
【電】 parallel plate condenser
of equal rank; parallel; parallelism; range; simultaneous
【電】 parallel
flake; parcel; partial; patch; piece; slice
【計】 slice
【醫】 disc; disci; discus; disk; flap; piece
【經】 card
capacitor
【化】 capacitor; condenser
【醫】 capacitor; condenser
平行片電容器(英文:parallel plate capacitor)是基礎電子元件中電場儲能裝置的典型結構,由兩塊平行金屬闆及中間介質構成。其核心特性在于利用電荷在極闆間的分布産生均勻電場,具體原理和工程應用如下:
結構組成與工作原理
平行片電容器包含兩塊面積相等、間距極小的導電闆,中間填充絕緣介質(如空氣、陶瓷或聚合物薄膜)。當外接電源時,正極闆積聚+Q電荷,負極闆積聚-Q電荷,形成方向垂直于極闆的勻強電場。電場強度計算公式為: $$ E = frac{sigma}{varepsilon_0 varepsilon_r} $$ 其中σ為電荷面密度,ε₀為真空介電常數,εᵣ為介質相對介電常數。
電容值與幾何參數關系
電容計算公式由麥克斯韋電磁理論推導得出: $$ C = frac{varepsilon_0 varepsilon_r A}{d} $$ 式中A為極闆有效面積,d為極闆間距。該公式表明增大極闆面積或采用高介電常數介質可提升電容值,而增大間距會降低電容。
電場能量存儲特性
充電狀态下儲存的電能公式為: $$ W = frac{1}{2}CV $$ 這一特性使其廣泛應用于電力系統的無功補償、濾波電路設計以及脈沖功率設備中。美國國家标準技術研究院(NIST)的電磁兼容性标準文檔對此類器件的能量存儲參數有詳細規範。
工程應用領域
平行片結構是集成電路中MIM(金屬-絕緣體-金屬)電容的基礎形态,在射頻電路、傳感器件和能量采集系統中具有不可替代的作用。麻省理工學院微系統技術實驗室的研究論文證實,納米級平行闆電容在5G通信芯片中實現了皮法級精密電容集成。
參考資料:
“平行片電容器”可能是“平行闆電容器”的筆誤。以下是對平行闆電容器的詳細解釋:
平行闆電容器是由兩塊彼此平行放置的金屬導體闆(如鋁闆)構成,中間填充絕緣介質(如空氣、陶瓷或塑料薄膜)的電子元件。其核心功能是儲存電荷和電能,屬于電容器的基本形式之一。
平行闆電容器的電容值由以下參數決定:
如需進一步了解電場分布或數值求解方法,可參考中提到的二維拉普拉斯方程分析。
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