什么是三端子電容？三端子電容好在哪？

原文來自我的原創(chuàng)書籍《硬件設(shè)計指南 從器件認(rèn)知到手機基帶設(shè)計》：

電容分為陶瓷電容、電解電容等種類，陶瓷電容在移動智能產(chǎn)品中使用廣泛，又可分為兩端子電容和三端子電容。人們常說三端子電容高頻特性好，那么作為一名硬件工程師，你了解三端子電容嗎？圖1-9 是兩端子電容和三端子電容的實物對比圖，可以看到三端子電容多了幾個引腳，正是由于這種設(shè)計差異，給三端子電容帶來了巨大的性能優(yōu)勢，當(dāng)然，也帶來了昂貴的價格，魚與熊掌難兼得。

圖1-9 兩端子電容與三端子電容

理想的電容，隨著頻率的增加，阻抗越來越低，也就是說頻率越高，電容的“電阻”越小，越接近短路狀態(tài)，信號也就越容易通過，見圖1-6 的阻抗-頻率曲線，這就是電容“隔直通交”的原因（后文介紹的低通濾波電路就是電容阻抗-頻率的一個典型應(yīng)用）。然而，實際電容是有寄生參數(shù)的，由于等效串聯(lián)電阻ESR和等效串聯(lián)電感ESL的存在，使得電容的阻抗頻率特性產(chǎn)生了巨大變化。圖1-10 是實際兩端子電容的阻抗頻率特性，我們可以看到在低頻段，容性起主導(dǎo)作用，阻抗隨著頻率增加而降低，然而高頻段是感性起主導(dǎo)作用，阻抗隨著頻率增加而增加，這部分正是我們不希望看到的。

圖1-10 實際電容阻抗頻率曲線

所謂三端子電容高頻特性好，就是它的ESL低。我們在圖1-11 對比22uf的兩端子電容和三端子電容的阻抗差異，可以看到兩端子電容在1MHz處阻抗大約3mΩ，三端子電容諧振頻率高一些，在3MHz處阻抗只有大約2mΩ。我們再看高頻部分，兩端子電容在1GHz處甚至超過了1Ω，而三端子電容只有110mΩ。如果想降低兩端子的高頻阻抗就需要并聯(lián)更多電容（電感越并越小，進而高頻阻抗減?。瑩Q句話說就是兩端子電容需要通過多個電容并聯(lián)的方式才能達(dá)到1個三端子電容在高頻處的阻抗特性，三端子電容高頻特性是非常不錯的！

圖1-11兩端子電容對比三端子電容

正是因為三端子電容高頻特性好，因此在電源PDN優(yōu)化時，有時會使用三端子電容來代替普通電容，既提高系統(tǒng)電源穩(wěn)定性，又減小電容布局面積，如圖1-12 所示。為什么三端子電容的高頻特性好呢？（各位讀者一定要養(yǎng)成自主提問的習(xí)慣）同樣的問題：為什么三端子電容的ESL?。磕鞘且驗槿俗与娙萁Y(jié)構(gòu)特殊，縮短了電流路徑，使得ESL具有并聯(lián)的特性，進而減小了ESL，如圖1-13 所示，普通電容沿著電流方向具有一個ESL，而三端子電容結(jié)構(gòu)特殊使得這些ESL并聯(lián)，導(dǎo)致了ESL的降低（電感越并越?。M而使得高頻特性好。

圖1-12三端子電容減少布局面積

圖1-13三端子電容ESL低

雖然三端子電容的高頻特性好，封裝也小，但是它價格卻很高，如果問怎么權(quán)衡價格，那么筆者的回答是：在忽略面積的設(shè)計中，一個字“拆”，就是使用多個、多種普通電容并聯(lián)的方式優(yōu)化電源，降低成本；如果空間實在有限，當(dāng)布局放不下多個電容時再考慮在最緊湊的位置使用少量三端子電容優(yōu)化電源。

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審核編輯 黃宇