電容器基礎觀念
Take-away: 電容 器容值,和 「導體的幾何形狀」,「周圍的介電材料」相關。 電力線起於正電荷,終止於負電荷。 金屬互相越靠近,電容越大。 Maxwell電容矩陣有負號,SPICE電容矩陣沒有負號。 Maxwell電容矩陣、SPICE電容矩陣可互相轉換,GroundNet需定義清楚。 -----Start 電容器 杯子裝水 咖啡杯、馬克杯、大水桶,「容器幾何形狀」決定裝水大小。 但要給水龍頭,容器才有水儲存。 電容器裝電能 電容器C的大小取決於「導體的幾何形狀」,「周圍的介電材料」。 但要給電壓差在導體上,電容器才有電能儲存。 例如任意兩塊金屬靠近,但金屬不互相碰一起。 此兩塊金屬之間就能形成一個電容器,能存放電能(就像杯子能放水)。 C=Q/dV 兩塊金屬間給電壓差dV,感應出的電荷量Q,就是電容值大小。 將抽象能量具現化的秘訣就是「電力線起於正電荷,終止於負電荷」。 如下,畫出兩導體之間的電力線、正電荷、負電荷。 任意兩塊金屬之間都有電容器,有刻意設計和非刻意設計。 數量級 ●不刻意設計的Cap ~ pF 如信號pad/via寄生的Cap,兩訊號線之間的Cap, 50ohm傳輸線的對地容值Cap per inch 3pF。 ●刻意或不刻意設計PCB/PKG/DIE上的Cap ~ nF 如on-die cap, PCB/PKG Power Ground Plane Cap。 ●刻意設計的電容器元件Cap ~ uF 如MLCC, DIP cap。 NOTE: 電容 器容值,和 「導體的幾何形狀」,「周圍的介電材料」相關。 NOTE: 電力線起於正電荷,終止於負電荷。 平行板電容器 C = epsilon*A/d epsilon為金屬周圍介電材料 A為平行板面積 d為平行板之間距離 透過公式,再次驗證C的大小和幾何形狀(A&d)相關。 此公式帶給我們重要觀念,當兩個金屬板靠很近(d很小),電容器C越大。 電容器廠商,為了提高容值,就會研究如何精進製程,讓兩個金屬越近越好。 反過來,兩條信號線AB之間也有電容器,儘管不是刻意設計的。 但能量/訊號會透過電容器在