[Category:电路理论]]