Tipuri de condensatoare explicate

În această postare aflăm despre elementele de bază ale condensatorului și, de asemenea, despre diferitele tipuri de condensatoare care sunt disponibile în mod obișnuit pe piață și utilizate în majoritatea circuitelor electronice.

Prezentare generală

Un condensator este pur și simplu o parte electronică pasivă care este proiectată pentru a stoca o încărcare electrică.

În formă fizică, este format dintr-o pereche de plăci metalice sau electrozi separați printr-un conținut de izolație sau dielectric. Aplicarea unei tensiuni de curent continuu pe bornele condensatorului generează instantaneu o penurie de electroni pe placa pozitivă și supraabundența de electroni pe placa negativă, așa cum se demonstrează în figura următoare.

Această acumulare diferențială de electroni dă naștere unei sarcini electrice, care acumulează un nivel specific (bazat pe tensiune), după care rămâne la acel nivel. Dacă este implicat un curent continuu, izolatorul din interiorul condensatorului funcționează ca un sistem de blocare pentru fluxul de curent (totuși ar putea fi un curent de încărcare tranzitoriu ușor care previne atunci când condensatorul este complet încărcat).

Când se utilizează curent alternativ pe condensator, sarcina acumulată pe parcursul ciclului de jumătate de curent alternativ se inversează cu următoarea jumătate a ciclului, ceea ce determină condensatorul să permită curentului prin el să funcționeze eficient, ca și cum izolația dielectrică nu ar exista niciodată.

Prin urmare, atunci când este implicat curent alternativ, un condensator funcționează pur și simplu ca un dispozitiv de cuplare. Veți găsi cu greu circuite electronice care transportă curent alternativ și care nu încorporează câțiva condensatori, posibil pentru cuplare sau pentru optimizarea răspunsului general în frecvență al sistemului.

În ultimul scenariu menționat, un condensator este conectat cu un rezistor pentru a crea o combinație RC. Apariția încărcării / descărcării implicată în condensatori ar putea fi, de asemenea, utilizată în diferite alte circuite, de exemplu , blițul electronic fotografic.

La fel ca rezistențele, condensatoarele ar putea fi configurate să funcționeze cu valori fixe sau să fie reglabile în mărimea lor. Condensatoarele fixe se întâmplă să fie fundamentele principale ale unui circuit (împreună cu rezistențele). Condensatoarele variabile sunt destinate în principal optimizării circuitelor reglate.

parametrii de performanță ai fiecărui condensator sunt diferite și, prin urmare, aplicațiile lor diferă în consecință.

Una dintre formele componentelor electronice care este utilizată pe scară largă este condensatoarele electronice. În afară de aceasta, ceilalți condensatori utilizați în industrie includ ceramică, mica argintie, electrolitică, plastică, tantală și altele.

Fiecare tip de condensator este utilizat în diverse aplicații în funcție de dezavantajele și avantajele lor.

Este esențial ca tipul corect de condensator să fie selectat, deoarece circuitul în care este utilizat condensatorul este în mare măsură condensator.

Astfel, în cazul în care un tip corect de condensator nu este selectat pentru a fi introdus în circuit pe baza parametrilor săi, acesta poate avea ca rezultat funcționarea necorespunzătoare sau defectuoasă a circuitului.

Bazele condensatoarelor

Legile fizice care guvernează practic diferitele tipuri de condensatoare sunt aceleași și sunt respectate în consecință.

Aceste legi de bază determină diferiți parametri ai condensatorilor, cum ar fi modul în care ar funcționa condensatorul, valoarea condensatorului , și capacitatea sa (cantitatea maximă de încărcare pe care o va deține condensatorul).

Astfel, teoria de bază pe care sunt construiți și funcționează condensatorii permite înțelegerea diferitelor forme ale condensatorilor și modul în care acestea pot fi sau sunt utilizate.

Notă: Chiar dacă au existat numeroase evoluții în domeniul dielectricilor, legile de bază pe care funcționează condensatoarele nu s-au modificat și se aplică până în prezent.

Tipuri de condensatoare și dielectrice

După cum sa discutat mai sus, deși legile de bază pe care funcționează condensatoarele, proprietățile condensatorilor diferă enorm din cauza modului în care este construit fiecare tip de condensator.

Diferitele proprietăți pe care le posedă diferite tipuri de condensatori sunt date de elementul lor principal care este situat între cele două plăci ale condensatorului și este cunoscut sub numele de „dielectric”.

Constanta dielectrică a condensatorului poate avea un impact asupra nivelului de capacitate pe care condensatorul îl poate atinge la un anumit volum specific. De asemenea, diferiți condensatori de diferite tipuri pot fi găsiți ca fiind polarizați în natură, în care tensiunea care traversează condensatorul este tolerată într-o singură direcție.

Pe de altă parte, diferiți condensatori de diferite tipuri pot fi găsiți ca fiind nepolarizați în natură, în care tensiunea care rulează peste condensator este tolerată în ambele direcții.

Condensatorii sunt denumiți în mod obișnuit pe baza naturii dielectricului care este prezent în condensator.

Acest lucru este indicativ al proprietăților generale pe care condensatorul le va prezenta împreună cu diferitele tipuri de funcții ale circuitului unde pot fi utilizate.

Prezentare generală a condensatoarelor și a diferitelor sale tipuri

Diferite forme de proiectare sunt utilizate pentru condensatoarele nepolarizate, aproape toate fiind ușor recunoscute din stilul condensatorului. Nu este nevoie să vă uitați în detalii fine cu privire la construcțiile reale. Caracteristicile lor particulare sunt cruciale, deși, deoarece acestea pot decide varietatea ideală cu care să lucreze pentru o anumită aplicație.

Condensatori neparalizați

1. Condensatoare dielectrice de hârtie , de obicei identificabile prin forma lor tubulară, sunt cele mai ieftine, dar de obicei voluminoase. Multe alte limitări cheie sunt că nu sunt potrivite pentru utilizarea la frecvențe înalte de peste 1 MHz, ceea ce limitează practic aplicația lor la circuitele audio. Acestea se găsesc de obicei în valori de la 0,05 µF până la 1 sau 2 µF, având tensiuni de funcționare cuprinse între 200 și 1.000 de volți. Condensatoarele dielectrice din hârtie acoperită din plastic ar putea avea tensiuni de funcționare mult mai mari.
2. Condensatoare ceramice sunt foarte populare în circuitele audio și RF mici. Acestea sunt destul de ieftine și se pot obține într-o varietate de valori de la 1 pF la 1 µF cu tensiuni de funcționare substanțiale și, în plus, recunoscute prin scurgeri foarte mici. Acestea pot fi fabricate atât pe discuri, cât și în structuri cilindrice și sub formă de plăci ceramice metalizate.
3. Condensatoare argint-mica sunt mai scumpe decât condensatoarele ceramice, dar au o capacitate remarcabilă de lucru de înaltă frecvență și toleranțe mult mai mici, deci sunt de obicei considerate a fi potrivite pentru aplicații vitale. Acestea ar putea fi fabricate cu tensiuni de funcționare extrem de ridicate.
4. Condensatori din polistiren sunt create din folie metalică separată cu o folie de polistiren, având în mod normal un capac de polistiren integrat pentru a garanta o proprietate de izolare îmbunătățită. Acestea sunt cunoscute pentru pierderile minime cu frecvențe ridicate, stabilitate și consistență excelente. Valorile pot varia de la 10 pF la 100.000 pF, însă tensiunea de lucru scade de obicei semnificativ odată cu creșterea valorilor capacității.
5. Condensatori din policarbonat tind să fie de obicei fabricate sub formă de piese dreptunghiulare având capătul terminat ca fire care pot fi ușor introduse în găurile PCB. Acestea oferă valori ridicate (până la 1µF) în dimensiuni mici, împreună cu caracteristicile pierderilor reduse și inductanței minime. La fel ca condensatoarele din polistiren, tensiunile de funcționare devin compromise cu valori mai mari ale capacității.
6. Condensatoare de film din poliester sunt de asemenea fabricate pentru asamblarea directă pe plăci de circuite imprimate, având valori de la 0,01 µF până la 2,2 µF. Acestea sunt de obicei mai mari ca dimensiune în comparație cu condensatoarele din policarbonat. Micul lor inductivitate interioară le permite să fie special potrivite pentru funcțiile de cuplare și decuplare din circuitele electronice. Valorile condensatoarelor de film din poliester sunt de obicei menționate cu un cod de culoare care cuprinde 5 inele de culoare.
7. Condensatoare de film Mylar ar putea fi considerat a fi un condensator de tip film standard, frecvent întâlnit în valori de la 0,001 µF până la 0,22 µF, având o tensiune de funcționare de până la 100 volți c.c.

Diferitele tipuri de condensatoare utilizate în majoritatea circuitelor electronice sunt următoarele:

Condensator ceramic:

Condensatorul și anume condensatorul ceramic este utilizat pentru mai multe aplicații, inclusiv RF și audio.

Gama valorilor condensatorului ceramic este între câteva picofarade și 0,1 microfarade. Condensatoarele ceramice sunt cele mai utilizate pe scară largă în industrie, deoarece este cel mai fiabil și mai ieftin tip de condensator disponibil.

De asemenea, un alt motiv pentru utilizarea sa obișnuită și largă este că factorul de pierdere al condensatorului ceramic este foarte scăzut. Dar factorul de pierdere al condensatorului este, de asemenea, dependent de dielectricul care este utilizat în condensator.

Condensatoarele ceramice sunt utilizate atât în ​​formatele de montare pe suprafață, cât și cu plumb datorită proprietăților de construcție ale condensatorilor.

Condensator electrolitic:

Un tip de condensator care este polarizat în natură este condensatorul electrolitic.

Valorile capacității oferite de condensatorul electrolitic sunt foarte mari, care variază mai mult de 1µF. condensatorii electrolitici sunt utilizați în industrie în mod obișnuit pentru aplicațiile care sunt efectuate pe frecvență joasă, cum ar fi aplicațiile de decuplare, sursele de alimentare și aplicațiile de cuplare audio.

Acest lucru se datorează faptului că aceste aplicații au limita de frecvență de aproape 100 kHz.

Condensator de tantal:

Un alt tip de condensator care este polarizat în natură este condensatorul de tantal. Nivelul de capacitate oferit de condensatorul de tantal la volumul lor este foarte mare.

Unul dintre dezavantajele condensatorului de tantal este că nu există toleranță în condensatorul de tantal față de polarizarea inversă care poate duce la explozia condensatorului atunci când este expus la solicitare.

Un alt dezavantaj este că are o toleranță foarte scăzută față de curenții de undă și, prin urmare, nu ar trebui să fie expuși la tensiuni ridicate (cum ar fi tensiuni care sunt mai mari decât tensiunea lor de lucru) și curent de ondulare ridicat. Condensatoarele de tantal sunt disponibile atât în ​​formatele de montare pe suprafață, cât și cu plumb.

Condensator Mica Argint:

Deși utilizarea condensatoarelor de mica argintie a scăzut semnificativ în epoca actuală, stabilitatea oferită de condensatoarele de mica argintie este încă foarte mare, împreună cu asigurarea unei precizii ridicate și pierderi reduse.

De asemenea, există suficient spațiu disponibil în condensatoarele de mică de argint. Aplicațiile în care sunt utilizate în principal includ aplicațiile RF.

Valorile maxime la care este limitat condensatorul de mică de argint este de aproximativ 100pF.

Condensator de film din polistiren:

Condensatoarele de film din polistiren asigură condensator de toleranță strânsă ori de câte ori este necesar. De asemenea, aceste condensatoare sunt relativ mai ieftine decât cele ale altor condensatoare.

Sandvișul dielectric sau plăcile prezente în condensatoarele de film din polistiren sunt rulate împreună, ceea ce duce la forma condensatorului sub formă tubulară.

Amplasarea sandwich-ului dielectric și forma condensatorului limitează răspunsul condensatorului la frecvențe înalte datorită adăugării inductanței și, astfel, răspunde la doar câțiva 100kHz.

Disponibilitatea generală a condensatoarelor de film din polistiren este sub formă de componente electronice cu plumb.

Condensator de film din poliester:

Toleranța oferită de condensatorul de film din poliester este foarte mică și, prin urmare, acești condensatori sunt utilizați în situații în care considerarea prealabilă este costul.

Nivelul de toleranță al unui procent mare din condensatorii de film din poliester disponibili este fie de 10%, fie de 5% și acest lucru este considerat suficient pentru o gamă largă de aplicații.

Disponibilitatea generală a condensatorilor de film din poliester este sub formă de componente electronice cu plumb.

Condensator de film din poliester metalizat

Condensatoarele de tip folie de poliester metalizat sunt formate din folii de poliester metalizate și, în orice alt sens, sunt similare condensatoarelor de folie de poliester sau o altă formă a acestuia.

Unul dintre avantajele pe care le obține filmul de poliester metalic este acela că face electrozii cu lățime foarte mică și permițând astfel încadrarea condensatorului și într-un pachet de dimensiuni foarte mici.

Disponibilitatea generală a condensatoarelor de film din poliester metalizat este sub formă de componente electronice cu plumb.

Condensator din policarbonat:

Aplicațiile în care cerința cea mai critică și crucială este performanța și fiabilitatea ridicată, aceste aplicații utilizează condensatori din policarbonat.

Valoarea capacității este deținută pe o perioadă lungă de timp de condensatorii din policarbonat, deoarece nivelul lor de toleranță este foarte mare. Astfel de niveluri de toleranță ridicate sunt atinse datorită stabilității filmului de policarbonat utilizat în condensatorul de policarbonat.

În plus, factorul de disipare al condensatorului din policarbonat este foarte scăzut și poate rezista la temperaturi mari și rămâne stabil.

Gama de temperatură la care poate rezista acest condensator este cuprinsă între -55 ° C și + 125 ° C. În ciuda tuturor acestor proprietăți, producția și producția condensatoarelor din policarbonat a scăzut semnificativ.

Condensator PPC sau polipropilenă:

În acest tip de condensatori, nivelul de toleranță necesar este mai mare decât ceea ce poate oferi condensatorul din poliester, apoi condensatorii din polipropilenă sunt utilizați în aceste cazuri.

Materialul utilizat pentru dielectric în condensatorul de polipropilenă este un film de polipropilenă.

Avantajul pe care îl are condensatorul de polipropilenă față de ceilalți condensatori este că poate rezista la o tensiune foarte mare pe o perioadă de timp și, prin urmare, schimbarea nivelului de capacitate datorită creșterii și scăderii tensiunii pe o perioadă de timp este foarte scăzută.

Condensatorul din polipropilenă este, de asemenea, utilizat în cazurile în care frecvența utilizată este foarte scăzută, cea mai mare parte în limita maximă fiind de 100 kHz.

Disponibilitatea generală a condensatorului din polipropilenă este sub formă de componente electronice cu plumb.

Condensatoare de sticlă:

Dielectricul utilizat în condensatorul de sticlă este format din sticlă. Chiar dacă condensatoarele de sticlă sunt scumpe, nivelurile lor de performanță sunt foarte ridicate.

Capacitatea de curent RF a condensatorilor de sticlă este foarte mare, împreună cu pierderea extrem de redusă. În plus, nu există niciun zgomot piezo-electric în condensatoarele de sticlă.

Toate acestea și unele proprietăți suplimentare ale condensatoarelor de sticlă le fac cele mai potrivite și ideale pentru aplicațiile RF care necesită performanțe ridicate.

Supercondensator:

Celelalte nume cu care se cunoaște supercapul sunt ultracapacitor sau supercapacitor.

Valorile capacității acestor condensatori sunt foarte mari, așa cum se numește. Nivelurile de capacitate ale ultracondensatorului merg aproape spre multe mii de Farad.

Ultracondensatorul este utilizat în industrie pentru a oferi o sursă de stocare a memoriei, împreună cu diverse utilizări în domeniul aplicațiilor auto. Diferitele tipuri majore de condensatoare sunt incluse sub supercap.

Împreună cu acestea, există diverse alte tipuri de condensatoare de condensatoare care sunt utilizate atunci când aplicațiile sunt specializate în natură.

Identificarea condensatoarelor se face în principal prin intermediul parametrilor lor, cum ar fi valorile care sunt marcate în cazurile condensatoarelor. Pentru a afișa parametrii într-o manieră compactă, marcarea parametrilor se face sub formă de cod.

CAPACITORI VARIABILE

Condensatoarele variabile sunt construite cu piese alternative de plăci metalice, un singur set fiind fix și nemobilabil, iar celălalt mobil.

Plăcile sunt segregate cu un dielectric care poate fi aer sau un dielectric solid. Mișcarea unui singur set de plăci schimbă secțiunea totală a plăcilor, modificând astfel capacitatea peste plăci.

În plus, diferențierea standard între condensatoarele de reglare utilizate pentru manipularea repetată (de exemplu, pentru a regla o stație de recepție radio) și condensatoarele de tuns destinate configurării preliminare a unui circuit reglat.

Condensatorii de reglare tind să fie mai mari, mai puternici în structură și de obicei de tip dielectric cu aer.

Condensatoare de tuns sunt adesea determinate de un dielectric de mică sau de film având o cantitate redusă de plăci, unde capacitatea este modificată prin rotirea unui șurub mediu pentru a modifica tensiunea peste plăci și mica dielectrică.

Datorită faptului că acestea sunt mai compacte ca dimensiuni, chiar și așa, un condensator de tuns s-ar putea uneori să fie aplicat ca un condensator de reglare pe un circuit radio FM de buzunar, deși condensatorii exclusivi de reglare mini sunt fabricați pentru a se instala imediat pe un PCB.

Când vine vorba de reglarea condensatorilor, structura paletelor spune modul în care capacitatea variază pe măsură ce fusul este deplasat.

Toate aceste atribute sunt, în general, clasificate în una dintre următoarele descrieri:

1. Liniar: unde fiecare grad de rotație a fusului generează o modificare similară a capacității. Acesta este cel mai tipic tip selectat pentru receptoarele radio.

2. Logaritmic: unde fiecare grad de mișcare a fusului generează un nivel de frecvență constant variabil al unui circuit acordat.

3. Frecvență uniformă: în cazul în care fiecare grad de mișcare a fusului oferă aceeași variație de frecvență în circuitul acordat. 4. Legea pătratului: în care variația capacității este proporțională cu pătratul unghiului de mișcare a fusului.