3.5 低ESL的电容

3.5.1 低ESL电容的结构

如图3.2.2所示，在频率低于自谐振点频率f₀时，电容的阻抗几乎呈线性下降，显示出理想的电容特性。在频率高于自谐振点频率f₀时，电容的阻抗几乎呈线性上升，显示出理想的电感特性。因此，为了使电容在高频率范围内呈现低阻抗特性，选择低的ESR和ESL的电容变得很重要。

多层陶瓷电容（MLCC）因优良的频率特性而被广泛使用。然而，在高频率下使用时，它所固有的ESR和ESL将使其达不到理想电容特性。

如图3.5.1所示，MLCC的等效串联电感ESL是由当电流流经内外部电极时产生的磁通量生成的。因此，可以通过改变电极配置，改变电流通路和电流分布来改变等效串联电路^[48]。ESL与封装的对应关系^[49]如表3.5.1所示。

图3.5.1 MLCC中等效串联电感ESL产生原理

表3.5.1 ESL与封装的对应关系

通过改变电极配置来降低电容的等效串联电感ESL，低ESL电容的结构示意图如图3.5.2所示。低ESL电容的外形如图3.5.3所示。

图3.5.2 低ESL电容的结构示意图

图3.5.3 低ESL电容的外形

图3.5.2（a）显示了由于电极宽而短，电容的电感降低，称为长度宽度逆转型电容或LW逆转型电容。根据图3.5.2（a）所示的内部结构，与普通MLCC相比，其内部电极更宽、更短。

在图3.5.2（b）和（c）中，显示了多端子电容，其外部电极增加，相邻电极的极性相反。在图3.5.2（b）和（c）所示的内部结构中，内部电极厚且短，此外，内部电极可以交替和外部电极连接（其外表与电容阵列相似，但是内部电极配置完全不同）。

通过选择这种8端子结构，互感发生在流向相反方向的电流之间，抵消相互的电感，如图3.5.4所示。对于那些电流在相邻电极之间流动的组件，电流环趋向于极小来对抗相反方向的电流。此外，此类电感为并联，实现了整个组件等效串联电感的极小化。假设每个电流的电感是相等的，那么流向两个方向的电流的电感L_part为

因此，随着互感M值变大，L_part则变小。

图3.5.4 互感中电感降低效应

3.5.2 低ESL电容的阻抗频率特性

如图3.5.5所示，对传统MLCC和低ESL电容的阻抗对比（所有电容的尺寸都为1.6mm×0.8mm，电容为1μF）。当频率范围为100MHz时，LW逆转型电容的阻抗降至1/5，多端子电容阻抗降至1/2。与传统的MLCC相比，多端子电容的等效串联电感ESL应小于1/10。

通常，当将电容安装在印制电路板中时，受连接至电容和通孔布局电感（ESL_PCB）的影响很大。此外，受电容等效串联电感ESL的影响也很大。如图3.5.6所示，当多端子电容安装在基片上时，彼此相邻的流向相反方向电流的电感抑制效果影响布局和通孔中的电流，使ESL_PCB的影响减小。

图3.5.5 MLCC和低ESL电容的阻抗对比

图3.5.6 多端子电容的电感抑制效应