Pojasnjene vrste kondenzatorjev

V tem prispevku se naučimo o osnovah kondenzatorjev in tudi o različnih vrstah kondenzatorjev, ki so običajno na voljo na trgu in se uporabljajo v večini elektronskih vezij.

Pregled

Kondenzator je preprosto pasivni elektronski del, ki je zasnovan za shranjevanje električnega naboja.

V fizični obliki je izdelan iz para kovinskih plošč ali elektrod, ločenih z izolacijsko vsebnostjo ali dielektrikom. Uporaba enosmerne napetosti na priključkih kondenzatorja takoj povzroči pomanjkanje elektronov na pozitivni plošči in prekomerno količino elektronov na negativni plošči, kot je prikazano na naslednji sliki.

To diferencialno kopičenje elektronov povzroči električni naboj, ki akumulira določeno raven (glede na napetost), po kateri ostane na tej ravni. Če gre za enosmerni tok, deluje izolator v kondenzatorju kot blokirni sistem za pretok toka (vendar je lahko rahel prehodni polnilni tok, ki preprečuje, da se kondenzator popolnoma napolni).

Ko se izmenični tok uporablja preko kondenzatorja, se naboj, akumuliran v polčasu izmeničnega toka, spremeni v naslednjem drugem polkrogu, zaradi česar kondenzator omogoča, da tok skozi njega teče učinkovito, kot da dielektrična izolacija nikoli ni obstajala.

Kondenzator torej preprosto deluje kot sklopna naprava, ko gre za izmenični tok. Skoraj ne boste našli nobenega elektronskega vezja, ki bi imelo izmenični tok in ne bi vključevalo nekaj kondenzatorjev, po možnosti za spenjanje ali za optimizacijo splošnega frekvenčnega odziva sistema.

V zadnjem omenjenem scenariju je kondenzator povezan z uporom, da se ustvari kombinacija RC. Pojav naboja / praznjenja, povezan s kondenzatorji, se lahko uporablja tudi v različnih drugih vezjih, npr. , fotografska elektronska bliskavica.

Tako kot upori so lahko tudi kondenzatorji nastavljeni tako, da delujejo s fiksnimi vrednostmi ali pa jih je mogoče prilagoditi v svoji velikosti. Stalni kondenzatorji so primarni temelji vezja (skupaj z upori). Spremenljivi kondenzatorji so večinoma namenjeni optimizaciji uglašenih vezij.

The parametri delovanja vsakega kondenzatorja so različni in se zato tudi njihove aplikacije ustrezno razlikujejo.

Ena izmed oblik elektronskih komponent, ki se pogosto uporablja, so elektronski kondenzatorji. Poleg tega drugi kondenzatorji, ki se uporabljajo v industriji, vključujejo keramiko, srebrno sljudo, elektrolitske, plastične, tantalne in druge.

Vsak tip kondenzatorja se uporablja v različnih aplikacijah glede na njihove pomanjkljivosti in prednosti.

Bistveno je, da je treba izbrati pravi tip kondenzatorja, saj vezje, v katerem se kondenzator uporablja, močno kondenzator.

Če torej na podlagi njegovih parametrov ni izbran pravi tip kondenzatorja, ki bi ga vstavili v vezje, lahko to povzroči nepravilno ali napačno delovanje vezja.

Osnove kondenzatorjev

Fizični zakoni, ki v bistvu urejajo različne vrste kondenzatorjev, so enaki in se jih temu ustrezno drži.

Ti osnovni zakoni določajo različne parametre kondenzatorjev, na primer način delovanja kondenzatorja vrednost kondenzatorja in njegova kapacitivnost (največja količina naboja, ki jo bo kondenzator zadržal).

Tako osnovna teorija, na kateri so kondenzatorji zgrajeni in delujejo, omogoča razumevanje različnih oblik kondenzatorjev in kako jih je mogoče ali uporabljati.

Opomba: Čeprav je prišlo do številnih sprememb na področju dielektrikov, se osnovni zakoni, na katerih delujejo kondenzatorji, niso spremenili in veljajo do danes.

Vrste kondenzatorjev in dielektriki

Kot smo že omenili, se lastnosti kondenzatorjev, čeprav so osnovni zakoni, na katerih delujejo kondenzatorji, močno razlikujejo zaradi načina izdelave vsakega tipa kondenzatorja.

Različne lastnosti, ki jih imajo različne vrste kondenzatorjev, daje njihov glavni element, ki se nahaja med obema ploščama kondenzatorja in je znan kot 'dielektrik'.

Dielektrična konstanta kondenzatorja lahko vpliva na raven kapacitivnosti, ki jo kondenzator lahko doseže pri določeni določeni prostornini. Prav tako lahko ugotovimo, da so različni kondenzatorji različnih vrst polarizirani v naravi, pri čemer se napetost, ki teče čez kondenzator, dopušča samo v eni sami smeri.

Po drugi strani pa lahko ugotovimo, da so različni kondenzatorji različnih vrst nepolarizirani, pri čemer se napetost, ki teče čez kondenzator, dopušča v obe smeri.

Kondenzatorji se običajno imenujejo glede na naravo dielektrika, ki je prisoten v kondenzatorju.

To kaže na splošne lastnosti, ki jih bo imel kondenzator, skupaj z različnimi vrstami funkcij vezja, kjer jih je mogoče uporabiti.

Pregled kondenzatorjev in njegovih različnih vrst

Za nepolarizirane kondenzatorje se uporabljajo različne oblike zasnove, ki jih skoraj vse zlahka prepoznamo po slogu kondenzatorja. Ni vam treba podrobno preučevati pravih konstrukcij. Njihove posebne značilnosti so ključnega pomena, saj se te lahko odločijo za idealno sorto, s katero lahko sodelujejo za določeno aplikacijo.

Nepolarizirani kondenzatorji

1. Papirni dielektrični kondenzatorji , ki jih je običajno mogoče prepoznati po svoji cevasti obliki, so najcenejši, vendar običajno zajetni. Njihova številna druga ključna omejitev je, da niso primerni za uporabo pri visokih frekvencah nad 1 MHz, kar praktično omejuje njihovo uporabo na zvočna vezja. Običajno jih najdemo v vrednosti od 0,05 µF do 1 ali 2 µF, z delovno napetostjo med 200 in 1000 volti. Dielektrični kondenzatorji s prevleko s plastiko lahko imajo veliko večje delovne napetosti.
2. Keramični kondenzatorji so zelo priljubljeni v majhnih avdio in RF vezjih. Ti so precej poceni in jih je mogoče dobiti v različnih vrednostih od 1 pF do 1 µF z znatnimi obratovalnimi napetostmi, poleg tega pa jih prepoznamo tudi po zelo majhnem uhajanju. Izdelani so lahko v diskih in valjastih konstrukcijah ter v obliki metaliziranih keramičnih plošč.
3. Kondenzatorji srebrne sljude so dražji od keramičnih kondenzatorjev, vendar imajo izjemno visokofrekvenčno delovno sposobnost in zelo manjša odstopanja, zato se običajno štejejo za zelo primerne za vitalne aplikacije. Lahko so izdelani z izredno visokimi obratovalnimi napetostmi.
4. Polistirenski kondenzatorji so izdelani iz kovinske folije, ločene s polistirenskim filmom, ki ima običajno integriran polistirenski pokrov, ki zagotavlja večjo izolacijsko lastnost. Ti so znani po svojih minimalnih izgubah z visokimi frekvencami, odlični stabilnosti in doslednosti. Vrednosti se lahko razlikujejo od 10 pF do 100.000 pF, vendar se delovna napetost običajno zniža z naraščajočimi vrednostmi kapacitivnosti.
5. Polikarbonatni kondenzatorji ponavadi so običajno izdelani v obliki pravokotnih kosov, ki imajo zaključek kot žice, ki jih je mogoče enostavno vstaviti v luknje PCB. Zagotavljajo visoke vrednosti (do 1µF) v majhnih dimenzijah, skupaj z značilnostmi zmanjšanih izgub in minimalne induktivnosti. Tako kot polistirenski kondenzatorji se tudi delovne napetosti z višjimi vrednostmi kapacitivnosti ogrozijo.
6. Kondenzatorji iz poliestrskega filma so prav tako izdelani za neposredno montažo na tiskana vezja z vrednostmi od 0,01 µF do 2,2 µF. Ti so običajno večje velikosti v primerjavi s polikarbonatnimi kondenzatorji. Njihova majhna notranja induktivnost jim omogoča, da so zelo primerni za funkcije spenjanja in ločevanja v elektronskih vezjih. Vrednosti kondenzatorjev iz poliestrskega filma so običajno omenjene z barvno kodo, ki obsega 5 barvnih obročev.
7. Mylar filmski kondenzatorji lahko štejemo za standardni filmski kondenzator, ki ga običajno najdemo v vrednosti od 0,001 µF do 0,22 µF, z delovno napetostjo do 100 voltov enosmernega toka.

Različne vrste kondenzatorjev, ki se uporabljajo v večini elektronskih vezij, so naslednje:

Keramični kondenzator:

Kondenzator, namreč, keramični kondenzator se uporablja za več aplikacij, vključno z RF in avdio.

Razpon vrednosti keramičnega kondenzatorja je med nekaj pikofaradami in 0,1 mikrofaradami. Keramični kondenzatorji so najpogosteje uporabljeni v industriji, saj so najbolj zanesljivi in ​​najcenejši kondenzatorji na voljo.

Poleg tega je še en razlog za njegovo splošno in široko uporabo ta, da je faktor izgube keramičnega kondenzatorja zelo nizek. Toda faktor izgube kondenzatorja je odvisen tudi od dielektrika, ki se uporablja v kondenzatorju.

Keramični kondenzatorji se zaradi konstrukcijskih lastnosti kondenzatorjev uporabljajo v obeh oblikah površinskega vgradnje in svinčeni.

Elektrolitski kondenzator:

Ena vrsta kondenzatorjev, ki so po naravi polarizirani, so elektrolitski kondenzatorji.

Vrednosti kapacitivnosti, ki jih ponuja elektrolitski kondenzator, so zelo visoke in znašajo več kot 1µF. elektrolitski kondenzatorji se v industriji uporabljajo pogosto za aplikacije, ki se izvajajo na nizkih frekvencah, kot so aplikacije za ločevanje, napajalniki in avdio sklopke.

To je zato, ker imajo te aplikacije frekvenčno omejitev skoraj 100 kHz.

Tantalov kondenzator:

Druga vrsta kondenzatorja, ki je po naravi polariziran, je tantalov kondenzator. Kapaciteta tantalnega kondenzatorja pri njihovi prostornini je zelo visoka.

Ena od pomanjkljivosti tantalnega kondenzatorja je, da v tantalovem kondenzatorju ni nobene tolerance do povratne pristranskosti, kar lahko povzroči eksplozijo kondenzatorja, kadar je izpostavljen stresu.

Druga pomanjkljivost je, da ima zelo majhno toleranco na valove, zato jih ne bi smeli izpostavljati visokim napetostim (kot so napetosti, ki so višje od njihove delovne napetosti) in visokemu valovitemu toku. Tantalovi kondenzatorji so na voljo v obeh oblikah površinske montaže in svinčeni.

Kondenzator srebrne sljude:

Čeprav se je uporaba kondenzatorjev srebrne sljude v sedanji dobi znatno zmanjšala, je stabilnost, ki jo zagotavljajo kondenzatorji srebrne sljude, še vedno zelo visoka, hkrati pa zagotavlja visoko natančnost in majhne izgube.

Na voljo je tudi dovolj prostora v kondenzatorjih srebrne sljude. Aplikacije, kjer se v glavnem uporabljajo, vključujejo RF-aplikacije.

Najvišje vrednosti, na katere je omejen kondenzator srebrne sljude, so približno 100 pF.

Kondenzator polistirenskega filma:

Kondenzatorji iz polistirenskega filma zagotavljajo kondenzator s tesno toleranco, kjer koli je to potrebno. Prav tako so ti kondenzatorji sorazmerno cenejši kot drugi kondenzatorji.

Dielektrični sendvič ali plošče, ki so prisotne v polistirenskih kondenzatorjih, se zvijejo skupaj, kar ima za posledico obliko kondenzatorja v cevasti obliki.

Namestitev dielektričnega sendviča in oblika kondenzatorja omejuje odziv kondenzatorja na visoke frekvence zaradi dodajanja induktivnosti in se tako odziva na le nekaj 100kHz.

Splošna razpoložljivost polistirenskih kondenzatorjev je v obliki svinčenih elektronskih komponent.

Kondenzator iz poliestrskega filma:

Toleranca, ki jo zagotavlja kondenzator iz poliestrskega filma, je zelo nizka, zato se ti kondenzatorji uporabljajo v primerih, ko je predhodna obravnava strošek.

Stopnja tolerance velikega odstotka razpoložljivih kondenzatorjev iz poliestrskega filma je 10% ali 5%, kar velja za zadostno za vrsto aplikacij.

Splošna razpoložljivost kondenzatorjev iz poliestrskega filma je v obliki svinčenih elektronskih komponent.

Kondenzator iz metaliziranega poliestrskega filma

Tip kondenzatorjev iz metaliziranega poliestrskega filma je sestavljen iz poliestrskih folij, ki so metalizirane in so v vseh drugih pogledih podobne kondenzatorjem iz poliestrskega filma ali v kakšni drugi obliki.

Ena od prednosti, ki jo doseže kovinski poliestrski film, je ta, da izdeluje elektrode zelo majhne širine in s tem omogoča tudi zapiranje kondenzatorja v paket majhnih velikosti.

Na splošno so metalizirani kondenzatorji iz poliestrskega filma v obliki svinčenih elektronskih komponent.

Polikarbonatni kondenzator:

Aplikacije, pri katerih je najbolj kritična in ključna zahteva visoka zmogljivost in zanesljivost, uporabljajo polikarbonatne kondenzatorje.

Vrednost kapacitivnosti dolgo časa zadržujejo polikarbonatni kondenzatorji, saj je njihova tolerančna stopnja zelo visoka. Tako visoke stopnje tolerance so dosežene zaradi stabilnosti polikarbonatnega filma, uporabljenega v polikarbonatnem kondenzatorju.

Poleg tega je faktor disipacije polikarbonatnega kondenzatorja zelo nizek in lahko vzdržijo široko temperaturo in ostanejo stabilni.

Območje temperature, ki ga ta kondenzator prenese, je med -55 ° C in + 125 ° C. Kljub vsem tem lastnostim se je proizvodnja in proizvodnja polikarbonatnih kondenzatorjev znatno zmanjšala.

PPC ali polipropilenski kondenzator:

Pri tej vrsti kondenzatorjev je zahtevana raven tolerance višja od tiste, ki jo lahko zagotovi poliestrski kondenzator, nato pa se v teh primerih uporabljajo kondenzatorji iz polipropilena.

Material, ki se uporablja za dielektrik v polipropilenskem kondenzatorju, je polipropilenski film.

Prednost, ki jo ima polipropilenski kondenzator pred drugimi kondenzatorji, je ta, da lahko vzdrži zelo visoko napetost v določenem časovnem obdobju, zato je sprememba nivoja kapacitivnosti zaradi povečanja in zmanjšanja napetosti v določenem časovnem obdobju zelo majhna.

Polipropilenski kondenzator se uporablja tudi v primerih, ko je uporabljena frekvenca zelo nizka, največ v območju 100 kHz, kar je največja meja.

Na splošno je polipropilenski kondenzator na voljo v obliki svinčenih elektronskih komponent.

Stekleni kondenzatorji:

Dielektrik, ki se uporablja v steklenem kondenzatorju, je sestavljen iz stekla. Čeprav so stekleni kondenzatorji dragi, so njihove zmogljivosti zelo visoke.

Zmogljivost RF toka steklenih kondenzatorjev je zelo velika, izgube pa izjemno majhne. Poleg tega v steklenih kondenzatorjih ni nobenega piezoelektričnega hrupa.

Zaradi vseh teh in nekaterih dodatnih lastnosti steklenih kondenzatorjev so najbolj primerni in idealni za RF aplikacije, ki zahtevajo visoko zmogljivost.

Superkondenzator:

Druga imena, po katerih je superkap znan, so ultracapacitor ali supercapacitor.

Vrednosti kapacitivnosti teh kondenzatorjev so zelo velike, tako je njihovo ime. Kapacitetne vrednosti ultrakondenzatorja se gibljejo skoraj do tisoč Faradov.

Ultrakondenzator se v industriji uporablja za oskrbo s pomnilnikom, skupaj z različnimi uporabami na področju avtomobilskih aplikacij. Različni glavni tipi kondenzatorjev so vključeni v superkap.

Poleg njih obstajajo tudi druge vrste kondenzatorjev, ki se uporabljajo, kadar so aplikacije specializirane po naravi.

Identifikacija kondenzatorjev se v glavnem opravi po njihovih parametrih, kot so vrednosti, ki so označene na primerih kondenzatorjev. Za prikaz parametrov na kompakten način so oznake parametrov narejene v obliki kode.

SPREMENLJIVI KAPACITORJI

Spremenljivi kondenzatorji so izdelani iz nadomestnih kosov kovinskih plošč, en sklop je fiksni in nepomični, drugi pa premični.

Plošče so ločene z dielektrikom, ki je lahko zračni ali trdni dielektrik. Gibanje enega kompleta plošč premakne celotni del plošč in s tem spremeni kapacitivnost na ploščah.

Poleg tega je standardna razlika med nastavitvenimi kondenzatorji, ki se uporabljajo za večkratno manipulacijo (npr. Za prilagoditev radijske sprejemne postaje), in trimer kondenzatorji, namenjenimi za predhodno nastavitev uglašenega vezja.

Uglaševalni kondenzatorji so ponavadi večji, močnejše strukture in običajno zračnega dielektrika.

Trimer kondenzatorji pogosto določa sljudni ali filmski dielektrik z zmanjšano količino plošč, pri čemer se kapacitivnost prilagodi z vrtenjem srednjega sornika, da se spremeni napetost na ploščah in dielektrična sljuda.

Zaradi dejstva, da so bolj kompaktne velikosti, se lahko trimerski kondenzator včasih namesti kot nastavitveni kondenzator na žepnem FM radijskem vezju, čeprav so izdelani ekskluzivni mini nastavitveni kondenzatorji za namestitev na PCB.

Ko gre za nastavitev kondenzatorjev, struktura lopatic pove, kako se kapacitivnost spreminja, ko se vreteno premika.

Vsi ti atributi so na splošno razvrščeni v enega od naslednjih opisov:

1. Linearno: kjer vsaka stopnja vrtenja vretena povzroči podobno spremembo kapacitivnosti. To je najbolj tipična vrsta, izbrana za radijske sprejemnike.

2. Logaritmično: kjer vsaka stopnja gibanja vretena ustvarja stalno spreminjajočo se frekvenco uglašenega vezja.

3. Enakomerna frekvenca: kjer ima vsaka stopnja gibanja vretena enake frekvenčne razlike v uglašenem vezju. 4. Kvadratni zakon: pri katerem je sprememba kapacitivnosti sorazmerna s kvadratom kota gibanja vretena.