一、电容内阻的定义

1. 等效串联电阻（ESR）

ESR是电容器在高频信号下表现出的串联电阻，主要由以下因素构成：

• 电极材料和导线电阻

• 电介质介损（介质损耗）

• 引脚或封装寄生电感、电阻

ESR越大，电容在交流信号中损耗越高，会导致热量增加、滤波性能下降、甚至器件损坏。

2. 漏电电阻（R_leak）

漏电电阻是并联在电容器两极之间的一个高阻值，反映了电容器绝缘不完全而导致的漏电流。尤其在模拟电路、长时间保持电压的电路中，R_leak对性能影响显著。

二、电容内阻为什么重要？

所以，在器件选型和故障分析中，准确测量内阻成为必要手段。

三、如何测量电容的内阻？（核心部分）

方法一：使用LCR数字电桥（推荐）

仪器推荐： Keysight E4980A、Hioki IM3536、Tonghui TH2832等

测量步骤：

1. 将LCR表设置为串联模式（Series）

2. 选择频率（如100Hz、1kHz、100kHz）

3. 读取阻抗Z和相位角θ

4. 根据公式计算：

$$\text{ESR} = |Z| \cdot \cos(\theta)$$ESR=∣Z∣⋅cos(θ)$$\text{Xc} = |Z| \cdot \sin(\theta) \quad \Rightarrow C = \frac{1}{2\pi f Xc}$$Xc=∣Z∣⋅sin(θ)⇒C=2πfXc1

优点：

• 测量快速，适用于批量测试

• 自动显示ESR、电容值、Q值等

• 可切换频率分析频域响应

方法二：示波器+函数信号源测量法（工程简易法）

测量原理：

在串联电容的电路中输入方波或正弦波，通过电阻与电容串联构成RC回路，使用示波器监控电压变化。

步骤：

1. 用函数信号源输出已知频率正弦波

2. 通过已知电阻与电容串联

3. 使用示波器探头测电阻两端电压

4. 用欧姆定律计算电阻上的电流，再换算出电容端的电压与电流关系，进而反推出ESR：

$$ESR = \frac{V_{ESR}}{I} = \frac{V_R}{I}$$ESR=IVESR=IVR

注意：

• 频率应选择在目标应用频段，如100kHz或1MHz

• 电容与电阻选型需考虑相应阻抗匹配，避免极小电压无法检测

方法三：漏电电阻测量（适用于R_leak）

使用方法1：静态充放电法

1. 用稳定直流电源给电容充电至一定电压

2. 断开电源，记录放电过程中的电压随时间的变化

3. 用以下公式反推出漏电电阻：

$$V(t) = V_0 \cdot e^{-\frac{t}{R_{leak} \cdot C}} \quad \Rightarrow \quad R_{leak} = -\frac{t}{C \cdot \ln(V/V_0)}$$V(t)=V0⋅e−Rleak⋅Ct⇒Rleak=−C⋅ln(V/V0)t

使用方法2：高阻计法

借助兆欧表或高阻计直接测量电容两端的绝缘电阻，部分型号支持直接读取漏电流与R_leak。

四、不同类型电容内阻测量比较

五、电容内阻测量中的注意事项

1. 测量频率选择需贴合实际应用
   不同频率下ESR不同，高频电路推荐100kHz以上测量。

2. 温度影响不可忽视
   ESR随温度升高而变化，尤其是电解类电容，建议温控测试。

3. 测量引线电感补偿
   高频测量中，仪器线缆自身电感会干扰ESR计算，可采用四线式夹具测量。

4. 电容容量对测量误差影响
   小电容（如pF级）需更高精度仪器，如Keysight E4990A等。

六、电容内阻测量的工程意义

• 品质控制：筛选出ESR超标的劣质电容，防止高温老化

• 电源稳定性：保证滤波性能，减少输出纹波

• 产品可靠性：判断电容老化趋势，规划更换周期

• 射频与高速设计：评估电容在GHz环境下的表现