电容的ESR是什么?

定义

ESR是Equivalent Series Resistance三个单词的缩写,翻译过来就是“等效串联电阻”。


如何理解

任何一个电容都会存在ESR,在电容电极之间始终都存在着一个电气性的电阻,如金属引脚电阻、电极极板电阻、以及它们之间的连接电阻等等。


铝电解电容还包括存在于湿的电解质溶液的电阻、以及含有高电平“水”的铝氧化物(水合氧化铝)中的电阻等。


下图表示了电解电容ESR的形成因素。


电解电容ESR的形成因素


通常,为了便于分析电容的ESR,多用下图的简化方式来表示:


电容的ESR简化方式


影响因素

首先,管脚引脚和电容电极极板金属的电阻可以忽略,因为它们都非常小。

造成高ESR的两个常见因素是:

1)不良的电气连接;

2)电解溶液的干枯。

对于1),新、旧电解电容都有可能出现;

对于2)多数都是发生在旧电解电容上。


不良的电气连接问题主要是由于连接于电容内部的管脚引线不是铝金属材料,而且一直以来铝是不可焊的材料。


对于铝质的电极极板材料和铜质的管脚材料来说,其电气连接主要采用所谓的“焊接”和机械压接方式。但是这两种方式都会产生较高的ESR。


随着电解液水分的挥发,ESR也随之增大。


ESR与频率


通过如上图示易知,当温度保持不变(20℃)时,电解液电容ESR与频率关系如下:


· 在低频时,频率小于10KHz时,ESR与频率呈反比关系


· 而频率在大于10KHz小于10MHz时,ESR维持最低值不变(图示中 ESR约0.36Ω)


· 在高频时,频率大于10MHz时,ESR与频率呈正比关系


ESR与温度

ESR的温度特性与电容器的电极材料、电解质和绝缘材料有关,ESR温度特性便是电容器各部分材料的温度特性的叠加。铝电解电容器的ESR由电解液电阻、负极极板的氧化铝电阻、铝板和阴阳箔电阻影响。其中电解液的电阻率随着温度的升高而降低,氧化铝、铝板和阳极箔的电阻随着温度的升高而增加。所以他们叠加的效果,随着环境温度的升高电解电容器的ESR将会减小。