Конденсатор — широко используемый электронный компонент. Он в основном состоит из двух проводящих пластин (также называемых полюсными пластинами) и слоя диэлектрического материала, который может хранить электрическую энергию, изолировать электрические сигналы, регулировать цепи и т. д. Но в отличие от резисторов, катушек индуктивности и других компонентов, конденсаторы не создают теплового шума. Так почему же конденсаторы не создают тепловой шум? В данной статье будет рассмотрен этот вопрос с точки зрения физического строения, основных принципов и источников теплового шума конденсаторов.
Во-первых, давайте разберемся с физической структурой конденсатора. Конденсатор состоит из двух проводящих пластин и диэлектрического материала. Диэлектрическим материалом между пластинами проводника может быть воздух, фарфоровые бутылки, силикагель и другие вещества.Диэлектрическая проницаемость воздуха равна 1, а плотность меньше, что с большей вероятностью вызовет разряд.Поэтому диэлектрический материал с большей относительной диэлектрическая проницаемость, высокая термостойкость и диэлектрический материал с устойчивостью к напряжению и низкой утечкой. Эта структура позволяет электрическому полю конденсатора сохраняться в диэлектрическом корпусе между двумя проводящими пластинами.Между проводящими пластинами образуется емкостный зазор, позволяющий электрическому полю оказывать емкостный эффект.
Основная функция диэлектрика — изолировать две проводящие пластины конденсатора, позволяя ему сохранять заряд. Однако свойства диэлектриков не столь стабильны, как у металлических проводников, и в диэлектриках имеются такие дефекты, как дефекты решетки и примеси. Под действием электрического поля дефекты и примеси вызывают движение электронов и генерируют тепловой шум.
Во-вторых, давайте поймем основные принципы емкости. Емкость конденсатора зависит от его емкости и рабочего напряжения. Поскольку конденсаторы обладают способностью накапливать заряд, мы можем рассмотреть возможность использования кривых заряда и разряда для анализа основных принципов работы конденсаторов. Когда конденсатор заряжается, источник питания передает заряд на проводящую пластину, которая заряжается. По мере увеличения заряда напряженность электрического поля также увеличивается до тех пор, пока напряженность электрического поля внутри диэлектрического материала не сравняется с напряжением питания. Поляризация в среде усиливает электрическое поле, и в этом случае ее емкость остается стабильной. По мере того, как источник питания выводит заряд из проводящей пластины, заряд со временем постепенно уменьшается, а напряженность электрического поля постепенно уменьшается до тех пор, пока оно не перестанет заряжать напряжение зарядного устройства. Таким образом, весь процесс зарядки и разрядки завершается.
Наконец, давайте рассмотрим источники теплового шума. Когда источник питания подает заряды на конденсатор, проводящие электроны и ионы в среде подвергаются тепловому движению под действием силы электрического поля, что вызывает тепловой шум из-за внутренних столкновений в среде. Следовательно, тепловой шум конденсатора в основном возникает из-за потерь энергии, вызванных действием электрического поля на внутренний заряд среды. Размер теплового шума связан с такими факторами, как диэлектрическая проницаемость конденсатора, проводимость и теплоемкость диэлектрического материала, а также рабочее напряжение.
Причина, по которой конденсаторы не создают теплового шума, связана главным образом с их особой физической структурой и характеристиками их основных принципиальных эффектов. Благодаря хорошей изоляции диэлектрического материала электрическое поле, создаваемое пластиной-проводником, не вызывает смешанного возмущения зарядов, а электронное облако плотно кружится вокруг поверхности пластины-проводника, в полной мере используя специальную структуру для реализации функция открытия и закрытия. Таким образом, внутреннее столкновение среды и другие причины не будут вызывать тепловой шум в устройстве. В то же время поверхность конденсатора не контактирует с какими-либо компонентами, обладает хорошими антирезонансными и помехоустойчивыми свойствами и может адаптироваться к сложным условиям окружающей среды.