Analisis Impedansi Kapasitor dan Karakteristik Frekuensi ESR

1. Pendahuluan
Karakteristik frekuensi impedansi kapasitor (| z |) dan resistansi seri yang setara (ESR) sangat penting untuk mengevaluasi kinerjanya dalam desain sirkuit, terutama dalam penekanan kebisingan dan stabilisasi tegangan. Artikel ini secara sistematis menjelaskan karakteristik ini dengan membandingkan kapasitor ideal dan nyata, didukung oleh rumus dan grafik.

2. Perilaku kapasitor yang ideal
Impedansi kapasitor yang ideal murni kapasitif:

di mana Ω adalah frekuensi sudut dan kapasitansi CIS. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, ∣z∣decreases terbalik dengan frekuensi (Gambar 2), dan ESR adalah nol (tidak ada kerugian).

3. Perilaku Kapasitor Nyata
Kapasitor nyata menunjukkan efek parasit (Gambar 3):

ESR: Disebabkan oleh kehilangan dielektrik dan resistensi elektroda.
ESL: Induktansi parasit dari elektroda atau timbal.
Respons frekuensi mereka mengikuti kurva V (Gambar 4):

Rentang frekuensi rendah (wilayah kapasitif) : ∣z = 1/ωc, ESR didominasi oleh kehilangan dielektrik.
Titik resonansi : ∣z∣reaches minimum (∣z∣ = esr), mendefinisikan frekuensi resonansi-diri.
Kisaran frekuensi tinggi (wilayah induktif) : ∣z = ωl, ESR dipengaruhi oleh efek kulit.

4. Perbandingan jenis kapasitor
Untuk kapasitor 10μF (Gambar 5):

Elektrolitik Aluminium: ESR tinggi pada frekuensi tinggi (karena resistivitas elektrolit).
Keramik multilayer: Kinerja frekuensi tinggi yang sangat baik dengan ESR rendah.
Kapasitor film: ESL rendah, ideal untuk aplikasi frekuensi tinggi.

5. Kesimpulan
Di sirkuit frekuensi tinggi, ESR dan ESL harus dipertimbangkan dengan cermat. Desainer harus memilih kapasitor berdasarkan persyaratan frekuensi, seperti keramik multilayer untuk decoupling dan elektrolitik aluminium untuk penyaringan frekuensi rendah.