謎一樣的電容隔直通交

說(shuō)起電容，想必大家都不陌生，大到衛(wèi)星航母，小到智能手環(huán)，電路里處處離不開(kāi)電容，電路中的電容形態(tài)各異，發(fā)揮的作用也各不相同。最常用的功能可能要數(shù)儲(chǔ)能，濾波和耦合了。記得最早接觸電容還是高中那會(huì)，物理老師給我們講電容和電容器，電容的特性就是隔直通交。當(dāng)時(shí)我和小伙伴那叫一個(gè)一臉懵逼，兩個(gè)極板中間明明是絕緣的真空，電流到底是怎么流過(guò)絕緣的真空的？今天我們就來(lái)看看電流到底是怎么流過(guò)絕緣介質(zhì)的。

看到這屏幕前的小伙伴想必也懵逼了，難道我點(diǎn)錯(cuò)了，這里不是要講隔直通交嗎？親，你沒(méi)有迷路，這里就是隔直通交會(huì)場(chǎng)，請(qǐng)稍安勿躁，待我翻開(kāi)筆記慢慢道來(lái)。

電容顧名思義就是能存儲(chǔ)電荷，那怎樣才能存儲(chǔ)電荷呢？首先得有兩塊金屬導(dǎo)體，中間是絕緣電介質(zhì)，介質(zhì)可以是空氣、可以是真空、也可以是FR4等等?？吹竭@，熟悉PCB的各位小伙伴是不是想起了啥？沒(méi)錯(cuò)，PCB中的導(dǎo)體間同樣會(huì)構(gòu)成電容，典型的就是相鄰的電源平面和GND平面，相鄰的信號(hào)線(xiàn)等。

當(dāng)然構(gòu)成電容的兩導(dǎo)體間的距離不能太遠(yuǎn)，都說(shuō)距離產(chǎn)生美，合適的距離可以讓人只會(huì)關(guān)注她的美麗，但是如果遠(yuǎn)到看不見(jiàn)，哪里還看得到美，電容也是這樣。

在兩個(gè)導(dǎo)體上面加上電壓時(shí)，兩導(dǎo)體上就會(huì)存儲(chǔ)電荷，在電容沒(méi)有被施加電壓的時(shí)候，兩端的自由電子數(shù)量沒(méi)有變化，兩端導(dǎo)體是呈中性的，如果給電容施加電壓，電容一端會(huì)聚集比平時(shí)更多的自由電子，此端導(dǎo)體呈負(fù)電極，另一端導(dǎo)體失去大部分自由電子，此端導(dǎo)體呈正電極。

就這樣一個(gè)導(dǎo)體上增加電荷，并從另一個(gè)導(dǎo)體取出電荷，看起來(lái)就像把電荷加到一個(gè)導(dǎo)體上，而這些電荷又從另一個(gè)導(dǎo)體上流出。所以當(dāng)電壓變化時(shí)，就有等效電流流經(jīng)電容器。

舉個(gè)栗子：

電容器相當(dāng)于一個(gè)中間有橡膠隔膜的管子，橡膠隔膜相當(dāng)于電容器內(nèi)部的介質(zhì)，分開(kāi)的兩部分相當(dāng)于電容器的兩極板，如果管子兩端不受壓力時(shí)（相當(dāng)于不加電壓），被分開(kāi)的兩部分含有相同的水量（相當(dāng)于自由電子），一旦管子受到了壓力（一端加電壓），上面腔體中的壓力就會(huì)增加，橡膠隔膜向下膨脹，使水從下面腔體流出 ，盡管水流沒(méi)有經(jīng)過(guò)橡膠隔膜，但是橡膠隔膜迫使水從下面腔體流出，就像電流從電容器流出一樣，這就是電容的等效電流。

說(shuō)到這，相信大家應(yīng)該明白等效電流到底是怎么來(lái)的了?？蓡?wèn)題又來(lái)了，我知道了等效電流怎么產(chǎn)生的，但是怎么知道等效電流有多大呢？大家瞄一眼下面的公式就明白了。

等效電流的計(jì)算公式：

ΔQ 電容器上電荷的變化量

Δt 電荷變化經(jīng)歷的時(shí)間

C 電容量

dV 導(dǎo)體間電壓變化

dt 電壓變化經(jīng)歷的時(shí)間

通過(guò)公式，我們可以看到影響等效電流大小的因素有兩個(gè)。

第一個(gè)因素是dV／ dt：即電壓變化率，單位時(shí)間內(nèi)電壓變化越大，等效電流也越大。

第二個(gè)因素是C：即電容量，電容量越大，等效電流越大。

電容通交流阻直流奧秘就是能否生成等效電流。（劃重點(diǎn)）因?yàn)橛须妷鹤兓慕涣餍盘?hào)才能產(chǎn)生等效電流流經(jīng)電容，所以電容對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于一個(gè)短路器件。而直流信號(hào)因?yàn)闆](méi)有電壓的變化，不會(huì)產(chǎn)生等效電流，所以電容器對(duì)直流信號(hào)相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)路。

在實(shí)際的應(yīng)用中如電源的濾波電容，就是利用電容隔直通交屬性，對(duì)直流電源開(kāi)路，對(duì)高頻噪聲短路，將高頻噪聲短路進(jìn)GND， 在不影響直流電源的情況下去除了噪聲，使電源更干凈。

耦合電容更是將隔直通交屬性表現(xiàn)的淋漓盡致，阻斷前后級(jí)的直流分量，只允許交流信號(hào)通過(guò)。更多應(yīng)用就不在這里一一列舉了，高速先生也寫(xiě)過(guò)很多電容應(yīng)用方面的文章，有興趣的小伙伴可以查閱。

前面我們講了影響等效電流大小的因素之一是電容量的大小，那么問(wèn)題來(lái)了。

提問(wèn)

哪些因素會(huì)影響電容量的大小呢？我在評(píng)論留言區(qū)期待你們的回答，還有疑惑的小伙伴也請(qǐng)留言哦！

陳亮 ｜ 文

審核編輯 黃昊宇