Обяснени видове кондензатори

В този пост научаваме за основите на кондензатора, както и за различните видове кондензатори, които обикновено се предлагат на пазара и се използват в повечето електронни схеми.

Общ преглед

Кондензаторът е просто пасивна електронна част, която е предназначена да съхранява електрически заряд.

Във физическа форма той е направен от двойка метални пластини или електроди, разделени с изолационно съдържание или диелектрик. Прилагането на постояннотоково напрежение през клемите на кондензатора незабавно генерира недостиг на електрони върху положителната плоча и свръх изобилие от електрони върху отрицателната плоча, както е показано на следващата фигура.

Това диференциално натрупване на електрони поражда електрически заряд, който натрупва определено ниво (въз основа на напрежението), след което остава на това ниво. Ако е включен постоянен ток, изолаторът вътре в кондензатора работи като блокираща система за потока на тока (обаче може да е лек преходен зареждащ ток, който предотвратява, когато кондензаторът е напълно зареден).

Когато се използва променлив ток през кондензатора, зарядът, натрупан през целия цикъл на половин променлив ток, се обръща със следващия 2-ри полуцикъл, което кара кондензаторът да позволи на тока през него да работи ефективно, сякаш диелектричната изолация никога не е съществувала.

Следователно, когато е включен променлив ток, кондензаторът просто работи като свързващо устройство. Едва ли ще намерите електронни схеми, носещи променлив ток и без вградени няколко кондензатора, вероятно за свързване или за оптимизиране на общата честотна характеристика на системата.

В последния споменат сценарий кондензатор е свързан с резистор, за да се създаде RC комбинация. Възникването на заряд / разряд, свързано с кондензатори, може да се използва и в различни други вериги, напр. , фотографската електронна светкавица.

Подобно на резисторите, кондензаторите могат да бъдат конфигурирани да работят с фиксирани стойности или да се регулират по своята величина. Неподвижните кондензатори се оказват основните основи на веригата (заедно с резистори). Променливите кондензатори са най-вече предназначени за оптимизиране на настроени вериги.

The работни параметри на всеки кондензатор са различни и по този начин техните приложения също се различават съответно.

Един от формите на електронните компоненти, който се използва широко, е електронните кондензатори. Отделно от това, другите кондензатори, използвани в индустрията, включват керамични, сребърни слюда, електролитни, пластмасови, танталови и други.

Всеки тип кондензатор се използва в различни приложения според съответните им недостатъци и предимства.

Съществено е, че правилният тип кондензатор трябва да бъде избран, тъй като веригата, в която се използва кондензаторът, е в голяма степен от кондензатора.

По този начин, в случай че не е избран правилен тип кондензатор за вмъкване във веригата въз основа на неговите параметри, това може да доведе до неправилно или неправилно функциониране на веригата.

Основи на кондензаторите

Физическите закони, които основно управляват различните видове кондензатори, са еднакви и съответно се спазват.

Тези основни закони определят различни параметри на кондензаторите, например как кондензаторът ще работи, стойност на кондензатора и неговия капацитет (максималното количество заряд, което кондензаторът ще задържи).

По този начин основната теория, върху която се изграждат и работят кондензаторите, позволява да се разберат различните форми на кондензатори и как те могат да бъдат или се използват.

Забележка: Въпреки че има многобройни разработки в областта на диелектриците, основните закони, по които работят кондензаторите, не са се променили и те се прилагат към днешна дата.

Видове кондензатори и диелектрици

Както беше обсъдено по-горе, въпреки че основните закони, по които работят кондензаторите, свойствата на кондензаторите се различават значително поради начина, по който е конструиран всеки тип кондензатор.

Различните свойства, които притежават различните видове кондензатори, се дават от техния основен елемент, който се намира между двете пластини на кондензатора и е известен като „диелектрик“.

Диелектричната константа на кондензатора може да повлияе на нивото на капацитета, което кондензаторът може да постигне при даден специфичен обем. Също така могат да се установят, че различни кондензатори от различен тип са поляризирани в природата, при което напрежението, протичащо през кондензатора, се толерира само в една единствена посока.

От друга страна, може да се установи, че различни кондензатори от различен тип са неполяризирани в природата, при което напрежението, протичащо през кондензатора, се толерира и в двете посоки.

Кондензаторите обикновено се наричат ​​въз основа на естеството на диелектрика, който присъства в кондензатора.

Това е показателно за общите свойства, които кондензаторът ще проявява заедно с различните различни типове верижни функции, където те могат да бъдат използвани.

Преглед на кондензаторите и различните му видове

За неполяризирани кондензатори се използват различни форми на дизайн, почти всички от които лесно се разпознават от стила на кондензатора. Не е нужно да разглеждате фини подробности относно реалните конструкции. Техните специфични характеристики са от решаващо значение, тъй като те могат да решат идеалния сорт за работа за конкретно приложение.

Неполяризирани кондензатори

1. Хартиени диелектрични кондензатори , които обикновено се разпознават чрез тяхната тръбна форма, са най-евтините, но обикновено обемисти. Техните много други ключови ограничения са, че те не са подходящи за използване при високи честоти над 1 MHz, което на практика ограничава приложението им до аудио вериги. Те обикновено се намират в стойности от 0,05 µF до 1 или 2 µF, с работно напрежение между 200 и 1 000 волта. Диелектричните кондензатори от хартия с пластмасово покритие могат да имат много по-големи работни напрежения.
2. Керамични кондензатори са много популярни в малки аудио и RF схеми. Те са доста евтини и могат да бъдат получени в различни стойности от 1 pF до 1 µF със значителни работни напрежения и освен това се разпознават от много ниски течове. Те могат да бъдат произведени както в дискове, така и в цилиндрични конструкции и като метализирани керамични плочи.
3. Кондензатори от сребърна слюда са по-скъпи от керамичните кондензатори, но те имат изключителна високочестотна работоспособност и много по-малки допустими отклонения, така че обикновено се считат за подходящи за жизненоважни приложения. Те могат да бъдат произведени с изключително високи работни напрежения.
4. Кондензатори от полистирол са създадени от метално фолио, отделено с полистиролов филм, обикновено с интегрирано покритие от полистирол, за да се гарантира подобрено изолационно свойство. Те са известни с минималните си загуби с високи честоти, отлична стабилност и последователност. Стойностите могат да варират от 10 pF до 100 000 pF, но работното напрежение обикновено намалява значително с нарастващите стойности на капацитета.
5. Поликарбонатни кондензатори обикновено се произвеждат под формата на правоъгълни парчета, които имат край, завършващ като проводници, които могат лесно да бъдат вкарани в отворите на печатни платки. Те осигуряват високи стойности (до 1µF) в малки размери, заедно с характеристиките на намалените загуби и минималната индуктивност. Подобно на кондензаторите от полистирол, работните напрежения се компрометират с по-високи стойности на капацитета.
6. Кондензатори от полиестерен филм също се произвеждат за директно сглобяване в печатни платки, имащи стойности от 0,01 µF до 2,2 µF. Те обикновено са с по-големи размери в сравнение с поликарбонатни кондензатори. Тяхната малка вътрешна индуктивност им позволява да бъдат особено подходящи за свързване и разединяване на функции в електронни схеми. Стойностите на полиестерните филмови кондензатори обикновено се споменават с цветен код, съдържащ 5 цветни пръстена.
7. Майларови филмови кондензатори може да се счита за стандартен кондензатор от филмов тип, често срещан в стойности от 0,001 µF до 0,22 µF, с работно напрежение до 100 волта dc.

Различните видове кондензатори, които се използват в повечето електронни схеми, са както следва:

Керамичен кондензатор:

Кондензаторът, а именно керамичният кондензатор, се използва за множество приложения, включително RF и аудио.

Диапазонът на стойностите на керамичния кондензатор е между няколко пикофарада и 0,1 микрофарада. Керамичните кондензатори са най-широко използваните в индустрията, тъй като това е най-надеждният и евтин кондензатор на разположение.

Също така, друга причина за честото и широко използване е, че коефициентът на загуба на керамичния кондензатор е много нисък. Но коефициентът на загуба на кондензатора също зависи от диелектрика, който се използва в кондензатора.

Керамичните кондензатори се използват както във форматите за повърхностно монтиране, така и в оловни поради конструктивните свойства на кондензаторите.

Електролитен кондензатор:

Един тип кондензатор, който е поляризиран в природата, е електролитен кондензатор.

Стойностите на капацитета, които се предлагат от електролитния кондензатор, са много високи, които варират повече от 1µF. електролитните кондензатори се използват в промишлеността обикновено за приложенията, които се провеждат на ниска честота, като приложения за разединяване, захранвания и приложения за аудио свързване.

Това е така, защото тези приложения имат честотна граница от близо 100 kHz.

Танталов кондензатор:

Друг тип кондензатор, който е поляризиран в природата, е танталов кондензатор. Нивото на капацитет, осигурено от танталовия кондензатор при техния обем, е много високо.

Един от недостатъците на танталовия кондензатор е, че в танталовия кондензатор няма толеранс към обратно отклонение, което може да доведе до експлозия на кондензатора, когато е изложен на стрес.

Друг недостатък е, че той има много нисък толеранс към пулсационните токове и по този начин те не трябва да бъдат изложени на високи напрежения (като напрежения, които са по-високи от работното им напрежение) и висок пулсационен ток. Танталовите кондензатори се предлагат както във формати за повърхностно монтиране, така и в оловни.

Сребърен кондензатор слюда:

Въпреки че използването на кондензаторите от сребърна слюда е намаляло значително през настоящата ера, стабилността, осигурена от кондензаторите от сребърна слюда, е все още много висока, заедно с осигуряването на висока точност и ниски загуби.

Освен това в кондензаторите от сребърна слюда има достатъчно място. Приложенията, където се използват предимно, включват RF приложения.

Максималните стойности, до които е ограничен сребърният слюден кондензатор, са приблизително 100pF.

Кондензатор от полистиролов филм:

Кондензаторите от полистиролов филм осигуряват кондензатор с близък толеранс, когато е необходимо. Освен това тези кондензатори са относително по-евтини от тези на другите кондензатори.

Диелектричният сандвич или плочите, присъстващи в кондензаторите от полистиролов филм, се навиват заедно, което води до формата на кондензатора в тръбна форма.

Поставянето на диелектричния сандвич и формата на кондензатора ограничава реакцията на кондензатора на високи честоти поради добавяне на индуктивност и по този начин реагира само на няколко 100kHz.

Общата наличност на кондензаторите от полистиролов филм е под формата на оловни електронни компоненти.

Кондензатор от полиестерен филм:

Допустимото отклонение, осигурено от кондензатора от полиестерен филм, е много ниско и по този начин тези кондензатори се използват в ситуации, когато предварителното съображение е цената.

Нивото на допустимо отклонение на голям процент от кондензаторите от полиестерен филм е 10% или 5% и това се счита за достатъчно за редица приложения.

Общата наличност на полиестерните филмови кондензатори е под формата на оловни електронни компоненти.

Кондензатор от метализиран полиестерен филм

Типът кондензатори от метализиран полиестерен филм се състои от полиестерни филми, които са метализирани и във всеки друг смисъл, той е подобен на кондензаторите от полиестерно фолио или друга негова форма.

Едно от предимствата, което се постига чрез метален полиестерен филм, е, че той прави електродите с много малка ширина и по този начин дава възможност за затваряне на кондензатора в пакет с много малки размери.

Общата наличност на метализираните полиестерни филмови кондензатори е под формата на оловни електронни компоненти.

Поликарбонатен кондензатор:

Приложенията, при които най-критичното и решаващо изискване е висока производителност и надеждност, тези приложения използват поликарбонатни кондензатори.

Стойността на капацитета се задържа за дълъг период от време от поликарбонатни кондензатори, тъй като нивото им на толеранс е много високо. Такива високи нива на толерантност се постигат поради стабилността на поликарбонатния филм, използван в поликарбонатния кондензатор.

Освен това коефициентът на разсейване на поликарбонатния кондензатор е много нисък и те могат да издържат на широки температури и да останат стабилни.

Температурният диапазон, който този кондензатор може да издържи, е между -55ºC и + 125ºC. Въпреки всички тези свойства, производството и производството на поликарбонатни кондензатори значително са намалели.

PPC или полипропиленов кондензатор:

При този тип кондензатори необходимото ниво на толеранс е по-високо от това, което полиестерният кондензатор може да осигури, тогава в тези случаи се използват полипропиленовите кондензатори.

Материалът, използван за диелектрика в полипропиленовия кондензатор, е полипропиленов филм.

Предимството, което полипропиленовият кондензатор има пред останалите кондензатори, е, че той може да издържи много високо напрежение през определен период от време и по този начин промяната в нивото на капацитета поради увеличаването и намаляването на напрежението за определен период от време е много ниска.

Полипропиленовият кондензатор се използва и в случаите, когато използваната честота е много ниска, най-вече в диапазона от 100kHz, което е максималната граница.

Общата наличност на полипропиленовия кондензатор е под формата на оловни електронни компоненти.

Стъклени кондензатори:

Диелектрикът, който се използва в стъкления кондензатор, е направен от стъкло. Въпреки че стъклените кондензатори са скъпи, нивата им на производителност са много високи.

РЧ токовата способност на стъклените кондензатори е много висока, а загубата е изключително ниска. Освен това липсват пиезоелектрически шумове в стъклените кондензатори.

Всички тези и някои допълнителни свойства на стъклените кондензатори ги правят най-подходящите и идеални за RF приложения, които изискват висока производителност.

Суперкондензатор:

Другите имена, с които е известен суперкап, са ултракондензатор или суперкондензатор.

Стойностите на капацитета на тези кондензатори са много големи, тъй като това е тяхното име. Нивата на капацитет на ултракондензатора достигат почти много хиляди фарада.

Ултракондензаторът се използва в индустрията за осигуряване на задържане на памет, заедно с различни приложения в сферата на автомобилните приложения. Различните основни видове кондензатори са включени в суперкапа.

Заедно с тях има различни други кондензаторни видове кондензатори, които се използват, когато приложенията са специализирани по своята същност.

Идентифицирането на кондензаторите се извършва главно чрез техните параметри като стойности, които са маркирани в случаите на кондензаторите. За да се покажат параметрите по компактен начин, маркирането на параметрите се извършва под формата на код.

ПРОМЕНИМИ КАПАЦИТОРИ

Променливите кондензатори са изградени с редуващи се парчета метални пластини, като един комплект е неподвижен и неподвижен, а другият е подвижен.

Плочите са разделени с диелектрик, който може да бъде въздух или твърд диелектрик. Движението на един комплект плочи измества цялостната секция на плочите, като по този начин променя капацитета на плочите.

Освен това, стандартно разграничаване между настройващите кондензатори, използвани за многократни манипулации (напр. За настройка на радиоприемна станция) и тримерните кондензатори, предназначени за предварителна настройка на настроена верига.

Настройващите кондензатори са по-големи, по-мощни по структура и обикновено от въздушен диелектричен тип.

Тримерни кондензатори често се определят от слюда или филмов диелектрик с намалено количество пластини, където капацитетът се променя чрез завъртане на среден болт, за да се промени деформацията върху плочите и диелектричната слюда.

Поради факта, че те са с по-компактни размери, дори и така, понякога може да се приложи тример кондензатор като настройващ кондензатор на джобна FM радио верига, въпреки че се произвеждат ексклузивни мини тунинг кондензатори, за да се монтират на печатни платки.

Що се отнася до настройването на кондензаторите, структурата на лопатките показва начина, по който капацитетът варира при движение на шпиндела.

Всички тези атрибути обикновено са категоризирани в едно от следните описания:

1. Линейно: където всяка степен на въртене на шпиндела генерира подобна промяна в капацитета. Това е най-типичният вид, избран за радиоприемници.

2. Логаритмично: където всяка степен на движение на шпиндела генерира постоянно променящо се ниво на честота на настроена верига.

3. Равна честота: където всяка отделна степен на движение на шпиндела предоставя една и съща промяна в честотата в настроената верига. 4. Квадратен закон: при който варирането в капацитета е пропорционално на квадрата на ъгъла на движение на шпиндела.