1、電阻

1.1電阻阻值

1.1.1阻值表的來(lái)源

電阻標(biāo)準(zhǔn)由IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）制定，標(biāo)準(zhǔn)文件為IEC60063和EN60115-2。
電阻的標(biāo)稱(chēng)阻值分為E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分別使用于允許偏差為±20、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%的電阻器，其中E24和E96兩個(gè)系列最為常用。
“E”表示“指數(shù)間距”（Exponential Spacing），它表明了電阻阻值是由公式計(jì)算出來(lái)的。

字母n指的是E24、E96等標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值24和96，m的取值范圍為0~n-1；這樣E24有24個(gè)基準(zhǔn)值，E96有96個(gè)基準(zhǔn)值，這些基準(zhǔn)值再乘以10的x次方，就可以得到各種阻值。

1.1.2電阻絲印

絲印展示出了2層意義：阻值大小和絲印。
封裝0603以上的電阻（包含0603）在表面都印有絲印。
常用電阻絲印一般有：

帶有三位或四位數(shù)字絲印

帶有字母“R”的絲印

帶有數(shù)字和R之外的絲印

1.帶有三位或四位數(shù)字絲印
三位數(shù)字表示5%的精度，四位數(shù)字表示1%的精度，前面幾位表示數(shù)值，最后一位表示10的x次方。

2.帶有字母“R”的絲印
帶字母R的電阻一般阻值較小，精度多為1%，可以吧R看做小數(shù)點(diǎn)，前面數(shù)字視為有效值。
例：“22R0”，前面22表示有效值，讀數(shù)為22.0Ω，即精度為22Ω的1%精度電阻。

3.帶有數(shù)字和R之外的絲印
這種電阻絲印在0603封裝中比較常用，精度為1%，與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為E-96。
E-96規(guī)定：用兩位數(shù)字加一個(gè)字母作為絲印，實(shí)際阻值可以通過(guò)查表來(lái)獲取，兩位數(shù)字表示電阻阻值，字母表示10的x次方，也需要查表。

1.1.3電阻精度

電阻精度一般用字母表示：
T：±0.01%
A：±0.05%
B：±0.1%
D：±0.5%
F：±1%
J：±5%
K：±10%
最常用的精度是1%和5%，一般場(chǎng)合使用5%精度，有精度要求的使用1%電阻，比如DCDC、電流采樣，特殊要求的根據(jù)實(shí)際情況選擇更高精度。

1.1.4電阻封裝

封裝的命名是電阻的實(shí)際尺寸（英寸）
例：0402尺寸：1mmx0.5mm轉(zhuǎn)換為英寸 0.04英寸x0.02英寸
常用電阻封裝有：
01005、0201、0401、0603、0805、1206、1210、1218、2010、2512

1.1.5電阻的功率

電阻額定功率與封裝
電阻的額定功率主要由封裝決定，但也不是絕對(duì)的，還跟電阻的工藝、品牌、阻值大小等有一定關(guān)系。

可以看出同種封裝，不同品牌、不同精度、不同阻值都會(huì)影響電阻的額定功率。

電阻的額定功率與溫度關(guān)系
當(dāng)溫度超過(guò)70℃時(shí)，額定功率會(huì)下降，尤其是01005和0201額定功率要比其他封裝下降趨勢(shì)更大。

注1：曲線①適應(yīng)于01005，0201 產(chǎn)品，曲線②適應(yīng)于0402、0603、0805、1206、1210、2010、
2512 產(chǎn)品。
注2：當(dāng)電阻使用的環(huán)境溫度超過(guò)70℃時(shí)，其額定負(fù)荷（額定功率）按照上述曲線下降。

1.1.6電阻的額定電壓

電阻是有額定耐壓值，不能超過(guò)額定耐壓值使用。

材質(zhì)相同（厚膜）的額定電壓，各品牌相差不大；

材質(zhì)不同，厚膜要比薄膜要高，

封裝越大，額定電壓值越高。

1.1.7電阻的溫漂

溫度系數(shù)（TCR）表示電阻當(dāng)溫度沒(méi)變化1℃時(shí)，電阻阻值的相對(duì)變化，單位為ppm/℃。
溫度系數(shù) = (R-Ra) / Ra ÷ (T - Ta) x 1000000
Ra：基準(zhǔn)溫度條件下的阻值
Ta：基準(zhǔn)溫度20℃
R：任意溫度條件下的阻值
T：任意溫度
常用電阻溫度系數(shù)的范圍為：-200~500ppm/℃
例：100ppm/℃的電阻，溫度從20℃升到100℃時(shí)的變化率是多少？
阻值變化率 = 溫差 * 溫度系數(shù) / 1000000 = (100 - 20) * 100 / 1000000 = 0.8%

1.1.8 0Ω電阻

0Ω電阻的作用

測(cè)試電流

電容設(shè)計(jì)，跳線

模擬地、數(shù)字地隔離，單點(diǎn)接地

預(yù)留設(shè)計(jì)

電路保護(hù)，充當(dāng)保險(xiǎn)絲
……

0Ω電阻阻值有多大
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)文件EN60115-2，0Ω電阻最大阻值有10mΩ、20mΩ、50mΩ，需要查詢各個(gè)品牌要求。

0Ω電阻過(guò)流能力

也有過(guò)流能力達(dá)到幾十安的電阻，但這類(lèi)電阻阻值一般極小，價(jià)格偏高

像封裝1210、2512電阻封裝變大了，為什么過(guò)流能力還是2A，這里過(guò)流能力沒(méi)有增加，但是瞬時(shí)電流提高了。

1.1.9瞬時(shí)功率

什么場(chǎng)合會(huì)考慮瞬時(shí)電阻？瞬時(shí)功率過(guò)大會(huì)損壞電阻嗎？

主要在開(kāi)關(guān)電路，因?yàn)榧纳娙莼螂姼械拇嬖冢赡軙?huì)對(duì)電阻有一個(gè)瞬間的沖擊。

常規(guī)0402電阻的額定功率是1/16W，也就是0.0625W，電阻在這個(gè)功率下可以持續(xù)工作。
從上圖可以看出，如果功率給到10W，電阻可以抗住10us不壞，功率降到3W時(shí)，可以抗住150us左右，當(dāng)然這個(gè)時(shí)間不是絕對(duì)的。

2、電容

2.1電容的定義

電容的本質(zhì)
兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體，中間夾一層不導(dǎo)電的絕緣介質(zhì)，這就構(gòu)成了電容器。當(dāng)電容器的兩個(gè)極板之間加上電壓時(shí)，電容器就會(huì)儲(chǔ)存電荷。

電容量的大小
電容器的電量在數(shù)值上等于一個(gè)導(dǎo)電極板上的電荷量與兩個(gè)極板之間的電壓之比。電容器的電容量的基本單位是法拉（F）。電路圖中通常用字母C表示電容元件。
電容量的公式：

2.2陶瓷電容

2.2.1物理結(jié)構(gòu)

MLCC是片式多層陶瓷電容器縮寫(xiě)，是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個(gè)類(lèi)似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器。

可以看到，內(nèi)部電極通過(guò)一層層疊起來(lái)，來(lái)增大電容兩極板的面積，從而增大電容量。
陶瓷介質(zhì)即為內(nèi)部填充介質(zhì)，不同的介質(zhì)做成的電容器的特性不同，有容量大的，有溫度特性好的，有頻率特性好的等等，這也是為什么陶瓷電容有這么多種類(lèi)的原因。

2.2.2陶瓷電容的基本參數(shù)

電容的單位
電容的基本單位是：F（法），還有uF（微法）、nF（納法）、pF（皮法）。
換算關(guān)系：
1F = 1000 000uF
1uF = 1000nF = 1000 000pF

電容容量
常用陶瓷電容容量范圍：0.5pF~100uF。
電容封裝的不同，容量也會(huì)不同。
實(shí)際生產(chǎn)的電容陶瓷容量值是離散的，電容容量表如下表：

額定電壓
陶瓷電容常見(jiàn)的額定電壓有：2.5V、4V、6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、200V、250V、450V、500V、630V、1KV、1.5KV、2KV、2.5KV、3KV 等等。
額定電壓值與電容兩極板間的距離有關(guān)系，額定電壓越大，一般距離就要更大，否則介質(zhì)會(huì)被擊穿，這就導(dǎo)致同等容量的電容，耐壓值高的，一般尺寸會(huì)更大。
電容器的外加電壓不得超過(guò)規(guī)定的額定電壓，實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般選擇電容時(shí)，都會(huì)讓額定電壓留有大概70%的裕量。

電容類(lèi)型
同介質(zhì)種類(lèi)由于它的主要極化類(lèi)型不一樣，其對(duì)電場(chǎng)變換的響應(yīng)速度和極化率也不一樣，在相同體積下的容量就不同，隨之帶來(lái)的電容器的介質(zhì)損耗、容量穩(wěn)定性等就不同，介質(zhì)材料按容量的穩(wěn)定性可以分為兩類(lèi)，即Ⅰ類(lèi)陶瓷電容器和Ⅱ類(lèi)陶瓷電容器，NPO屬于Ⅰ類(lèi)陶瓷，而其他的X7R、X5R、Y5V、Z5U 等都屬于Ⅱ類(lèi)陶瓷。
MLCC 陶瓷電容主要分為2 大類(lèi)：高節(jié)介電常數(shù)型和溫度補(bǔ)償型

電容實(shí)際電路模型
電容作為基本元器件之一，實(shí)際生產(chǎn)的電容是不理想的，會(huì)有寄生電感，等效串聯(lián)電阻存在，同時(shí)電容兩極板間的介質(zhì)不是絕對(duì)絕緣的，因此存在數(shù)值較大的絕緣電阻。
所以實(shí)際電容模型見(jiàn)下圖：

阻抗-頻率特性
??根據(jù)上述電容模型，可以得到電容的復(fù)阻抗公式：

某村田10uF 電容的阻抗頻率曲線如下圖：

??這個(gè)坐標(biāo)系是對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，縱軸為復(fù)阻抗的模。

諧振頻率
??電容在諧振頻率處阻抗最低，濾波效果最好，不同規(guī)格的電容諧振頻率也會(huì)不同，下圖是村田常用電容的諧振頻率表：

阻抗-頻率曲線如下圖：

等效電阻 ESR
?陶瓷電容的等效串聯(lián)電阻并不是恒定的，等效串聯(lián)電阻和頻率有很大的關(guān)系，上述10uF電容在100Hz時(shí)，ESR是3Ω，在700KHz的時(shí)候達(dá)到最小，ESR是3mΩ。
?在做開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)時(shí)，要著重考慮ESR影響，ESR直接影響紋波大小。
?電容ESR表：

?ESR-頻率曲線如下圖：

精度大小
相對(duì)于電阻的精度來(lái)說(shuō)，電容的精度類(lèi)型要低很多，以下是一般電容的精度：

溫度特性
?不同類(lèi)型電容的工作溫度范圍是不同的，并且容量隨溫度的變化也不同：

?在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要考慮不同電容的溫度系數(shù)，按照使用場(chǎng)景選擇合適溫度系數(shù)的電容。

直流偏壓特性
?在陶瓷電容器中又被分類(lèi)為高誘電率系列的電容器(X5R、X7R 特性)，由于施加直流電壓，其靜電容量有時(shí)會(huì)不同于標(biāo)稱(chēng)值，因此應(yīng)特別注意。
?例如，如下圖所示，對(duì)高介電常數(shù)電容器施加的直流電壓越大，其實(shí)際靜電容量越低。
容值越高的電容，直流偏壓特性越明顯，如47uF-6.3V-X5R 的電容，在6.3V 電壓處，電容量只有其標(biāo)稱(chēng)值的15%左右，而100nF-6.3V-X5R 的電容容值為其標(biāo)稱(chēng)值的75%左右。

漏電流和絕緣電阻
?絕緣電阻主要與容量有關(guān)，容量越大，漏電流越小。

?盡管陶瓷電容的漏電流不大，但大電容的漏電流也達(dá)到了微安級(jí)別，如果做低功耗產(chǎn)品時(shí)，還是要選一些絕緣電阻大的電容。

2.2陶瓷電容總結(jié)

2.2.1 電容阻抗-頻率曲線圖

?從上圖可以看出，橫軸是頻率，縱軸是阻抗，可以清楚的看到在各個(gè)頻點(diǎn)上，電容的阻抗是多少，也能看出在哪個(gè)頻率點(diǎn)諧振，ESR是多少。

2.2.2電容阻抗模型

從電容曲線圖可以看出電容的阻抗是隨頻率的變化而變化，并不是不變的，這時(shí)因?yàn)殡娙荻疾皇抢硐氲模紩?huì)存在寄生參數(shù)，可用簡(jiǎn)化模型表示。

?ESR是等效串聯(lián)電阻，ESL是等效串聯(lián)電感，C為理想電容，因此實(shí)際的電容阻抗可以用公式進(jìn)行表示：

根據(jù)上述公式，可以得到以下曲線圖：

?在頻率較低的時(shí)候，可以看到，感抗遠(yuǎn)小于容抗，并且復(fù)阻抗的相位為負(fù)值，說(shuō)明電流超前電壓，這時(shí)典型的電容充電特性，所以說(shuō)電容在低頻主要表現(xiàn)為容性。
?在頻率較高的時(shí)候，感抗遠(yuǎn)大于容抗，并且復(fù)阻抗的相位為正值，說(shuō)明電壓超前電流，這時(shí)典型的電感施加電壓的行為特征，所以說(shuō)電容在高頻主要表現(xiàn)為感性。
?而在諧振時(shí)，容抗和感抗相抵為0，此時(shí)電容的總阻抗最小，復(fù)阻抗相位為0，此時(shí)表現(xiàn)為純電阻特性，這個(gè)點(diǎn)就是電容的自諧振頻率。在諧振頻率左邊，電容主要呈容性，在諧振頻率右邊，主要呈感性。

2.2.3濾波電容的選擇

其實(shí)就是選阻抗最低的。

?整個(gè)阻抗曲線呈大V 型，只有在諧振頻率點(diǎn)附近的阻抗才比較低。所以，實(shí)際的去耦電容
都有一定的工作頻率范圍，只有在諧振頻率附近，電容才有很好的去耦作用。
?可能有人會(huì)覺(jué)得，在頻率比諧振頻率高一點(diǎn)的時(shí)候，電容都成感性了，都不是電容了，所以不能讓噪聲的頻率大于電容的諧振頻率。其實(shí)這是錯(cuò)誤的，去耦就是要選阻抗低的，阻抗低，在電容上產(chǎn)生的電壓波動(dòng)就小，也就是噪聲會(huì)小。

2.2.4陶瓷電容曲線圖

來(lái)看下常規(guī)的MLCC 陶瓷電容的曲線圖。可以看出，不同的電容，曲線是不同的，容量大的ESR 要小寫(xiě)，諧振頻率低些，主要濾低頻。容量小的ESR 要大些，諧振頻率要高些，主要濾高頻。

2.2.5兩種方式組合濾波

實(shí)際電路中我們需要去耦的頻率范圍會(huì)比較寬，因此呢一個(gè)電容搞不定，那怎么辦呢？我們經(jīng)常有兩種方法來(lái)解決：
??1.一種是使用一個(gè)大電容和一個(gè)小電容并聯(lián)。
??2.還有一種是使用多個(gè)相同的電容并聯(lián)。

?那么這兩種方法達(dá)到的效果分別是怎樣的呢？

首先來(lái)看大小電容并聯(lián)。
??大小兩個(gè)電容分別有各自的諧振頻率f1 和f2。

?當(dāng)頻率比較低的時(shí)候，兩個(gè)電容都成容性，在頻率比較高的時(shí)候，兩個(gè)電容都呈感性，并聯(lián)后總體阻抗曲線都會(huì)保持原來(lái)的變化趨勢(shì)，因此，數(shù)值上會(huì)比任意一個(gè)電容都小。

?但是，當(dāng)頻率大于f1 并小于f2 時(shí)，大電容呈感性小電容呈容性，兩者并聯(lián)，就像是一個(gè)電感和一個(gè)電容并聯(lián)，構(gòu)成了LC 并聯(lián)諧振電路，并在某一個(gè)頻率點(diǎn)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致該處阻抗很大。如果負(fù)載芯片的電流需求正好落在這個(gè)頻率，那么會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)超標(biāo)。所以，我們需要選好電容的搭配情況。

相同電容并聯(lián)的情況
?n 個(gè)相同的電容并聯(lián)，諧振頻率和單個(gè)電容一樣，但是在諧振點(diǎn)處的阻抗是原來(lái)的n 分之一，因此，多個(gè)相同的電容并聯(lián)后，阻抗曲線整體形狀不變，但是各個(gè)頻點(diǎn)的整體阻抗變小。

2.3鋁電解電容

2.3.1鋁電解電容概述

基本模型
?電容器是無(wú)源器件， 在各種電容器中，鋁電解電容器與其他電容器相比，相同尺寸時(shí)，CV 值更大，價(jià)格更便宜。電容器的基本模型如圖所示。

?靜電容量計(jì)算式如下：

其中，
ε為介電常數(shù)；
S為兩極板正對(duì)表面積；
d 為兩極板件距離（電介質(zhì)厚度）；
從式中可以看出：靜電容量與介電常數(shù)，極板表面積成正比、與兩極板間距離成反比。作為鋁電解電容器的電介質(zhì)氧化膜(Al2O3)的介電常數(shù)通常為8~10，這個(gè)值一般不比其他類(lèi)型的電容器大，但是，通過(guò)對(duì)鋁箔進(jìn)行蝕刻擴(kuò)大表面積，并使用電化學(xué)的處理得到更薄更耐電壓的氧化電介質(zhì)層，使鋁電解電容器可以取得比其他電容器更大的單位面積CV 值。

鋁電解電容器主要構(gòu)成如下：
陽(yáng)極-----鋁箔
電介質(zhì)—陽(yáng)極鋁箔表面形成的氧化膜（Al2O3)
陰極-----真正的陰極是電解液
其他的組成成分包括浸有電解液的電解紙，和電解液相連的陰極箔。綜上所述，鋁電解電容器是有極性的非對(duì)稱(chēng)構(gòu)造的元件。兩個(gè)電極都使用陽(yáng)極鋁箔的是兩極性（無(wú)極性）電容。

基本構(gòu)造
?鋁電解電容器素子的構(gòu)造如圖所示，由陽(yáng)極箔，電解紙，陰極箔和端子（內(nèi)外部端子）卷繞在一起含浸電解液后裝入鋁殼，再用橡膠密封而成。

材料的特性