流程圖從不提的相變
在組織中，電荷由離子攜帶；在導線中，由電子攜帶。電極正是這個轉換發生之處，而它並非免費。金屬一接觸電解質，離子便重新排列並形成一個有結構的區域：電雙層。電極所做的一切——阻抗、直流偏壓、雜訊、注入電荷的能力——都源自這個介面。
電雙層
異號離子在金屬表面聚集。緊密的特性吸附離子層是亥姆霍茲層，其後是擴散的 Gouy–Chapman 雲（合稱 Stern 模型）。電學上這表現得像一個比電容極高的電容——光滑金屬約 10–20 µF/cm² 量級——因為電荷分離距離是分子尺度（約 nm）。
在平衡時，介面還處於材料特定的半電池電位——一個直流偏壓（相對於參考電極從數十 mV 到約一伏特），它與大腦毫無關係，但你的前端必須把它排除。
法拉第式與電容式電荷傳遞
電荷以兩種方式跨越介面。電容式（非法拉第）：對雙電層充放電，無化學反應——完全可逆，適合記錄與安全刺激。法拉第式：電子經由氧化還原反應真正跨越；這可以是可逆的（例如氧化銥的價數變化）或不可逆的（電極腐蝕、水電解、破壞組織的氣體與 pH 變化）。
Randles 等效電路
標準的集總模型是 Randles 電路：一個溶液／擴散電阻 R_s 串聯一組並聯——雙電層電容 C_{dl} 與電荷傳遞電阻 R_{ct}——在擴散重要時再加一個 Warburg 元件。
Z(\omega) = R_s + \dfrac{R_{ct}}{1 + j\omega R_{ct} C_{dl}}Randles 阻抗（忽略 Warburg）。當 ω→0 時 Z→R_s+R_ct；當 ω→∞ 時 Z→R_s。
電極–組織邊界的簡單電路模型。低頻時雙電層電容阻擋電流，你感受到完整電阻；高頻時電容形同短路，只剩擴散電阻。它刻畫了電極對電流的阻礙如何隨頻率變化。
- Z(\omega)
- 總阻抗——隨頻率變化、對電流的阻礙。
- R_s
- 周圍組織的擴散（溶液）電阻。
- R_{ct}
- 電荷轉移電阻——把電流以化學方式推過介面有多困難。
- C_{dl}
- 介面處的雙電層電容。
R_s 是組織的擴散電阻（由幾何與 σ 決定）；C_{dl} 在我們記錄的頻段占主導；R_{ct} 支配直流與法拉第漏電。
為何真實電極不是理想電容：CPE
量測到的介面幾乎從不表現為純電容。表面粗糙度、多孔性與時間常數的分佈，使相位「卡」在 0° 與 −90° 之間某處。我們用定相元件（CPE）來刻畫這一點。
Z_{CPE}(\omega) = \dfrac{1}{Q\,(j\omega)^{n}},\qquad 0 < n \le 1CPE 阻抗；n = 1 為理想電容，n < 1 對應真實電極呈現的壓扁半圓行為。
真實電極不是理想電容——它們的阻抗以一種奇特的、介於中間的速率隨頻率下降。定相位元件用一個指數 n 來捕捉：n = 1 時是理想電容，小於 1 時則符合粗糙、多孔表面實際呈現的「壓扁」行為。
- Q
- CPE 類似電容的量值。
- n
- 介於 0 與 1 之間的指數，決定電容有多「理想」。
- \omega
- 訊號的角頻率。
- n=1
- 回到理想電容；n < 1 給出真實電極的行為。
把 R_s, R_{ct}, Q, n 擬合到量測頻譜，正是電極阻抗頻譜所做的事——下一篇的主題。