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寄生電容一般是指電感,電阻,芯片引腳等在高頻情況下表現出來的電容特性。實際上,一個電阻等效于一個電容,一個電感,和一個電阻的串連,在低頻情況下表現不是很明顯,而在高頻情況下,等效值會增大,不能忽略。在計算中我們要考慮進去。ESL就是等效電感,ESR就是等效電阻。不管是電阻,電容,電感,還是二極管,三極管,MOS管,還有IC,在高頻的情況下我們都要考慮到它們的等效電容值,電感值。
寄生電容形成的原因
1. 勢壘電容:功率半導體中,當N型和P型半導體結合后,由于濃度差導致N型半導體的電子會有部分擴散到P型半導體的空穴中,因此在結合面處的兩側會形成空間電荷區(該空間電荷區形成的電場會阻值擴散運動進行,最終使擴散運動達到平衡);
2. 擴散電容:當外加正向電壓時,靠近耗盡層交界面的非平衡少子濃度高,遠離非平衡少子濃度低,且濃度自高到底逐漸衰減直到0。當外加正向電壓增大時,非平衡少子的濃度增大且濃度梯度也增大,外加電壓減小時,變化相反。該現象中電荷積累和釋放的過程與電容器充放電過程相同,稱為擴散電容。
寄生電容的危害?
(一) 人身效應:如果收音機可變電容器的定片接地而動片不接地,那么,由于動片是與軸焊在一起的,因此當人的手與軸接觸時,就會有一個寄生電容Cn并聯在振蕩回路中(圖4)。Cn可以認為是人體與地球之間填充著鞋底或皮膚(介質)所構成的。這樣,調諧就是在并聯了Cn的情況下進行的。調諧完成后,人的手離開軸,Cn也就沒有了,因而回路又失諧了。這在長(中)波段表現為音量減弱,在短波段則常常使電臺“跑掉”。這種現象稱為“人身效應”。為了避免它,收音機的動片軸一般要接地,而定片則用絕緣柱子支起來離開底殼。
(二) 起始電容:可變電容器的動片完全旋轉出來之后,電容量并不為零,甚至還相當大。這是因為一般可變電容器的動片、軸、底殼是相通的,動片雖然完全旋出來了,但軸與定片之間,定片通過絕緣子與底殼之間都還有相當大的寄生電容存在。定片對軸和對底殼的電容并聯起來稱為可變電容器的“起始電容”,一般為10到50微微法。起始電容使振蕩回路的調諧范圍變窄,特別是使它不能用到更高的頻段。起始電容隨溫度而變化也成為振蕩頻率不穩定的主要原因。
(三) 寄生振蕩:有時收音機會發出一種刺耳的叫聲,這常常是由于低頻部分的寄生電容或寄生電感引起正反饋所造成的寄生振蕩。例如,當輸出變壓器的引線與第一低放級的引線相近時,通過寄生電容和兩次放大倒相,就成了正反饋,由于經過放大,因而容易滿足振蕩條件。如果我們把最關緊要的兩根線拉開,消除寄生電容,正反饋途徑被切斷,嘯叫聲也就消失了。
(四) 接線柱的考究:許多儀表的輸入端都做成接線柱的形式。前面曾經指出,接線柱的安裝電容較大,因而儀表的輸入電容也將很大。對于低頻信號,安裝電容的危害倒不顯著,可是在信號頻率很高時,安裝電容相當于一個低阻抗,分去許多信號電流,儀表的靈敏度就大大下降。因此用接線柱做輸入端的儀表不能用來測量高頻率的弱信號。一般的電子光伏特計,特別是高頻毫伏表和高頻微伏表,必須用特別的探頭式輸入端。高頻信號首先進入探頭內,經過輸入電容極小的一種二極管檢波后,再進行放大和測量。如果把一個用接線柱做輸入端的電流表串接在高頻振蕩回路的高壓部分(即圖5的1、2兩點間),兩個接線柱的安裝電容CC2將和回路電容C相并聯,這樣勢必改變回路的振蕩頻率,而測量的誤差也會因C1C2分流而變得很大。如果電流表A串接在低壓部整碼、b兩點之間,則安裝電容C2被A表內阻短路,C1則根本不存在,所以測量才是準確的,回路頻率也沒有發生變化。
(五) 高頻增益跌落:一般低頻放大器的增益都隨著頻率的增加而降低,這是因為放大器的負載上并聯著寄生電容(包括下級電子管的極間電容、安裝電容、引線電容等)。頻率愈高,電容阻抗愈低,從寄生電容直接入地的高頻電流愈多,因而高頻增益(放大量)會跌落下來。前面曾經指出屏蔽線內外導體間寄生電容較大,如果在高頻放大器的柵極接上屏蔽線,無異于增加其輸入電容,可想放大倍數是會大大降低的,因而放大器靈敏度下降。
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