Este efecto se debe a los efectos de las características parasitarias del dispositivo. Un condensador tiene cuatro parásitos básicos:
Resistencia equivalente en serie - ESR:
Un condensador es en realidad un condensador en serie con las resistencias de sus cables, la lámina del dieléctrico y otras pequeñas resistencias. Esto significa que el condensador no puede descargarse realmente de forma instantánea, y también que se calentará cuando se cargue y descargue repetidamente. Este es un parámetro importante a la hora de diseñar sistemas de potencia.
Corriente de fuga:
El dieléctrico no es ideal, así que puedes añadir una resistencia en paralelo con tu condensador. Esto es importante en los sistemas de respaldo, y la corriente de fuga de un electrolítico puede ser mucho mayor que la corriente necesaria para mantener la RAM en un microcontrolador.
Absorción dieléctrica - CDA:
Esto suele ser menos interesante que los otros parámetros, especialmente en el caso de los electrolíticos, para los que la corriente de fuga supera el efecto. En el caso de las cerámicas grandes, se puede imaginar que hay un circuito RC en paralelo con el condensador. Cuando el condensador se carga durante un largo periodo de tiempo, el condensador imaginado adquiere una carga. Si el condensador se descarga rápidamente durante un breve periodo de tiempo y posteriormente se vuelve a poner en circuito abierto, el condensador parásito comienza a recargar el condensador principal.
Inductancia en serie equivalente - ESL:
A estas alturas, no debería sorprenderte demasiado que, si todo tiene capacitancia así como resistencia no nula y no infinita, todo tiene también inductancia parásita. El hecho de que éstas sean significativas depende de la frecuencia, lo que nos lleva al tema de la impedancia.
Representamos la impedancia con la letra Z. La impedancia puede considerarse como una resistencia, pero en el dominio de la frecuencia. De la misma manera que una resistencia resiste el flujo de la corriente continua, una impedancia impide el flujo de la corriente alterna. Al igual que la resistencia es V/R, si la integramos en el dominio del tiempo, la impedancia es V(t)/ I(t).
Tendrás que hacer algunos cálculos, o comprar las siguientes afirmaciones sobre la impedancia de un componente con una tensión sinusoidal aplicada con una frecuencia de w:
\$ \begin{align} Z_{resistor} &= R\\ Z_{capacitor} &= \frac{1}{j \omega C} = \frac{1}{sC}\\ Z_{inductor} &= j\omega L = sL \end{align} \$
Sí, \$j\$ es lo mismo que \$i\$ (el número imaginario, \$\sqrt{-1}\$ ), sino en la electrónica, \$i\$ suele representar la corriente, por lo que utilizamos \$j\$ . También, \$\omega\$ es tradicionalmente la letra griega omega (que se parece a la w.) La letra "s" se refiere a una frecuencia compleja (no sinusoidal).
Qué asco, ¿verdad? Pero entiendes la idea: una resistencia no cambia su impedancia cuando aplicas una señal de corriente alterna. Un condensador tiene una impedancia reducida con una frecuencia más alta, y es casi infinito en CC, lo que esperamos. Un inductor tiene una impedancia mayor con una frecuencia más alta - piensa en un estrangulador de RF que está diseñado para eliminar los picos.
Podemos calcular la impedancia de dos componentes en serie sumando las impedancias. Si tenemos un condensador en serie con un inductor, tenemos:
\$ \begin{align} Z &= Z_C + Z_L\\ &= \frac{1}{j\omega C + j\omega L} \end{align} \$
¿Qué ocurre cuando aumentamos la frecuencia? Hace tiempo, nuestro componente era un condensador electrolítico, así que supondremos que \$C\$ es mucho mayor que \$L\$ . A primera vista, imaginaríamos que las proporciones no cambiarían. Pero, un poco de álgebra compleja trivial (Nota: Este es un término relativo) muestra un resultado diferente:
\$ \begin{align*} Z &= \frac{1}{j \omega C} + j \omega L\\ &= \frac{1}{j \omega C} + \frac{j \omega L \times j \omega C}{j \omega C}\\ &= \frac{1 + j \omega L \times j \omega C)}{j \omega C}\\ &= \frac{1 - \omega^2 LC}{j \omega C}\\ &= \frac{-j \times (1 - \omega^2 LC)}{j \omega C}\\ &= \frac{(\omega^2 LC - 1) * j)}{\omega C} \end{align*} \$
Bueno, eso fue divertido, ¿no? Este es el tipo de cosas que haces una vez, recuerdas la respuesta y luego no te preocupas. ¿Qué sabemos de la última ecuación? Consideremos primero el caso en el que \$\omega\$ es pequeño, \$L\$ es pequeño, y \$C\$ es grande. Tenemos, aproximadamente,
\$ \begin{align*} \frac{(small * small * large - 1) \times j}{small * large} \end{align*} \$
que es un número negativo (suponiendo que \$small * small * large < 1\$ (que lo es para los componentes prácticos). Esto es conocido como \$Z_C = \frac{-j}{\omega C}\$ - ¡Es un condensador!
¿Qué tal, en segundo lugar, su caso (electrolítico de alta frecuencia) donde \$\omega\$ es grande, \$L\$ es pequeño, y \$C\$ es grande. Tenemos, aproximadamente,
\$ \begin{align*} \frac{(large * small * large - 1) \times j}{small * large} \end{align*} \$
que es un número positivo (suponiendo que \$large * small * large > 1\$ ). Esto es conocido como \$Z_L = j \omega L\$ - ¡Es un inductor!
¿Qué pasa si \$\omega^2 LC = 1\$ ? ¿Entonces la impedancia es cero? ¡Si! Esto se llama la frecuencia de resonancia - Es el punto en la parte inferior de la curva que mostró en su pregunta. ¿Por qué no es en realidad ¿Cero? Por la ESR.
TL,DR: Cosas raras suceden cuando se aumenta mucho la frecuencia. Sigue siempre las hojas de datos de los fabricantes para desacoplar tus circuitos integrados, y consigue un buen libro de texto o toma una clase si necesitas hacer cosas de alta velocidad.
