電容建模的案例
基于comsol軟件的電容器頻域建模
電源完整性仿真與EMC分析
也就是說它的阻抗隨著頻率的增加先增大后減小，等效阻抗的最小值發生在串聯諧振頻率處，這時候，電容的容抗和感抗正好抵消，表現為阻抗大小恰好等于寄生串聯電阻ESR，變化曲線如圖1－2所示：
從諧振頻率的公式可以看出，電容大小和ESL值的變化都會影響電容器的諧振頻率。由于電容在諧振點附近的阻抗最低，所以設計時盡量選用FR和實際工作頻率相近的電容。如果工作的頻率變化范圍很大，則可以混合使用不同容值和FR電容，即同時選擇一些FR較小的大電容和FR較大的小電容。
2、PI仿真電容及分布參數的建模：
非理想旁路電容由ESR、C、ESL、引線和過孔等幾部分組成，見圖1－3所示。
在高速PCB設計中，我們常用的電容引線方式有以下幾種，為定量分析各種引線方式的影響和建模的需要，我們從正在設計中的單板中提取了用于分析的樣板，見圖1－4所示。
常見的電容的引線方式有以下5種，如圖1－6所示，其中第5種在焊盤上開孔目前工藝不推薦，在此只作分析，首先，我們分別計算了VCC_3.3V到電容管腳的引線和過孔的電感，
得到以下5組數據（單位：亨利）：
L001 2.82101E-010
L002 2.70197E-010
L003 8.36196E-010
L004 9.23669E-010
L005 3.65286E-010
為了盡量減小引線電感，在設計中我們可以優先采用第2種引線方式，其中第4種引線方式在傳統的PCB設計中廣泛采用，由于這種引線方式會帶來較大的引線電感，建議在高速PCB設計中盡量不要采用。
展開 電容器 | 一文詳解MOM、MIM和MOS及其區別
MOS電容器的電容值取決于施加在柵極上的直流電壓。變化的電壓會改變柵極的耗盡區，從而改變介電屬性，進而改變電容。MOS電容器在本地電源去耦應用中尤其有用，在這種應用中，直流電壓保持恒定。
金屬-氧化物-半導體電容器的優勢
與MIM電容器相比，單位面積電容更高
柵極絕緣體（SiO2）更薄
金屬-氧化物-半導體電容器的缺點
電容變化顯著，限制了其工作電壓范圍
下極板的寄生電阻會影響性能
金屬-氧化物-半導體電容器的應用
IC
模擬電路
電壓參考電路
可調濾波器
MOM、MIM和MOS比較
利用仿真提取電容
MOM電容器是一種復雜的結構，其體積相當大，由許多超薄 “手指” 結構組成。這些電容器極易受到布局相關效應（LDE）的影響而變形。因此，必須對LDE進行精確建模，以確保計算出MOM電容器的準確模型。在整體布局環境中對MOM電容器進行建模，使設計人員能夠預測它們與電路其余部分之間的電容耦合，這對于敏感應用至關重要。然而，使用傳統的電磁（EM）求解器并不總能實現這種精度水平。因此，設計人員通常選擇將MOM電容器視為分立組件，并將其模型直接連接到測試臺進行仿真。
制造MIM電容器是一項更大的挑戰，因為在制造過程中需要額外的掩膜層。技術文件中會引入專用的MIM層，以定義和設計MIM電容器。在完整布局環境中對完整的MIM結構進行建模，對于預測電容精度至關重要。
MOM和MIM電容器廣泛應用于集成電路，尤其是RF和模擬應用，而使用仿真軟件對這些電容器進行準確建模，對于確保電容精度和滿足布局方面的匹配要求至關重要。Ansys RaptorH能夠提取所有無源器件以及任意布線布局（無論是成熟設計還是正在開發中的布局）的電磁模型。
展開 電容器 | 一文詳解MOM、MIM和MOS及其區別
技術文件中會引入專用的MIM層，以定義和設計MIM電容器。在完整布局環境中對完整的MIM結構進行建模，對于預測電容精度至關重要。
MOM和MIM電容器廣泛應用于集成電路，尤其是RF和模擬應用，而使用仿真軟件對這些電容器進行準確建模，對于確保電容精度和滿足布局方面的匹配要求至關重要。Ansys RaptorH能夠提取所有無源器件以及任意布線布局（無論是成熟設計還是正在開發中的布局）的電磁模型。這些組件可以是平面（實心的或者帶孔的）、傳輸線、螺旋電感器和MIM/MOM電容器，它們可以與高速/高頻布線一起提取，以計算全耦合電磁模型。此外，憑借自動化的額外優勢，使電磁提取任務的設置變得非常簡單且快速。
展開 
多物理場仿真助力精確評估并優化麥克風與換能器設計
為了制造高質量設備，來自英國 Brüel＆Kj?r 公司的研究團隊使用多物理場仿真對麥克風和換能器設計進行了建模。
聲學與振動測量的領導者：Brüel & Kj?r 公司
Brüel & Kj?r 是聲學與振動測量行業的領導者，領先行業長達 40 余年，服務對象包括空客、美國國家航空航天局、法拉利等知名客戶。他們向市場推出了工作標準麥克風及針對具體應用的定制麥克風等，覆蓋從次聲到超聲波等頻率范圍。針對每款應用和各個頻段，總有多種因素會影響麥克風設計的性能。
4134 型麥克風，膜片上方覆蓋了網格保護層。
當聲音進入麥克風后，聲壓波可使膜片振動，振動隨即轉換為聲音分貝。這個過程意味著麥克風的建模需要同時考慮到緊密耦合裝置中的力學、電氣和聲學現象——只有借助多物理場仿真工具才能實現。為了判斷麥克風的設計是否具有良好的一致性和可靠性，Brüel & Kj?r 在設備精度測試、新設計驗證階段采用了 COMSOL Multiphysics? 軟件。
使用多物理場仿真評估麥克風設計
如下圖所示，Brüel & Kj?r 推出的 4134 型電容式麥克風是開發電容式麥克風時常用的原型。電容式麥克風建模涉及到對膜片運動、膜變形、共振頻率以及粘滯與熱聲損耗進行模擬。由于麥克風尺寸小，縱橫比大，因此熱損耗和粘滯損耗會大大影響其性能。綜合上述因素，一個準確的模型必須包含大量細節。
4134 型麥克風的幾何模型顯示了簡化的扇形幾何中的網格。
為了保持精確度，同時縮短計算時間，研究人員在計算熱應力和共振頻率時利用了模型的對稱性。聲壓仿真可以采用相似的方法，但前提是聲音沿膜片法向入射。若聲波為非法向入射，則可以使用非對稱邊界條件。
完成了 4134 型麥克風的仿真驗證后，研究人員還使用了難以在現實中觀察到的參數對其他型號進行了模擬。
展開 高速通信系統中可調諧濾波器的高保真建模
基于多物理場仿真精確分析射頻濾波器
這種類型器件的傳統分析方法是利用金屬支柱幾何高度的參數掃描（而非使壓電片拋物線式翹曲），進而觀察濾波器的電容變化。但在實際工作中，金屬支柱是固定的，并且壓電片的實際變形在幾何上呈不均勻性。為此，參數掃描不能精確模擬電容變化；因此，測定的諧振頻率是不準確的。
為描述真實世界的現象，必須采用多物理場方法，并結合高頻電磁場和壓電結構分析，以此對壓電片的彈性變形和由此產生的電容變化進行建模。在COMSOL Multiphysics? 軟件中使用這種方法是無縫且直觀的，因為它為您提供的是一個統一仿真平臺。
在統一仿真平臺上進行多物理場仿真和移動網格設置，以此對壓電片的變形進行建模。
壓電片的變形是通過幾個物理場接口的組合得以解決，這些接口包括固體力學（solid），靜電學（es）和移動網格（ale）。當壓電片因正負直流偏置而發生變形時，移動網格接口用于將變形之后的網格作用于電磁波、頻域接口，該接口用于模擬微帶線和諧振腔內部的電磁波傳播和諧振。
當壓電片的電勢為+300V時，可觀察到變形值為~90 μm，這使得縫隙變小，縫隙中的電容增大。因此，諧振頻率的漂移低于在零偏壓和負偏壓下的漂移。
可調諧振腔濾波器的S參數。該模式采用直流偏置±300 V。
S參數曲線顯示了壓電片的偏轉對濾波器諧振頻率的影響。本例的可調諧頻率范圍約為40兆赫。這個范圍可以通過選擇不同的壓電盤大小和輸入偏置電壓來調節。
關于仿真真實世界設備的總結思考
RF模塊是COMSOL Multiphysics 的一款附加產品，它可以助您設計、構建并優化射頻、微波、毫米波和無源THz設備。您可以對傳統設備進行建模，并擴展模型，以此涵蓋其他在實驗室中不易測得的物理現象，例如對材料性能的熱效應以及結構變形。
展開 Ansys高頻電磁應用領域及案例（上篇）
仔細檢查布局、寄生電感和電容、襯底建模和走線電阻是實現可靠性的關鍵。為了建模DC直至毫米波頻段的電磁效應，需要對布局進行特殊處理。Ansys可提供多種用于片上結構的高級電磁仿真技術。Ansys HFSS 是有限元方法(FEM)抽取器的行業標桿，有經驗的工程師將它用于技術探索和簽核驗證。
PCB板級和組件級電磁建模
精確模擬整個PCB板和封裝，解決EMI問題
-S參數和寄生參數提取
-檢查PCB的EMI設計規則
-濾波元件的電路分析
天線設計
天線饋電結構設計
對包含功分器、環形器、隔離器、濾波器等器件在內的饋電結構進行整體仿真設計
仿真屏蔽腔對饋電結構的影響
天線設計
振子天線：一般指直線形的單極或偶極天線，或者由單極、偶極振子組合成的復雜天線，如典型的八木宇田天線。
喇叭天線：一般指直線形的單極或偶極天線，或者由單極、偶極振子組合成的復雜天線，如典型的八木宇田天線。
反射面天線：早期常用的一種天線形式，如拋物面天線、卡氏雙反射面天線等。
超寬帶天線：天線的電特性在一個較寬的頻段內保持不變或變化較小的天線，稱為寬頻帶天線，也稱超寬帶天線。常見如阿基米德螺旋天線、等角螺旋天線、正弦曲折臂天線、對數周期天線等。
相控陣天線：相控陣天線由許多相同的輻射元組成，每個單元在相位和幅度上獨立可控。
微帶陣列天線：微帶天線形式有多種，設計靈活、剖面低、成本不高。如微帶貼片、微帶振子、微帶縫隙等。
展開 從原理到實例：詳解SiC MOSFET是如何提高電源轉換效率的？
最大限度地降低米勒效應及其負面影響；在某些情況和應用配置下，寄生電容可能會導致意外導通。米勒效應引起的這種導通會增加反向恢復能量并增加損耗。一種解決方案是讓驅動器具備所謂的米勒箝位保護功能，從而在功率級開關期間控制驅動電流。
以適當的電壓提供所需的灌電流和拉電流。為使損耗最小，SiC器件需要的正偏柵極驅動 (+20V) 一般比硅基MOSFET高。SiC器件可能還需要-2至-6V的負OFF柵極電壓。所需柵極電流根據柵極電荷(Qg)、VDD、漏極電流ID、柵源電壓和柵極電阻進行常規計算來確定，典型值約為幾安培。該電流必須具有足夠的灌電流和拉電流額定值，其壓擺率須與SiC FET的開關速度相稱。
對電路板和器件的寄生效應（包括雜散電感和電容）進行建模并使之最小化，以免在器件的較高開關速度下，這些寄生效應引起振蕩、電壓/電流過沖和誤觸發。硅MOSFET有一個較小的“尾”電流，充當阻尼器或緩沖器，可在某種程度上減少過沖和瞬時振蕩。SiC MOSFET沒有這種尾電流，因此漏極電壓過沖和瞬時振蕩可能較高并造成問題。要減少這些寄生效應，需要特別注意電路布局問題，盡量縮短導線長度，并將驅動器放置在盡可能靠近其功率器件的地方。即使幾厘米長也可能很重要，因為當SiC FET以較高開關速度工作時，這些雜散電感和電容的影響更為顯著。減小瞬時振蕩還有一個好處，那就是能夠減少與器件的驅動側和負載側的高速開關相關的EMI的產生。
盡管驅動SiC MOSFET會涉及其他問題，但許多供應商為此設計了標準IC，其特性可滿足SiC器件的特定需求。請注意，在許多設計中，柵極驅動器和SiC FET必須與低壓電路進行電隔離。
展開 入門指紋支付和指紋解鎖，從學會COMSOL計算目標體電容開始！
手機的指紋識別目前主要有三種技術：電容式，光學式和超聲波式，目前市面上看到最成熟的指紋手機基本都是電容式的，其主要利用了電容傳感器的原理。2017年在Science advances期刊上，研究人員研究出可以彎曲、拉伸的電容傳感器，通過觸摸即可實現信號的傳遞。
（圖片源于Science advances, 2017, 3(3): e1602200.）
電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感元件，將被測物理量或機械量轉換成為電容量變化的一種轉換裝置，廣泛用于位移、角度、振動、速度、壓力、成分分析、介質特性等方面的測量。典型的電容器由兩個導體加上它們之間的電介質構成。在這兩個導體之間施加電勢差會產生電場，形成電容效應。這一電場不僅直接存在于導體之間，還會擴展一段距離，為了準確預測電容器的電容量，在考慮邊緣效應前提下，用于模擬邊緣場的域還必須足夠大，并使用適當的邊界條件。
COMSOLMultiphysics是一款大型的高級數值仿真軟件。廣泛應用于各個領域的科學研究以及工程計算，模擬科學和工程領域的各種物理過程。COMSOL Multiphysics是以有限元法為基礎，通過求解偏微分方程（單場）或偏微分方程組（多場）來實現真實物理現象的仿真，COMSOL應用范圍涵蓋從流體流動、熱傳導、到結構力學、電磁分析等多種物理場，用戶可以快速的建立模型。
COMSOL中定義模型非常靈活，材料屬性、源項、以及邊界條件等可以是常數、任意變量的函數、邏輯表達式、或者直接是一個代表實測數據的插值函數等。能夠解決許多常見的物理問題。同時，用戶也可以自主選擇需要的物理場并定義他們之間的相互關系。當然，用戶也可以輸入自己的偏微分方程（PDEs），并指定它與其它方程或物理之間的關系。
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