飄忽不定的介電常數

2021-02-13 高速先生

相信大家已經看過了我的上篇謎一樣的電容之隔直通交的處女作,彈指一揮間,一周就過去了,小陳又和大家見面了(說到小陳,大家不要誤會,實在是前高速先生小陳名氣太大,大家叫我小小陳也可以)。作為新人,初來乍到,在此算是正式和大家打個招呼,以後還請大家多多關照。今天我們來了解一番電容中絕緣介質的相對介電常數,可能有的小夥伴就要問了:「電容器生產出來之後,介質都固定了,我們了解電容介質的介電常數的影響又有什麼作用呢?」請大家稍安勿躁,且聽我慢慢道來。作為攻城獅不僅僅需要關注實際電容器,更需要關注信號傳輸路徑中的電容。例如信號線對地平面構成的電容大小會直接影響傳輸線阻抗、信號線對周圍信號線的電容大小會直接影響串擾等。

在影響電容量的3個主要因素中,極板面積和極板間距是很直觀的。然而相對介電常數看似是固定的材料屬性,但在實際場景中就比較複雜了。舉個慄子:同一塊使用FR4做為介質的PCB,內層的帶狀線上下兩端介質的相對介電常數都是4,信號線感受到的相對介電常數就是材料的相對介電常數(4)。那表層的微帶線呢?一面是相對介電常數是1的空氣,一面是相對介電常數是4的FR4。那麼表層微帶線感受的有效介電常數是多少呢?這裡先容我賣個關子。

首先我們得知道什麼是相對介電常數:介電常數是導體間的絕緣材料增加它們之間電容量的特性。而相對介電常數就是導體被絕緣材料包圍時的電容量與導體被空氣包圍時的電容量的比值。

相對介電常數公式如下。 

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