电容结构

本技术涉及电容，特别是涉及电容结构。

背景技术：

1、高精度标准电容器在交流阻抗计量领域有着重要作用，是量值传递和量值溯源的桥梁。在电学阻抗的绝对测量过程中，需要借助标准电容器，将计算电容的值通过电容电桥和直角电桥传递给标准电阻和电感。在位移传感技术研究领域，标准电容器作为基准，用于评估位移传感电路的性能。在位移传感电路的标定过程中，不仅需要求电容器具备高稳定度和高精度，还要求电容器能够提供af级别的高分辨率。此外，高精度的标准电容器还可用于对电容电桥、精密lcr表等仪器的校准。

2、针对更高精度及稳定性的标准电容器，本领域中的技术人员对此进行了一系列的研究。上世纪60年代初期便开始了10pf固定电容值熔融石英电容器的研制工作，电容稳定性在量级左右。在此基础上，1970年研制出10-和100-pf固定值标准电容器，在温度变化0.01℃范围内，分辨率0.1af。2000年后，nist在一个固定的商业熔融硅电容标准基础上，研制出可以产生大约0.1ff到110pf范围内的任何电容值，分辨率达到亚ff级别的电容器。

3、目前，标准电容器的步进调节分辨率较低。如果能够提高标准电容器的容值选择能力，不仅能够拓展lcr测量仪器的检定和校准范围，同时也能够提高校准精度。因此，本领域亟需提供结构设计简单、步进调节分辨率较高、稳定性强的标准电容。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述提及的技术问题，提供一种电容结构。

2、本技术提供了一种电容结构，所述电容结构包括：

3、介电质板，所述介电质板的外表面包覆有第一屏蔽电极膜，其中，所述介电质板具有第一板体表面和第二板体表面，位于所述第一板体表面的部分所述第一屏蔽电极膜开设若干第一非包覆区域，若干所述第一非包覆区域的区域面积并不相同，位于所述第二板体表面的部分所述第一屏蔽电极膜开设一个第二非包覆区域；

4、第一电极组，所述第一电极组包括若干第一电极元件，其中，若干所述第一电极元件的尺寸并不相同，全部所述第一电极元件均设置在所述介电质板的第一板体表面，且每个所述第一电极元件均位于一个所述第一非包覆区域内；

5、第二电极组，所述第二电极组包括若干电极单元结构，每个所述电极单元结构均包括介电质主体、第二屏蔽电极膜和第二电极元件，在每个所述电极单元结构中，所述第二屏蔽电极膜包覆在所述介电质主体的外表面的部分区域，并且所述介电质主体的外表面的另外两个部分区域分别形成有未被所述第二屏蔽电极膜包覆的第三非包覆区域和第四非包覆区域，所述第二电极元件经所述第四非包覆区域与所述介电质主体相连；其中，全部所述电极单元结构均设置在所述介电质板的第一板体表面，每个所述电极单元结构均通过第三非包覆区域与一个所述第一非包覆区域朝向相对设置；

6、公共电极，所述公共电极设置在所述介电质板的第二板体表面，且所述公共电极位于所述第二非包覆区域内。

7、在其中一个实施例中，每个所述的电极单元结构的第三非包覆区域的区域面积均小于与其相对设置的所述第一非包覆区域的区域面积。

8、在其中一个实施例中，所述介电质板的第一板体表面和第二板体表面朝向相背设置，每个所述电极单元结构的第三非包覆区域和第四非包覆区域均朝向相背设置，每个所述电极单元结构的第三非包覆区域和第四非包覆区域均能够与所述介电质板上相对设置的一个所述第一非包覆区域以及所述第二非包覆区域经一虚拟直线同时穿过。

9、在其中一个实施例中，所述介电质主体包括第一主体端面、第二主体端面以及连接所述第一主体端面和所述第二主体端面的第一主体侧面，所述第一主体端面、所述第二主体端面和所述第一主体侧面构成所述介电质主体的外表面的全部区域，所述第一主体端面和所述第二主体端面在所述介电质主体上的朝向相背，所述第二屏蔽电极膜包覆所述介电质主体的全部第一主体侧面、部分第一主体端面以及部分第二主体端面；

10、其中，未被所述第二屏蔽电极膜包覆的所述第三非包覆区域位于所述介电质主体第一主体端面，未被所述第二屏蔽电极膜包覆的所述第四非包覆区域位于所述介电质主体的第二主体端面，所述第二电极元件设置在所述介电质主体的第二主体端面且位于所述第四非包覆区域内，所述介电质主体的第一主体端面和所述介电质板的第一板体表面朝向相对设置。

11、在其中一个实施例中，每个所述第一电极元件的最大横截面积均小于适配的一个所述第一非包覆区域的区域面积；

12、每个所述电极单元结构的第二电极元件的最大横截面积均小于其第四非包覆区域的区域面积；

13、所述公共电极的最大横截面积小于所述第二非包覆区域的区域面积。

14、在其中一个实施例中，全部所述第一电极元件之间均通过屏蔽电极间隔开；和/或，

15、每个所述第一电极元件和每个所述第二电极元件均连接有外接电极引针。

16、在其中一个实施例中，每个所述第一非包覆区域的区域面积均与其他的所述第一非包覆区域的区域面积不同；

17、每个所述第一电极元件的尺寸均与其他的所述第一电极元件的尺寸不同；

18、每个所述电极单元结构的第三非包覆区域的区域面积均与其他的所述电极单元结构的第三非包覆区域的区域面积不同。

19、在其中一个实施例中，所述介电质板具有板体中心，若干所述第一电极元件围绕所述介电质板的板体中心周向分布在所述介电质板的第一板体表面，且在周向分布的一个周向方向上，若干所述第一电极元件的尺寸逐渐降低，若干所述电极单元结构围绕所述介电质板的板体中心周向分布在所述介电质板的第一板体表面，且在周向分布的一个周向方向上，若干所述电极单元结构的第三非包覆区域的区域面积逐渐降低。

20、在其中一个实施例中，若干所述第一电极元件用于与所述公共电极配合产生超过10ff的电容值输出，若干所述电极单元结构用于与所述公共电极配合产生10af-10ff的电容输出。

21、在其中一个实施例中，若干所述第一电极元件与所述公共电极配合产生的电容值依照二进制加权递减，若干所述电极单元结构与所述公共电极配合产生的电容值依照二进制加权递减。

22、在其中一个实施例中，所述介电质板的第一板体表面和第二板体表面相互平行，每个所述电极单元结构的第一主体端面和第二主体端面均相互平行。

23、在其中一个实施例中，每个所述第一电极元件的周向一周均与适配的一个所述第一非包覆区域具有环形间隙；

24、每个所述电极单元结构的第二电极元件的周向一周均与其第四非包覆区域具有环形间隙；

25、所述公共电极的周向一周与所述第二非包覆区域具有环形间隙。

26、在其中一个实施例中，所述介电质板为圆形板体；

27、所述介电质主体为圆柱形介电质，所述介电质主体具有中心轴线，所述第二电极元件、所述第三非包覆区域和所述第四非包覆区域的形状均为圆形，所述介电质主体的中心轴线经过所述第二电极元件、所述第三非包覆区域和所述第四非包覆区域的中心。

28、在其中一个实施例中，所述第一电极元件为板状电极，在围绕所述介电质板的板体中心周向分布的一个方向上，若干所述第一电极元件的板体面积逐渐降低。

29、上述电容结构中，第一电极组与介电质板和公共电极可共同配合构成多个平行平板结构的电容，利用该多个平行平板结构的电容产生超过10ff的电容值，多个平行平板结构的电容可根据需求设置为具有不同的电容值。同时，第二电极组与介电质板和公共电极可共同配合构成多个小孔结构的电容，利用该多个小孔结构的电容产生介于介于10af到10ff之间的电容值，多个小孔结构的电容可根据需求设置为具有不同的电容值。因此，上述提供的电容结构可通过平行平板结构的电容和小孔结构的电容的集成布局，实现多位固定电容值输出的电极分布方案。向该电容结构施加电压，通过不同电容之间的连接组合，可以实现不同电容值的输出，完成多量级固定电容值的输出，同时电容值切换灵活。

技术特征：

1.一种电容结构，其特征在于，所述电容结构包括：

2.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，每个所述的电极单元结构的第三非包覆区域的区域面积均小于与其相对设置的所述第一非包覆区域的区域面积。

3.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述介电质板的第一板体表面和第二板体表面朝向相背设置，每个所述电极单元结构的第三非包覆区域和第四非包覆区域均朝向相背设置，每个所述电极单元结构的第三非包覆区域和第四非包覆区域均能够与所述介电质板上相对设置的一个所述第一非包覆区域以及所述第二非包覆区域经一虚拟直线同时穿过。

4.根据权利要求3所述的电容结构，其特征在于，所述介电质主体包括第一主体端面、第二主体端面以及连接所述第一主体端面和所述第二主体端面的第一主体侧面，所述第一主体端面、所述第二主体端面和所述第一主体侧面构成所述介电质主体的外表面的全部区域，所述第一主体端面和所述第二主体端面在所述介电质主体上的朝向相背，所述第二屏蔽电极膜包覆所述介电质主体的全部第一主体侧面、部分第一主体端面以及部分第二主体端面；

5.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，每个所述第一电极元件的最大横截面积均小于适配的一个所述第一非包覆区域的区域面积；

6.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，全部所述第一电极元件之间均通过屏蔽电极间隔开；和/或，

7.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，每个所述第一非包覆区域的区域面积均与其他的所述第一非包覆区域的区域面积不同；

8.根据权利要求7所述的电容结构，其特征在于，所述介电质板具有板体中心，若干所述第一电极元件围绕所述介电质板的板体中心周向分布在所述介电质板的第一板体表面，且在周向分布的一个周向方向上，若干所述第一电极元件的尺寸逐渐降低，若干所述电极单元结构围绕所述介电质板的板体中心周向分布在所述介电质板的第一板体表面，且在周向分布的一个周向方向上，若干所述电极单元结构的第三非包覆区域的区域面积逐渐降低。

9.根据权利要求8所述的电容结构，其特征在于，若干所述第一电极元件用于与所述公共电极配合产生超过10ff的电容值输出，若干所述电极单元结构用于与所述公共电极配合产生10af-10ff的电容输出。

10.根据权利要求9所述的电容结构，其特征在于，若干所述第一电极元件与所述公共电极配合产生的电容值依照二进制加权递减，若干所述电极单元结构与所述公共电极配合产生的电容值依照二进制加权递减。

技术总结
本申请涉及一种电容结构，介电质板的外表面包覆有第一屏蔽电极膜，开设若干第一非包覆区域和一个第二非包覆区域，第一电极组包括若干第一电极元件，每个第一电极元件均位于一个第一非包覆区域内，第二电极组包括若干电极单元结构，每个电极单元结构均包括介电质主体、第二屏蔽电极膜和第二电极元件，全部电极单元结构均设置在介电质板的第一板体表面，每个电极单元结构均通过第三非包覆区域与一个第一非包覆区域朝向相对设置，公共电极设置在介电质板的第二板体表面，公共电极位于第二非包覆区域内。通过平行平板结构的电容和小孔结构的电容的集成布局，可实现多位固定电容值输出的电极分布方案，完成多量级固定电容值的输出，电容值切换灵活。

技术研发人员：贺晓霞,赵一瑾
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23