A.電容量

  電容器的基本特性是能夠儲存電荷(Q)，而Q值與電容量(C)和外加電壓(U)成正比。

  Q = CU

  因此充電電流被定義為：

  = dQ/dt = CdU/dt

  當外加在電容器上的電壓為1伏特，充電電流為1安培，充電時間為1秒時，我們將電容量定義為1法拉。

  C = Q/U = 庫侖/伏特 = 法拉

  由于法拉是一個很大的測量單位，在實際使用中很難達到，因此通常采用的是法拉的分數(shù)，即：

  皮法(pF) = 10^-12F

  納法(nF) = 10^-9F

  微法(mF)= 10^-6F

B.電容量影響因素

  對于任何給定的電壓，單層電容器的電容量正比于器件的幾何尺寸和介電常數(shù)：

  C = KA/f(t)

  K = 介電常數(shù)

  A = 電極面積

  t = 介質(zhì)層厚度

  f = 換算因子

  在英制單位體系中，f = 4.452，尺寸A和t的單位用英寸，電容量用皮法表示。單層電容器為例，電極面積1.0×1.0″，介質(zhì)層厚度0.56″，介電常數(shù)2500，

  C = 2500(1.0)(1.0)/4.452(0.56)= 10027 pF

  如果采用公制體系，換算因子f = 11.31，尺寸單位改為cm，

  C = 2500(2.54)(2.54)/11.31(0.1422)= 10028 pF

  正如前面討論的電容量與幾何尺寸關(guān)系，增大電極面積和減小介質(zhì)層厚度均可獲得更大的電容量。然而，對于單層電容器來說，無休止地增大電極面積或減小介質(zhì)層厚度是不切實際的。因此，平行陣列迭片電容器的概念被提出，用以制造具有更大比體積電容的完整器件，如下圖所示。

  在這種“多層”結(jié)構(gòu)中，由于多層電極的平行排列以及在相對電極間的介質(zhì)層非常薄，電極面積A得以大大增加，因此電容量C會隨著因子N(介質(zhì)層數(shù))的增加和介質(zhì)層厚度t’的減小而增大。這里A’指的是交迭電極的重合面積。

  C = KA’N/4.452(t’)

  以前在1.0×1.0×0.56″的單片電容器上所獲得的容量，現(xiàn)在如果采用相同的介質(zhì)材料，以厚度為0.001″的30層介質(zhì)相迭加成尺寸僅為0.050×0.040×0.040″的多層元件即可獲得(這里重合電極面積A’為0.030×0.020″)。

  C = 2500(0.030)(0.020)30/4.452(0.01)= 10107 pF

  上面的實例表明在多層結(jié)構(gòu)電容器尺寸相對于單層電容器小700倍的情況下仍能提供相同的電容量。因此通過優(yōu)化幾何尺寸，選擇有很高介電常數(shù)和良好電性能(能在形成薄層結(jié)構(gòu)后保持良好的絕緣電阻和介質(zhì)強度)的介質(zhì)材料即可設計和制造出具有最大電容量體積系數(shù)的元件。