在理想狀況下，電容器可被設計成無電阻的樣式，然而，這在物理學上是不可能實現的，因為任何電容器都有某種類型的內阻與其形成類似串聯的存在，這就是等效串聯電阻(ESR)。其阻值會因電容器而異，具體取決于各項因素，包括所用的電介質材料、工作頻率、漏電流以及電容器的質量和可靠性。如圖1所示的兩個圖表顯示了基于兩種不同電介質的具有不同容值的多個電容器隨著工作頻率的變化其ESR值的變化。

圖1. 第一幅圖中的電容器基于I類電介質C0G/NP0, 第二幅圖基于II類電介質X7R（圖表源自樓氏電容KPD）。

在某些情況下，電容器的ESR值可能非常小，對于一些簡單的設計或低頻應用而言可以忽略不計；然而，在另一些大功率或高頻應用中，在計算總阻抗時考慮ESR值對于保證運行效率或規避潛在失效風險則至關重要。接下來讓我們就此做一些詳細了解。

了解應用的自諧振頻率

首先，要想確保電容器在電阻最小的點運行，了解電路的自諧振頻率（SRF）十分重要。SRF是電容器阻抗最小的點，在該點上，ESR是影響電容器總損耗的唯一因素。在低頻時，極化延遲造成的電介質損耗是阻抗的主要因素。當頻率高于SRF時，寄生電感開始主導電路運行，這會造成電容器過熱并可能導致失效。由于ESR依賴于工作頻率，因此SRF也會受到工作頻率的影響，如圖2所示。

圖2.阻抗如何隨著工作頻率增加而變化的圖示。

使用低損耗、高Q值的MLCC將高頻電路的ESR值最小化

一般來說，在相同的容值和額定電壓下，鋁電容和鉭電容的ESR值比陶瓷電容器高（表1）。

表1. 基于不同電介質材料的電容器的"典型"ESR值。

如圖所示，在通常情況下多層陶瓷電容器（MLCC）是高頻或大功率應用的最佳選擇。在這類應用中使用低ESR的MLCC，可將容值損耗降至最低，并提高電源的運行效率和穩定性，同時降低紋波電壓的輸出。

作為高可靠性多層陶瓷電容（MLCC）的專業制造商，樓氏電容（KPD）深諳ESR對這些大功率或高頻率電路的影響以及Q值的重要性，并且明白由于ESR值會隨著設備工作頻率的變化而變化，因此不可能僅憑一款超低ESR電容器來滿足所有應用需求。因此，我們研發制造了一整個系列的超低ESR的II類陶瓷電介質（BX或X7R，取決于芯片尺寸）產品，系列產品均具備高容積效率，并且壓電效應可以忽略不計，可在大功率寬帶耦合和開關電源等嚴苛環境下安全工作。以下兩個圖表分別顯示了基于三種不同電介質材料的電容器的ESR值與容值和Q值與容值的關系（圖3）。

圖3. 樓氏電容制造的性能可靠的超低ESR電容器產品系列

總體而言，具有低ESR的電容器散熱較少，可以防止MLCC過熱，從而規避電容器的失效風險。如果您設計的電路需要在大功率或高頻率下工作，任何附加電阻都可能對電路產生負面影響，選用超低ESR多層陶瓷電容（MLCC）是確保應用可靠運行的必要因素。

文章來源： Knowles樓氏電容

審核編輯 黃宇