Vysvetlenie typov kondenzátorov

V tomto príspevku sa dozvedáme základné informácie o kondenzátoroch a tiež rôzne typy kondenzátorov, ktoré sú bežne dostupné na trhu a používajú sa vo väčšine elektronických obvodov.

Prehľad

Kondenzátor je jednoducho pasívna elektronická časť, ktorá je určená na ukladanie elektrického náboja.

Vo fyzickej podobe je vyrobený z dvojice kovových dosiek alebo elektród oddelených izolačným obsahom alebo dielektrikom. Aplikácia jednosmerného napätia na svorky kondenzátora okamžite generuje nedostatok elektrónov na kladnej doske a nadbytok elektrónov na zápornej doske, ako je to znázornené na nasledujúcom obrázku.

Toto diferenciálne nahromadenie elektrónov vedie k vzniku elektrického náboja, ktorý akumuluje konkrétnu hladinu (na základe napätia), po ktorej zostáva na tejto úrovni. Ak je zapojený jednosmerný prúd, izolátor vo vnútri kondenzátora funguje ako blokovací systém pre tok prúdu (môže to však byť mierny prechodný nabíjací prúd, ktorý zabráni úplnému nabitiu kondenzátora).

Ak sa na kondenzátore použije striedavé napätie, náboj akumulovaný v priebehu polovice striedavého cyklu sa zvráti s nasledujúcou druhou polovicou cyklu, čo spôsobí, že kondenzátor umožní, aby prúd, ktorý prechádza cez tento kondenzátor, fungoval efektívne, akoby dielektrická izolácia nikdy neexistovala.

Preto keď je zapojený striedavý prúd, kondenzátor jednoducho funguje ako spojovacie zariadenie. Nenájdete takmer žiadne elektronické obvody, ktoré vedú striedavý prúd a neobsahujú niekoľko kondenzátorov, prípadne na prepojenie alebo na optimalizáciu všeobecnej frekvenčnej odozvy systému.

V poslednom uvedenom scenári je kondenzátor spojený s rezistorom, aby sa vytvorila kombinácia RC. Vznik nabíjania / vybíjania spojený s kondenzátormi by sa mohol použiť aj v rôznych iných obvodoch, napr. , fotografický elektronický blesk.

Rovnako ako rezistory, aj kondenzátory je možné nakonfigurovať tak, aby fungovali s pevnými hodnotami, alebo byť nastaviteľné ich veľkosťou. Pevné kondenzátory sú náhodou primárnymi základmi obvodu (spolu s rezistormi). Variabilné kondenzátory sú väčšinou určené na optimalizáciu vyladených obvodov.

The výkonové parametre každého kondenzátora sú rôzne, a tým sa líšia aj ich aplikácie.

Jednou z široko používaných foriem elektronických súčiastok sú elektronické kondenzátory. Okrem toho medzi ďalšie kondenzátory používané v priemysle patria keramické, strieborné sľudové, elektrolytické, plastové, tantalové a iné.

Každý typ kondenzátora sa používa v rôznych aplikáciách podľa ich nevýhod a výhod.

Je nevyhnutné, aby sa vybral správny typ kondenzátora, pretože obvod, v ktorom sa kondenzátor používa, je vo veľkej miere kondenzátorom.

Ak teda nie je zvolený správny typ kondenzátora, ktorý sa má vložiť do obvodu na základe jeho parametrov, môže to mať za následok nesprávnu alebo chybnú funkciu obvodu.

Základy kondenzátorov

Fyzikálne zákony, ktoré v zásade riadia rôzne typy kondenzátorov, sú rovnaké a podľa toho sa aj dodržiavajú.

Tieto základné zákony určujú rôzne parametre kondenzátorov, napríklad to, ako by kondenzátor pracoval, hodnota kondenzátora a jeho kapacita (maximálne množstvo náboja, ktoré kondenzátor pojme).

Takže základná teória, na ktorej sú kondenzátory postavené a funguje, umožňuje porozumieť rôznym formám kondenzátorov a ich použitiu alebo použitiu.

Poznámka: Aj napriek tomu, že v oblasti dielektriek došlo k mnohým vývojom, základné zákony, na ktorých kondenzátory pracujú, sa nezmenili a platia dodnes.

Typy kondenzátorov a dielektrika

Ako bolo uvedené vyššie, aj keď základné zákony, na ktorých kondenzátory pracujú, sa vlastnosti kondenzátorov výrazne líšia z dôvodu spôsobu, akým je každý typ kondenzátora konštruovaný.

Rôzne vlastnosti, ktoré majú rôzne typy kondenzátorov, sú dané ich hlavným prvkom, ktorý je umiestnený medzi dvoma doskami kondenzátora a je známy ako „dielektrický“.

Dielektrická konštanta kondenzátora môže mať vplyv na úroveň kapacity, ktorú môže kondenzátor dosiahnuť pri danom špecifickom objeme. Možno tiež nájsť rôzne kondenzátory rôznych typov, ktoré majú polarizovanú povahu, pričom napätie vedúce cez kondenzátor je tolerované iba v jednom smere.

Na druhej strane možno zistiť, že rôzne kondenzátory rôznych typov majú nepolarizovanú povahu, pričom napätie vedúce cez kondenzátor je tolerované v obidvoch smeroch.

Kondenzátory sa bežne nazývajú na základe povahy dielektrika, ktoré je v kondenzátore prítomné.

To naznačuje všeobecné vlastnosti, ktoré bude kondenzátor vykazovať, spolu s rôznymi rôznymi typmi obvodových funkcií, kde sa dajú použiť.

Prehľad kondenzátorov a ich rôznych typov

Pre nepolarizované kondenzátory sa používajú rôzne formy prevedenia, z ktorých takmer všetky sú ľahko rozpoznateľné podľa štýlu kondenzátora. O skutočných stavbách sa nemusíte starať veľmi podrobne. Ich konkrétne vlastnosti sú však rozhodujúce, pretože tieto môžu rozhodnúť o ideálnej odrode, s ktorou sa bude pracovať pre konkrétnu aplikáciu.

Nepolarizované kondenzátory

1. Papierové dielektrické kondenzátory , ktoré sú zvyčajne identifikovateľné podľa rúrkovitého tvaru, sú najlacnejšie, ale zvyčajne objemné. Ich mnoho ďalších kľúčových obmedzení spočíva v tom, že nie sú vhodné na použitie pri vysokých frekvenciách nad 1 MHz, čo ich aplikáciu prakticky obmedzuje na zvukové obvody. Spravidla sa vyskytujú v hodnotách od 0,05 uF do 1 alebo 2 uF, ktoré majú prevádzkové napätie od 200 do 1 000 voltov. Plastové potiahnuté papierové dielektrické kondenzátory môžu mať oveľa väčšie prevádzkové napätie.
2. Keramické kondenzátory sú veľmi populárne v malých audio a rf obvodoch. Sú dosť lacné a dajú sa získať v rôznych hodnotách od 1 pF do 1 µF so značným prevádzkovým napätím a navyše sa dajú rozpoznať podľa veľmi malého úniku. Môžu byť vyrobené v diskoch aj vo valcových konštrukciách a ako metalizované keramické platne.
3. Kondenzátory striebornej sľudy sú nákladnejšie ako keramické kondenzátory, ale majú vynikajúcu vysokofrekvenčnú pracovnú schopnosť a oveľa menšie tolerancie, takže sa zvyčajne považujú za vhodné pre dôležité aplikácie. Mohli by byť vyrobené s extrémne vysokým prevádzkovým napätím.
4. Polystyrénové kondenzátory sú vyrobené z kovovej fólie oddelenej polystyrénovým filmom, obvykle majúce integrovaný polystyrénový kryt, ktorý zaručuje vyššiu izolačnú vlastnosť. Sú známe svojimi minimálnymi stratami s vysokými frekvenciami, vynikajúcou stabilitou a konzistenciou. Hodnoty sa môžu pohybovať od 10 pF do 100 000 pF, avšak pracovné napätie zvyčajne výrazne klesá so stúpajúcimi hodnotami kapacity.
5. Polykarbonátové kondenzátory majú tendenciu byť zvyčajne vyrábané vo forme obdĺžnikových kusov, ktoré majú koniec zakončený ako drôty, ktoré sa dajú ľahko vložiť do otvorov na PCB. Poskytujú vysoké hodnoty (až 1µF) v malých rozmeroch spolu s vlastnosťami znížených strát a minimálnej indukčnosti. Rovnako ako polystyrénové kondenzátory, aj prevádzkové napätie je ohrozené pri vyšších hodnotách kapacity.
6. Kondenzátory z polyesterovej fólie sa tiež vyrábajú na priamu montáž do dosiek plošných spojov s hodnotami od 0,01 µF do 2,2 µF. Zvyčajne majú väčšiu veľkosť v porovnaní s polykarbonátovými kondenzátormi. Ich malá vnútorná indukčnosť umožňuje, aby boli špeciálne vhodné na väzobné a oddeľovacie funkcie v elektronických obvodoch. Hodnoty kondenzátorov z polyesterovej fólie sa zvyčajne uvádzajú s farebným kódom obsahujúcim 5 farebných krúžkov.
7. Filmové kondenzátory Mylar sa dá považovať za štandardný kondenzátor filmového typu, ktorý sa bežne nachádza v hodnotách od 0,001 µF do 0,22 µF s pracovným napätím do 100 V ss.

Vo väčšine elektronických obvodov sa používajú rôzne typy kondenzátorov:

Keramický kondenzátor:

Kondenzátor, konkrétne, keramický kondenzátor sa používa na rôzne aplikácie vrátane RF a zvuku.

Rozsah hodnôt keramického kondenzátora je medzi niekoľkými pikofarádami a 0,1 mikrofarádami. Keramické kondenzátory sú v priemysle najbežnejšie, pretože ide o najspoľahlivejší a najlacnejší typ kondenzátora, ktorý je k dispozícii.

Ďalším dôvodom jeho bežného a širokého použitia je tiež to, že stratový faktor keramického kondenzátora je veľmi nízky. Stratový faktor kondenzátora však tiež závisí od dielektrika, ktoré sa v kondenzátore používa.

Keramické kondenzátory sa používajú v obidvoch formátoch pre povrchovú montáž a s vývodmi kvôli konštrukčným vlastnostiam kondenzátorov.

Elektrolytický kondenzátor:

Jedným typom polarizovaného kondenzátora sú elektrolytické kondenzátory.

Hodnoty kapacity, ktoré ponúka elektrolytický kondenzátor, sú veľmi vysoké a pohybujú sa nad 1 µF. elektrolytické kondenzátory sa používajú v priemysle bežne na aplikácie, ktoré sa vykonávajú na nízkych frekvenciách, ako sú aplikácie na odpojenie, napájanie a aplikácie audiospojenia.

Je to preto, že tieto aplikácie majú frekvenčný limit takmer 100 kHz.

Tantalový kondenzátor:

Ďalším typom kondenzátora, ktorý je v prírode polarizovaný, je tantalový kondenzátor. Úroveň kapacity, ktorú poskytuje tantalový kondenzátor pri ich objeme, je veľmi vysoká.

Jednou z nevýhod tantalového kondenzátora je, že v tantalovom kondenzátore nie je tolerancia voči opačnému predpätiu, čo môže viesť k explózii kondenzátora pri vystavení stresu.

Ďalšou nevýhodou je, že má veľmi nízku toleranciu voči zvlneným prúdom, a preto by nemali byť vystavené vysokému napätiu (napríklad napätiu, ktoré je vyššie ako ich pracovné napätie) a vysokému zvlňovaciemu prúdu. Tantalové kondenzátory sú k dispozícii vo formátoch pre povrchovú montáž aj pre vývody.

Strieborný sľudový kondenzátor:

Aj keď sa použitie kondenzátorov striebornej sľudy v súčasnej dobe výrazne znížilo, stabilita poskytovaná kondenzátormi striebornej sľudy je stále veľmi vysoká spolu s poskytovaním vysokej presnosti a nízkych strát.

V strieborných sľudových kondenzátoroch je tiež dostatok miesta. Medzi aplikácie, kde sa primárne používajú, patria aplikácie RF.

Maximálne hodnoty, na ktoré je kondenzátor striebornej sľudy obmedzený, sú približne 100 pF.

Kondenzátor polystyrénového filmu:

Kondenzátory z polystyrénového filmu poskytujú kondenzátor s úzkou toleranciou, kedykoľvek je to potrebné. Tiež sú tieto kondenzátory relatívne lacnejšie ako iné kondenzátory.

Dielektrický sendvič alebo pláty prítomné v kondenzátoroch z polystyrénového filmu sa spolu zrolujú, čo vedie k tvaru kondenzátora v rúrkovej forme.

Umiestnenie dielektrického sendviča a tvar kondenzátora obmedzuje odozvu kondenzátora na vysoké frekvencie v dôsledku pridania indukčnosti a reaguje tak iba na niekoľko 100 kHz.

Všeobecná dostupnosť kondenzátorov z polystyrénového filmu je vo forme olovených elektronických komponentov.

Kondenzátor polyesterového filmu:

Tolerancia, ktorú poskytuje kondenzátor z polyesterového filmu, je veľmi nízka, a preto sa tieto kondenzátory používajú v situáciách, keď je predchádzajúcou úvahou cena.

Úroveň tolerancie veľkého percenta dostupných kondenzátorov z polyesterovej fólie je buď 10% alebo 5%, čo sa považuje za dostatočné pre celý rad aplikácií.

Všeobecná dostupnosť kondenzátorov z polyesterového filmu je vo forme elektronických komponentov s vývodom.

Kondenzátor z metalizovanej polyesterovej fólie

Kondenzátory metalizovanej polyesterovej fólie pozostávajú z polyesterových fólií, ktoré sú pokovované a v každom inom zmysle sú podobné kondenzátorom z polyesterovej fólie alebo inej ich forme.

Jednou z výhod, ktorá sa dosahuje kovovým polyesterovým filmom, je to, že vyrába elektródy veľmi malej šírky, a tým umožňuje aj obalenie kondenzátora v balení veľmi malých rozmerov.

Všeobecná dostupnosť kondenzátorov metalizovanej polyesterovej fólie je vo forme olovených elektronických komponentov.

Polykarbonátový kondenzátor:

Aplikácie, kde je najdôležitejšou a najdôležitejšou požiadavkou vysoký výkon a spoľahlivosť, používajú polykarbonátové kondenzátory.

Hodnota kapacity je udržovaná polykarbonátovými kondenzátormi po dlhú dobu, pretože ich úroveň tolerancie je veľmi vysoká. Takéto vysoké úrovne tolerancie sa dosahujú kvôli stabilite polykarbonátového filmu použitého v polykarbonátovom kondenzátore.

Faktor rozptylu polykarbonátového kondenzátora je navyše veľmi nízky a odolávajú širokému rozsahu teplôt a zostávajú stabilné.

Rozsah teplôt, ktorým tento kondenzátor odolá, je medzi -55 ° C a + 125 ° C. Napriek všetkým týmto vlastnostiam sa výroba a výroba polykarbonátových kondenzátorov významne znížila.

Kondenzátor PPC alebo polypropylén:

U tohto typu kondenzátorov je požadovaná úroveň tolerancie vyššia ako úroveň, ktorú môže poskytnúť polyesterový kondenzátor. V týchto prípadoch sa používajú polypropylénové kondenzátory.

Materiál použitý pre dielektrikum v polypropylénovom kondenzátore je polypropylénový film.

Výhodou, ktorú má polypropylénový kondenzátor v porovnaní s ostatnými kondenzátormi, je to, že vydrží veľmi vysoké napätie v určitom časovom období, a tým je zmena úrovne kapacity v dôsledku zvyšovania a znižovania napätia v danom časovom období veľmi nízka.

Polypropylénový kondenzátor sa používa aj v prípadoch, keď je použitá frekvencia veľmi nízka, väčšinou v rozmedzí 100 kHz, čo je maximálna hranica.

Všeobecná dostupnosť polypropylénového kondenzátora je vo forme olovených elektronických komponentov.

Sklenené kondenzátory:

Dielektrikum, ktoré sa používa v sklenenom kondenzátore, je vyrobené zo skla. Aj keď sú sklenené kondenzátory drahé, ich úroveň výkonu je veľmi vysoká.

Vysokofrekvenčný prúdový prúd sklenených kondenzátorov je veľmi vysoký a strata je extrémne nízka. V sklenených kondenzátoroch navyše nie je prítomný žiadny piezoelektrický šum.

Všetky tieto a niektoré ďalšie vlastnosti sklenených kondenzátorov ich robia najvhodnejšími a najideálnejšími pre vysokofrekvenčné aplikácie vyžadujúce vysoký výkon.

Superkondenzátor:

Ostatné mená, ktoré sú známe pod superkapacitou, sú ultrakapacitor alebo superkondenzátor.

Hodnoty kapacity týchto kondenzátorov sú veľmi veľké, a preto sa nazýva aj ich. Úrovne kapacity ultrakondenzátora idú takmer k mnohým tisícom Faradov.

Ultrakapacitor sa používa v priemysle na zabezpečenie prísunu pamäte spolu s rôznymi spôsobmi použitia v oblasti automobilových aplikácií. Rôzne hlavné typy kondenzátorov sú súčasťou supercapičky.

Spolu s nimi existujú aj rôzne ďalšie typy kondenzátorov, ktoré sa používajú, keď sú aplikácie špecializované na prírodný charakter.

Identifikácia kondenzátorov sa väčšinou vykonáva pomocou ich parametrov, ako sú hodnoty, ktoré sú označené nad prípadmi kondenzátorov. Aby sa parametre zobrazili kompaktným spôsobom, označovanie parametrov sa vykonáva vo forme kódu.

PREMENNÉ KAPACITORY

Variabilné kondenzátory sú vyrobené z alternatívnych kusov kovových dosiek, jedna sada je pevná a nepohyblivá a druhá pohyblivá.

Dosky sú oddelené dielektrikom, ktoré môže byť vzduch alebo plné dielektrikum. Pohyb jednej sady dosiek posúva celkovú časť dosiek, čím mení kapacitu na doskách.

Ďalej štandardná diferenciácia medzi ladiacimi kondenzátormi používanými na opakovanú manipuláciu (napríklad na nastavenie rozhlasovej prijímacej stanice) a trimrami kondenzátorov určených na predbežné nastavenie vyladeného obvodu.

Ladiace kondenzátory majú tendenciu byť väčšie, výkonnejšie v štruktúre a zvyčajne vzduchového dielektrického typu.

Trimmerové kondenzátory sú často určené sľudou alebo filmovým dielektrikom, ktoré majú znížené množstvo dosiek, pričom kapacita je vylepšená otáčaním stredného skrutky, aby sa zmenilo napätie na doskách a dielektrická sľuda.

Vzhľadom na to, že sú kompaktnejšie, môže sa trimovací kondenzátor občas použiť ako ladiaci kondenzátor na vreckovom rádiovom okruhu FM, hoci exkluzívne mini ladiace kondenzátory sa vyrábajú priamo na dosku s plošnými spojmi.

Pokiaľ ide o ladenie kondenzátorov, štruktúra lopatiek určuje spôsob, akým sa kapacita mení pri pohybe vretena.

Všetky tieto atribúty sú všeobecne kategorizované v jednom z nasledujúcich popisov:

1. Lineárne: kde každý stupeň otáčania vretena generuje podobnú zmenu kapacity. Toto je najtypickejší druh vybraný pre rádiové prijímače.

2. Logaritmický: kde každý stupeň pohybu vretena generuje trvalo sa meniacu úroveň frekvencie ladeného obvodu.

3. Rovnomerná frekvencia: kde každý jeden stupeň pohybu vretena poskytuje rovnakú zmenu frekvencie v naladenom obvode. 4. Štvorcový zákon: pri ktorom je zmena kapacity úmerná druhej mocnine uhla pohybu vretena.