三端子電容器在高頻電路中的應(yīng)用

三端子電容器(3 Terminal Capacitor)是一種特殊結(jié)構(gòu)的電容器，在普通電容器基礎(chǔ)上增加了一個引腳，其中兩個引腳貫通了同一電極。雖然這是一個微小的改變，卻從結(jié)構(gòu)上縮短了信號環(huán)路，使電容器的濾波效果發(fā)生了明顯的改善。

對于高頻電路中的濾波應(yīng)用，普通電容的引線電感是有害的。三端電容卻巧妙地利用引線電感，構(gòu)成了一個T型低通濾波器，使高頻濾波效果大幅改善。如果在三端子電容的兩根貫通引線上分別安裝一個鐵氧體磁珠，則會大大增加T型濾波器的濾波效果，成為一種常見的片狀濾波器組件。

1、引線型三端電容器

電容器就像三明治，兩個電極之間夾著一塊電介質(zhì)。由于其引線端子部分帶有微小的電感(殘留電感)，作為旁路電容使用時會與地面產(chǎn)生電感。這個殘留電感會產(chǎn)生干擾，降低頻率性能，表現(xiàn)出V字型插入損耗曲線。

引線型二端子電容器構(gòu)造

為改善二端子電容器的高頻特性，業(yè)界對其引線端子的形狀進行了改進，三端子電容器因此誕生。

電容器插入損耗頻率特性

三端子電容器將兩根引線分別連接至電源和信號線的輸入、輸出端，將相反一側(cè)接地。通過這種連接方式，兩根引線側(cè)的引線電感將不進入大地側(cè)，由此可極大地減小接地電感。

引線型三端子電容器構(gòu)造

此外，由于兩根引線側(cè)的引線的電感作用類似T型濾波器的電感，能夠起到降低干擾的作用。

2、片狀三端子電容器

目前所使用的電容器多為片狀多層陶瓷電容器(MLCC)。二端子MLCC夾著電介質(zhì)薄片，分別與兩側(cè)外部電極連接的內(nèi)部電極交錯層疊。由于為片狀結(jié)構(gòu)，且無引線，因此該部分沒有殘留電感。然而，由于其內(nèi)部還存在微量電感，因此在較高頻率下將導致性能下降。

二端子MLCC電容器構(gòu)造

與引線型的三端子電容器一樣，三端子MLCC也可通過改變電極結(jié)構(gòu)提高高頻性能。三端子MLCC在芯片兩端接地，夾住電介質(zhì)，使貫通電極與接地電極交互層疊，從而形成類似于穿心電容器的結(jié)構(gòu)。貫通電極的電感與引線型三端子電容器中的情況一樣，起到類似于T型濾波器的電感作用，因此可減小殘留電感的影響。此外，由于接地端連接距離較短，因此該部分的電感也非常微小。并且，由于接地端連接兩端，因此呈并聯(lián)連接狀態(tài)，電感也將降低一半。

三端子多層陶瓷電容器構(gòu)造

圖6中對片狀三端子電容器與片狀二端子多層電容器的插入損耗特性進行了比較。兩種元件的靜電容量相同，因此在低頻范圍內(nèi)特性相同。但是二端子電容器在頻率超過10MHz后性能便開始下降，而三端子電容器則在超過100MHz后才會出現(xiàn)性能下降。片狀MLCC在一定高頻范圍內(nèi)都不會出現(xiàn)性能下降，適用于需要去除高頻干擾應(yīng)用。

通過片狀三端子MLCC電容器改善高頻特性

實際上，三端子MLCC名為三端子，但實為四端結(jié)構(gòu)。這是因為，雖然四端設(shè)計可減少接地端電感，但電氣特性方面，無論哪個端子都具備相同電位。

3、三端MLCC安裝方法

三端子MLCC具貫通端子與接地端子，因此與普通的二端子電容器相比，安裝方法有所不同。

由于半導體器件是精細工藝制造的，要求電源和信號鏈路元件的引腳都表現(xiàn)出低阻抗。三端子MLCC作為旁路電容器安裝時，應(yīng)在切斷信號或電源模式后，將MLCC連接上貫通電極，并在接地端子處準備好接地模式進行連接。為保持阻抗處于較低水平，必須盡量將接地模式短距離連接在穩(wěn)定的接地層上。

在高速處理器、游戲臺CPU/GPU、智能手機等數(shù)字設(shè)備中，一般使用多層板，這時PCB布線應(yīng)盡量短，推薦以通孔方式將三端子MLCC連接至接地層。

審核編輯：湯梓紅