Что представляет собой конденсатор: 2. Что представляет собой простейший конденсатор? Как он обозначается на схемах?

Содержание

КОНДЕНСАТОР (электрический) - это... Что такое КОНДЕНСАТОР (электрический)?

КОНДЕНСА́ТОР электрический (от лат. сondensator, — тот, кто уплотняет, сгущает), устройство, предназначенное для получения нужных величин электрической емкости (см. ЕМКОСТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ) и способное накапливать (перераспределять) электрические заряды.
Электрический конденсатор состоит из двух (иногда более) подвижных или неподвижных проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком. Обкладки должны иметь такую геометрическую форму и быть так расположены друг относительно друга, чтобы созданное ими электрическое поле было сосредоточено в пространстве между ними. Как правило, расстояние между обкладками, равное толщине диэлектрика, мало по сравнению с линейными размерами обкладок. Поэтому электрическое поле, возникающее при подключении обкладок к источнику с напряжением U, практически полностью сосредоточено между обкладками. При этом частичные собственные емкости электрических обкладок пренебрежимо малы.
Таким образом, конденсатором называют систему, состоящую, как правило, из двух разноименно заряженных проводников, при этом заряд, который надо перенести с одного проводника на другой, чтобы зарядить один из них отрицательно, а другой положительно, называется зарядом конденсатора. Разность потенциалов U между обкладками конденсатора прямо пропорциональна величине заряда Q, находящегося на каждой из них:
Q=С.U
С — коэффициент, характеризующий конденсатор, называется электрической емкостью конденсатора или емкостью.
Численно емкость электрического конденсатора С равна величине заряда Q одной из обкладок при напряжении, равном 1 вольт:
С = Q/U.
В СИ единицей емкости является фарад (см. ФАРАД) — 1 Ф. Емкостью, равной одному фараду, обладает такой конденсатор, между пластинами которого возникает разность потенциалов, равная одному вольту, при заряде на каждой из пластин, равном одному кулону.
Параметры, конструкция и область применения конденсаторов определяются диэлектриком (см. ДИЭЛЕКТРИКИ), разделяющим его обкладки, поэтому основная классификация электрических конденсаторов проводится по типу диэлектрика. В зависимости от типа используемого диэлектрика конденсаторы могут быть воздушные, бумажные, слюдяные, керамические, электролитические и др.
По емкости различают конденсаторы постоянной емкости и конденсаторы переменной емкости. Конденсаторы переменной емкости и полупеременные изготовляются с механически и электрически управляемой емкостью. Изменение емкости в электрическом конденсаторе с механическим управлением достигается чаще всего изменением площади его обкладок или (реже) изменением зазора между обкладками. Простейший воздушный конденсатор переменной емкости состоит из двух изолированных систем металлических пластин, которые входят друг в друга при вращении рукоятки: одна группа (ротор) может перемещаться так, что ее пластины заходят в зазоры между пластинами другой группы (статора). Вдвигая и выдвигая одну систему пластин в другую можно изменить емкость конденсатора. Электрические конденсаторы переменной емкости с твердым диэлектриком (керамические, слюдяные, стеклянные, пленочные) в основном используются как полупеременные (подстрочные) с относительно небольшим изменением емкости. В настоящее время широко используются управляемые конденсаторы переменной емкости — варикапы (
см.
ВАРИКАП) и вариконды (см. ВАРИКОНД).
Емкость электрического конденсатора зависит от диэлектрический проницаемости диэлектрика, заполняющего конденсатор, и от формы и размеров его обкладок. По форме обкладок различают плоские, цилиндрические, сферические конденсаторы.
Плоский конденсатор представляет собой две плоские пластины, расстояние между которыми d мало по сравнению с их линейными размерами. Это позволяет пренебречь малыми областями неоднородности электрического поля у краев пластин и считать, что все поле однородно и сосредоточено между пластинами. Заряд конденсатора Q — это заряд положительно заряженной пластины.
Емкость плоского конденсатора С:
С= eeо S/d
S — площадь каждой обкладки или меньшей из них, d — расстояние между обкладками, eо— электрическая постоянная, e — относительная диэлектрическая проницаемость вещества, находящегося между обкладками. Заполнение пространства между пластинами диэлектриком увеличивает емкость в e раз.
Энергия, запасенная заряженным до постоянного напряжения U плоским электрическим конденсатором, равна:
W = CU2/2.
Наряду с плоским конденсатором часто используется плоский многопластинчатый конденсатор, содержащий n обкладок, соединенных параллельно.
Емкость цилиндрического конденсатора, обкладки которого представляют собой два коаксиальных полых цилиндра, вставленные друг в друга, и разделенных диэлектриком, равна:
С = 2peeoh¤ln(r2/r1),
где r2 и r1 — радиусы внешнего и внутреннего цилиндров, соответственно, а h — длина цилиндра. При этом не учитываются искажения однородности электрического поля у краев обкладок (краевой эффект), и потому эти расчеты дают несколько заниженные значения емкости C.
Емкость сферического конденсатора, представляющего собой вставленную одна в другую сферы, равна:
С = 4peeor2r1/(r2-r1),
где r2 и r1 — радиусы внешней и внутренней сфер, соответственно.
Кроме емкости, электрический конденсатор обладает активным сопротивлением R и индуктивностью (см. ИНДУКТИВНОСТЬ) L. Как правило, электрические конденсаторы используют на частотах, значительно меньших резонансной, на которых его индуктивностью обычно пренебрегают. Активное сопротивление конденсатора зависит от удельного сопротивления диэлектрика, материала обкладок и выводов, формы и размера конденсатора, частоты и температуры. Зависимость реактивного сопротивления электрических конденсаторов от частоты используется в электрических фильтрах.
При подключении обкладок к источнику постоянного напряжения, конденсатор заряжается до напряжения источника. Ток, продолжающий течь через конденсатор после его зарядки, называется током утечки.
Конденсаторы характеризуются пробивным напряжением — разностью потенциалов между обкладками конденсатора, при котором происходит пробой — возникает электрический разряд через слой диэлектрика в конденсаторе. Пробивное напряжение зависит от формы обкладок, свойств диэлектрика и его толщины.
Пластины конденсатора притягиваются друг к другу. Сила притяжения между пластинами конденсатора называется пондемоторной силой и рассчитывается по формуле:
F = -Q2/2eeoS
Знак минус указывает, что пондемоторная сила является силой притяжения.
По применению различают электрические конденсаторы низкого напряжения низкой частоты (большая удельная емкость С), низкого напряжения высокой частоты (высокая С), высокого напряжения постоянного тока, высокого напряжения низкой и высокой частоты (высокая удельная реактивная мощность).
Для увеличения емкости и варьирования ее возможных значений конденсаторы соединяют в батареи, при этом используется их последовательное, параллельное или смешанное (состоящее из последовательного и параллельного) соединения.
Увеличение емкости достигается параллельным соединением конденсаторов в батарею. При этом конденсаторы соединяются одноименно заряженными обкладками. При таком соединении сохраняющейся величиной на всех конденсаторах является разность потенциалов, а заряды суммируются. Общая емкость батареи при параллельном соединении конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов:
С = С1 + С2 + …+ Сn
При последовательном соединении конденсаторов результирующая емкость всегда меньше наименьшей емкости, используемой в батарее, и на каждый конденсатор приходится лишь часть разности потенциалов клемм батарей, что значительно снижает возможность пробоя конденсатора. При последовательном соединений конденсаторов соединяются их разноименные обкладки. При этом складываются величины, обратные емкостям и результирующая емкость определяется следующим образом:
1/С = (1/Сn).
Электрические конденсаторы применяются в электрических цепях (сосредоточенные емкости), электроэнергетике (компенсаторы реактивной мощности), импульсных генераторах напряжения, в измерительных целях (измерительные конденсаторы и емкостные датчики).

Простейший конденсатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Простейший конденсатор

Cтраница 1

Простейший конденсатор представляет собой два рядом расположенных изолированных проводника. Если на проводники поместить равные, но противоположные по знаку заряды, то между ними устанавливается определенная разность потенциалов.  [1]

Простейший конденсатор представляет собой два проводника электрического тока, например две металлические пластинки, именуемые обкладками конденсатора, разделенные непроводником электрического тока - диэлектриком. Чем больше площадь обкладок конденсатора и чем ближе они расположены Друг к другу, тем больше электрическая емкость этого прибора.  [3]

Простейший конденсатор, состоящий из двух параллельных пластин - обкладок, разделенных тонким слоем диэлектрика, называется плоским конденсатором.  [4]

Простейший конденсатор состоит из двух металлических поверхностей-обкладок, разделенных диэлектриком. Для получения большей емкости применяют большее число обкладок, чередующихся со слоями диэлектрика, соединяя обкладки между собой через одну. Большинство конденсаторов широкого применения имеет твердые диэлектрики.  [5]

Простейший конденсатор образуется двумя металлическими поверхностями - обкладками, разделенными изоляционным веществом - диэлектриком. Для получения большей емкости применяют большее число обкладок, чередующихся со слоями диэлектрика, соединяя обкладки между собой через одну.  [6]

Простейший конденсатор, изображенный на рис. 3.25, состоит из двух металлических пластин, разделенных воздушным пространством. Пластины называют обкадками конденсатора. Одна из обкладок заряжена положительно, а другая отрицательно.  [7]

Простейший конденсатор, состоящий из двух параллельных пластин - обкладок, разделенных тонким слоем диэлектрика, называется плоским конденсатором.  [8]

Простейшим конденсатором является плоский конденсатор ( рис. 11), состоящий из двух одинаковых металлических пластин, разделенных слоем воздуха или другого вещества, в котором нет свободных электронов.  [9]

Многоструйный барометрический конденсатор является простейшим конденсатором. Он применяется в тех случаях, когда количество неконденсирующихся газов невелико и глубокий вакуум не требуется. Конечная разность температур, достигаемая в многоструйном конденсаторе, обычно колеблется от 6 до 10 С. В бассейн для разбрызгивания 9 охлаждающая вода добавляется через поплавковый распределительный клапан.  [11]

Два близко расположенных изолированных проводника образуют простейший конденсатор. Пусть они несут на себе равные по величине и противоположные по знаку заряды, тогда емкость конденсатора есть отношение заряда на одном из проводников к разности потенциалов между ними. Отношение берется всегда таким, чтобы емкость была положительной.  [12]

Две металлические пластины, разделенные слоем диэлектрика, образуют простейший конденсатор

. Поэтому конденсатор способен накапливать электрическую энергию.  [14]

Страницы:      1    2    3

Конденсаторы. Что это и для чего они нужны.

Конденсатор – распространенное двухполюсное устройство, применяемое в различных электрических цепях. Он имеет постоянную или переменную ёмкость и отличается малой проводимостью, он способен накапливать в себе заряд электрического тока и передавать его другим элементам в электроцепи.
Простейшие примеры состоят из двух пластинчатых электродов, разделенных диэлектриком и накапливающих противоположные заряды. В практических условиях мы используем конденсаторы с большим числом разделенных диэлектриком пластин.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Назначение конденсатора и принцип его работы – это распространенные вопросы, которыми задаются новички в электротехнике. В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, такое устройство получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. Для лучшего понимания принципа работы посмотрите статью про то, как сделать простой конденсатор своими руками.


Заряд конденсатора начинается при подключении электронного прибора к сети. В момент подключения прибора на электродах конденсатора много свободного места, потому электрический ток, поступающий в цепь, имеет наибольшую величину. По мере заполнения, электроток будет уменьшаться и полностью пропадет, когда ёмкость устройства будет полностью наполнена.

В процессе получения заряда электрического тока, на одной пластине собираются электроны (частицы с отрицательным зарядом), а на другой – ионы (частицы с положительным зарядом). Разделителем между положительно и отрицательно заряженными частицами выступает диэлектрик, в качестве которого могут использоваться различные материалы.

В момент подключения электрического устройства к источнику питания, напряжение в электрической цепи имеет нулевое значение. По мере заполнения ёмкостей напряжение в цепи увеличивается и достигает величины, равной уровню на источнике тока.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам. Нагрузка образует цепь между его пластинами, потому в момент отключения питания положительно заряженные частицы начнут двигаться по направлению к ионам.

Начальный ток в цепи при подключении нагрузки будет равняться напряжению на отрицательно заряженных частицах, разделенному на величину сопротивления нагрузки. При отсутствии питания конденсатор начнет терять заряд и по мере убывания заряда в ёмкостях, в цепи будет снижаться уровень напряжения и величины тока. Этот процесс завершится только тогда, когда в устройстве не останется заряда.

На рисунке выше представлена конструкция бумажного конденсатора:
а) намотка секции;
б) само устройство.
На этой картинке:

1.    Бумага;

2.    Фольга;

3.    Изолятор из стекла;

4.    Крышка;

5.    Корпус;

6.    Прокладка из картона;

7.    Оберточная бумага;

8.    Секции.

Ёмкость конденсатора считается важнейшей его характеристикой, от него напрямую зависит время полной зарядки устройства при подключении прибора к источнику электрического тока. Время разрядки прибора также зависит от ёмкости, а также от величины нагрузки. Чем выше будет сопротивление R, тем быстрее будет опустошаться ёмкость конденсатора.

В качестве примера работы конденсатора можно рассмотреть функционирование аналогового передатчика или радиоприемника. При подключении прибора к сети, конденсаторы, подключенные к катушке индуктивности, начнут накапливать заряд, на одних пластинах будут собираться электроды, а на других – ионы. После полной зарядки ёмкости устройство начнет разряжаться. Полная потеря заряда приведет к началу зарядки, но уже в обратном направлении, то есть, пластины имевшие положительный заряд в этот раз будут получать отрицательный заряд и наоборот.

НАЗНАЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ

В настоящее время их используют практически во всех радиотехнических и различных электронных схемах.
В электроцепи переменного тока они могут выступать в качестве ёмкостного сопротивления. К примеру, при подключении конденсатора и лампочки к батарейке (постоянный ток), лампочка светиться не будет. Если же подключить такую цепь к источнику переменного тока, лампочка будет светиться, причем интенсивность света будет напрямую зависеть от величины ёмкости используемого конденсатора. Благодаря этим особенностям, они сегодня повсеместно применяются в цепях в качестве фильтров, подавляющих высокочастотные и низкочастотные помехи.

Конденсаторы также используются в различных электромагнитных ускорителях, фотовспышках и лазерах, благодаря способности накапливать большой электрический заряд и быстро передавать его другим элементам сети с низким сопротивлением, за счет чего создается мощный импульс.

Во вторичных источниках электрического питания их применяют для сглаживания пульсаций при выпрямлении напряжения.

Способность сохранять заряд длительное время дает возможность использовать их для хранения информации.

Использование резистора или генератора тока в цепи с конденсатором позволяет увеличить время заряда и разряда ёмкости устройства, благодаря чему эти схемы можно использовать для создания времязадающих цепей, не предъявляющих высоких требований к временной стабильности.

В светильниках применяется  для компенсации реактивной мощности.

 

 

Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанций, характеризуется их активной и реактивной мощностью. Активная мощность потребляется электроприемниками, преобразуясь в тепловую, механическую и другие виды энергии. Реактивная мощность характеризует электроэнергию, преобразуемую в энергию электрических и магнитных полей. В электрической сети и ее электроприемниках происходит процесс обмена энергией между электрическими и магнитными полями. Устройства, которые целенаправленно участвуют в этом процессе, называют источниками реактивной мощности(ИРМ). Такими устройствами могут быть не только генераторы электрических станций, но и синхронные компенсаторы, реакторы, конденсаторы, реактивной мощностью которых управляют по определенному закону регулирования с помощью специальных средств.

Реактивная мощность снижает эффективность использования всей энергосистемы, ее пытаются максимально снизить с помощью конденсаторных установок.

Плоский конденсатор, теория и примеры задач

Большое число конденсаторов, которые применяют в технике, приближены по типу к плоскому конденсатору. Это конденсатор, который представляет собой две параллельные проводящие плоскости (обкладки), которые разделяет небольшой промежуток, заполненный диэлектриком. На обкладках сосредоточены равные по модулю и противоположные по знаку заряды.

Электрическая емкость плоского конденсатора

Электрическая емкость плоского конденсатора очень просто выражается через параметры его частей. Изменяя площадь пластин конденсатора и расстояние между ними легко убедиться, что электрическая емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади его пластин (S) и обратно пропорциональна расстоянию между ними (d):

   

Формулу для расчета емкости плоского конденсатора просто получить при помощи теоретических расчетов.

Положим, что расстояние между пластинами конденсатора много меньше, чем их линейные размеры. Тогда краевыми эффектами можно пренебречь, и электрическое поле между обкладками считать однородным. Поле (E), которое создают две бесконечные плоскости, несущие одинаковый по модулю и противоположный по знаку заряд, разделенные диэлектриком с диэлектрической проницаемостью , можно определить при помощи формулы:

   

где — плотность распределения заряда по поверхности пластины. Разность потенциалов между рассматриваемыми обкладками конденсатора, находящимися на расстоянии d будет равна:

   

Подставим правую часть выражения (3) вместо разности потенциалов в (1) учитывая, что , имеем:

   

Энергия поля плоского конденсатора и сила взаимодействия его пластин

Формула энергии поля плоского конденсатора записывается как:

   

где – объем конденсатора; E – напряженность поля конденсатора. Формула (5) связывает энергию конденсатора с зарядом на его обкладках и напряженностью поля.

Механическую (пондемоторную) силу, с которой пластины плоского конденсатора взаимодействуют между собой можно найти, если использовать формулу:

   

В выражении (6) минус показывает, что пластины конденсатора притягиваются друг к другу.

Примеры решения задач

Электричество и магнетизм

Повышения емкости проводника можно достигнуть не только увеличением его размеров, но и за счет приближения к нему другого проводника. Примерами могут служить плоский конденсатор, сферический конденсатор и др. Мы вычислим их емкости, исходя из данных определений и геометрии конденсатора.

Плоский конденсатор (рис. 2.11). 

Рис. 2.12.  Электрическое поле идеального плоского конденсатора

Идеальный плоский конденсатор предста­вляет собой две металлические параллельные пластины, линейные размеры которых много больше расстояния  между ними. Пусть площадь каждой из пластин равна  (рис. 2.12). На одну пластину помещен заряд , на другую —  Если пластины достаточно велики, то их можно считать «бесконечными» в том смысле, что допустимо пренебречь «краевыми» эффектами — распределениями зарядов и конфигурациями полей вблизи их краев.

Тогда заряды распределяются по внутренним поверхностям пластин практически равномерно, с постоянной плотностью. Разность потенциалов между обкладками равна интегралу от напряженности поля, взятому по любому пути между ними:

Рис. 2.12.  Электрическое поле идеального плоского конденсатора

Видео 2.9. Геометрия реального плоского конденсатора и распределение заряда на его пластинах.

Тогда заряды распределяются по внутренним поверхностям пластин практически равномерно, с постоянной плотностью . Разность потенциалов между обкладками равна интегралу от напряженности поля, взятому по любому пути между ними: 

 

(2. 10)

Поле, создаваемое двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными разноименно с одинаковыми плотностями, является одно­родным, и его напряженность равна   (см. (2.3)).

Напряженность поля в пространстве, окружающем пластины, можно считать равной нулю, если пренебречь краевыми эффектами. Интегрируя вдоль силовой линии (которые ортогональны пластинам), получаем

(2.11)

Отсюда находим емкость плоского конденсатора:

(2.12)

Цилиндрический конденсатор. Цилиндрический конденсатор представляет собой два коаксиальных длинных проводящих цилиндра радиусами  и  и длиной . Предполагая, что , мы и в этом случае пренебрегаем краевыми эффектами. Линейная плотность заряда на цилиндрах равна . Мы уже вывели выражение для электрического поля длинного заряженного цилиндра (см. (1.17)):

(2.13)

Электрическое поле направлено по радиусу цилиндров. Интегрируя по этому пути от одной обкладки к другой, находим разность потенциалов между обкладками:

 

(2.14)

Отсюда следует выражение для емкости цилиндрического конденсатора:

(2.15)

В случае, когда зазор между обкладками  , можно использовать первый член разложения логарифма в ряд Тейлора

 

что приводит к выражению

(2. 16)

В скобках стоит произведение длины окружности цилиндра на его высоту, что равно площади поверхности цилиндра (площади обкладок). Т. о. мы воспроизвели в этом пределе выражение (2.12) для емкости плоского конденсатора.

Сферический конденсатор. Сферический конденсатор образуется двумя концентрическими сферами радиусам  и . Интегрируя вдоль радиуса уже хорошо знакомое выражение

 

получаем разность потенциалов между обкладками:

 

(2.17)

откуда

(2.18)

Если внешний радиус бесконечно велик  (физически  это значит, что ), то вычитаемым в знаменателе можно пренебречь, и мы приходим к формуле (2. 9) для емкости уединенной сферы. В обратном случае, когда зазор между обкладками  можно положить в числителе  Замечая, что  есть площадь обкладок, мы снова приходим к формуле (2.12).

Видео 2.10. Влияние диэлектрика на распределение зарядов на проводнике и его емкость.

Задача. Конденсатор, используемый в чипе запоминающего устрой­ства компьютера, имеет емкость  и заряжается до разности потенциалов . Каково число  избыточных электронов на его отрицательной обкладке? В какой массе воды полное число всех атомных электронов равно ?

Решение. Заряд конденсатора равен . Чтобы найти число избыточных электронов, надо разделить  на заряд электрона:  Почти два миллиона электронов, много это или мало? Для этого найдем массу воды с тем же числом электро­нов. Молекула воды  содержит два атома  и один атом , то есть всего 10 электронов. Стало быть, в интересующей нас массе воды должно содержаться молекул. Число молекул в одном моле равно  то есть надо взять моля. Молярный вес воды равен  кг/кмоль, так что искомая масса составляет кг, то есть крайне мала.   Миллион частиц — много в мире электронов, но совсем мало в масштабах нашего мира.

0603YC104KAT2A, Многослойный керамический конденсатор, 0.1 мкФ, 16 В, 0603 [1608 Метрический], ± 10%, X7R

Емкость 0.1мкФ
Минимальная Рабочая Температура -55 C
Максимальная Рабочая Температура 125 C
Номинальное Напряжение 16В
Допуск Емкости ± 10%
Корпус Керамического Конденсатора 0603 [1608 Метрический]
Характеристика Диэлектрика x7r
Линейка Продукции AVX 0603 MLCC
Длина 1.6мм
Напряжение 16В пост. тока
Глубина 0. 81мм
Класс подавления Class II
Тип монтажа Поверхностный монтаж
Семейство конденсаторов Многослойный
Производитель AVX
Температурный коэффициент ±15%
Размеры 1.6 x 0.81 x 0.9мм
Корпус 0603 (1608M)
Семейство диэлектрических материалов Керамика
Емкость 100нФ
Максимальная рабочая температура +125°C
Минимальная рабочая температура -55°C
Серия 0603
Тип клеммы Поверхностный монтаж
Высота 0.9мм
Number of Layers Многослойный
Коэффициент рассеяния ≤12. 5%
Length 1.6мм
Voltage 16В пост. тока
Глубина 0.81мм
Класс подавления Class II
Mounting Type Поверхностный монтаж
Brand AVX
Dimensions 1.6 x 0.81 x 0.9мм
Package/Case 0603 (1608M)
Capacitance 100нФ
Maximum Operating Temperature +125°C
Минимальная рабочая температура -55°C
Terminal Type Поверхностный монтаж
Height 0.9мм
Высота 0.35 mm
Диэлектрический X7R
Длина 1.6 mm
Допустимое отклонение 10 %
Ёмкость 0. 1 uF
Емкость - нФ 100 nF
Емкость - пФ 100000 pF
Категория продукта Многослойные керамические конденсаторы - поверхнос
Класс Class 2
Корпус - дюймы 0603
Корпус - мм 1608
Максимальная рабочая температура + 125 C
Минимальная рабочая температура 55 C
Номинальное напряжение постоянного тока 16 VDC
Подкатегория Capacitors
Прерывание Standard
Продукт General Type MLCCs
Размер фабричной упаковки 4000
Серия X7R
Тип X7R MLC Capacitors
Тип выводов SMD/SMT
Тип продукта Ceramic Capacitors
Торговая марка AVX
Упаковка / блок 0603 (1608 metric)
Ширина 0. 8 mm
Applications General Purpose
Capacitance 0.1ВµF
ECCN EAR99
HTSUS 8532.24.0020
Moisture Sensitivity Level (MSL) 1 (Unlimited)
Mounting Type Surface Mount, MLCC
Operating Temperature -55В°C ~ 125В°C
Package Tape & Reel (TR)Cut Tape (CT)Digi-ReelВ®
Package / Case 0603 (1608 Metric)
REACH Status REACH Unaffected
RoHS Status ROHS3 Compliant
Size / Dimension 0.063"" L x 0.032"" W (1.60mm x 0.81mm)
Temperature Coefficient X7R
Thickness (Max) 0.035"" (0.90mm)
Tolerance В±10%
Voltage - Rated 16V
Вес, г 0. 1

Конденсаторы / Продукция / Гириконд

 

 

Конденсаторы являются одним из самых "древних" изделий электронной техники и электротехники. Первые конденсаторы, так называемые "лейденские банки", появились еще в середине 18 века, задолго до начала их практического применения.

Несмотря на опережающее развитие микроэлектроники и, соответственно, возможность реализации емкостных элементов в рамках интегральных технологий непосредственно в составе микросхем, потребность в дискретных емкостных элементах не снижается в связи с непрерывным расширением области применения радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

В результате, в современной радиоэлектронике дискретные конденсаторы являются одними из самых массовых компонентов радиоэлектронной аппаратуры, а мировое конденсаторостроение представляет собой мощную индустрию с ежегодным приростом объема продаж. Одновременно с количественными изменениями в производстве конденсаторов происходят серьезные качественные изменения в их номенклатуре, отражающие требования, которые соответствуют тенденциям и направлениям развития РЭА.

Так, в соответствии с постоянно доминирующим требованием улучшения массогабаритных характеристик РЭА, за последние годы в номенклатуре конденсаторов произошли качественные изменения в части улучшения их удельных массогабаритных характеристик, чему способствовала также тенденция снижения рабочих напряжений функциональных блоков РЭА. В связи с широким применением технологий автоматизированного монтажа РЭА на поверхность печатных плат качественно увеличивается доля заказов на миниатюрные конденсаторы в чип – исполнении. Расширение диапазона рабочих частот РЭА различного назначения объективно диктует необходимость повышения частотной стабильности основных параметров конденсаторов и соответствующего расширения диапазона параметров их допустимых электрических режимов.

Организованный в 1939 году АО "НИИ "Гириконд" является в настоящее время одним из ведущих научно-производственных предприятий России в области конденсаторов для РЭА и осуществляет научно-техническую и производственную деятельность в этом направлении от материаловедческих и технологических НИР до разработки новых типов конденсаторов и организации их серийного производства.

Перечисленные выше и другие существующие перспективные требования к современным конденсаторам являются объективной основой для изыскания новых материалов и конструктивно-технологических решений для новых разработок и производства рассматриваемого вида электронных компонентов.

Ниже приводятся краткие общие сведения о конденсаторах, их видах и месте   в современной РЭА, направлениях и перспективах их развития, а также подробная информация о номенклатуре и параметрах изделий, выпускаемых АО «НИИ «Гириконд» в соответствии с его технологической специализацией.

 Для начала напомним коротко сведения о конденсаторах и их потребительских характеристиках.

Как известно, основным параметром конденсатора является его электрическая емкость или просто емкость, обозначаемая обычно С. Вообще говоря, электрической емкостью обладают не только конденсаторы. Любое находящееся в определенном пространстве тело имеет собственную емкость, которая зависит от размеров и конфигурации тела и количественно определяет его заряд при единичном его потенциале в окружающем пространстве или, иными словами, является размерным коэффициентом пропорциональности между потенциалом тела и его зарядом. Если в определенном пространстве  находятся два тела на расстоянии, при котором их электрические поля могут значимо взаимодействовать, то это взаимодействие характеризуется взаимной емкостью тел, которая количественно определяется как соотношение  абсолютного значения заряда тел (предполагается, что тела имеют заряды противоположного знака при одинаковом абсолютном значении) и разности потенциалов или, иначе, напряжения между ними. Не требует дополнительных пояснений тот факт, что рассматриваемая нами емкость конденсатора и является, по существу, взаимной емкостью между его электродами.

Каким же образом формируется и какими факторами определяется емкость конденсатора?

Представим себе два плоских электрода, один из которых имеет заряд +q,
а другой –q.  При отсутствии взаимного влияния электродов их электрические поля будут соответствовать рис.1 (искажение поля на краю электродов для простоты восприятия не учитываем). При сближении электродов произойдет наложение их электрических полей, в результате чего суммарное электрическое поле сосредоточится между электродами (рис. 2), при этом разность потенциалов или напряжение между ними будет соответствовать выражению:

U = q/C,

где C и является, по определению, емкостью образовавшегося простейшего конденсатора.

 

 

                          Рис. 1                                                                  Рис. 2 

Картина электрического поля одиночных       Картина электрического поля

                    электродов                                            сближенных электродов

                         

Если между электродами этого конденсатора поместить диэлектрик, то при приложении к конденсатору напряжения под воздействием электрического поля электродов произойдет поляризация диэлектрика, в результате чего в нем установится собственное электрическое поле, так называемых, связанных зарядов, вектор напряженности которого направлен против вектора напряженности поля электродов. Это, в свою очередь, при сохранении заряда на электродах приведет к снижению напряжения между электродами, что будет свидетельствовать о соответствующем увеличении емкости конденсатора. Относительное увеличение емкости конденсатора при помещении между его электродами диэлектрического материала называется относительной диэлектрической проницаемостью или просто диэлектрической проницаемостью диэлектрика и обычно обозначается ε.

 

В общем случае емкость конденсатора описывается выражением:

С= εо ε S/d,

где:      εо – диэлектрическая постоянная,

S – площадь электродов,

d – расстояние между электродами.

Подавляющее большинство используемых в конденсаторах материалов обладают линейными свойствами, что означает практическое отсутствие зависимости их диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля. Типичными представителями нелинейных материалов являются сегнетоэлектрики. У конденсаторов на их основе в определенном интервале температур и напряженности электрического поля наблюдается отсутствие пропорциональности между напряжением и зарядом, поэтому в общем случае справедливыми оказываются выражения:

                                                 С =Δq / ΔU,            или точнее:         

                                                 С = dq / dU.

 

Важнейшим параметром конденсатора является его номинальное напряжение (Uном).

В нормативной документации на конденсаторы, предназначенные для комплектации РЭА, под номинальным напряжением понимается то предельное напряжение, при котором конденсатор может работать в заданных условиях с обеспечением определенных показателей надежности и долговечности и с сохранением нормируемых параметров в допускаемых пределах. В зависимости от назначения конденсатора номинальное напряжение может быть задано постоянным, переменным, импульсным и т.п.

Для правильного выбора конденсатора необходимыми и важными являются сведения о параметрах, описывающих ряд свойств конденсатора в отличие от идеального конденсатора, "поведение" которого в электрической схеме определяется лишь его емкостью.

В первом приближении свойства реального конденсатора могут быть представлены его схемой замещения, приведенной на рис. 3.

 

 

Рис. 3

Схема замещения реального конденсатора

 

 

Первое отличие реального конденсатора от идеального определяется объемной и поверхностной проводимостью диэлектрика, элементов конструкции и корпуса или оболочки конденсатора. Доля каждой составляющей общей проводимости существенным образом зависит от вида диэлектрика, конструктивного оформления конденсатора, его емкости и номинального напряжения. В зависимости от вида конденсатора его общая проводимость нормируется предельными значениями его общего сопротивления (сопротивление изоляции (Rиз) на рис.3) либо тока утечки (Iут)  через это сопротивление при заданном напряжении. Следует отметить, что с увеличением емкости конденсатора все большая доля проводимости конденсатора приходится на объемную проводимость диэлектрика, что, в свою очередь, определяет практически обратно пропорциональную зависимость сопротивления изоляции от емкости конденсатора. В связи с изложенным для конденсаторов относительно большой емкости в нормативной документации приводят не сопротивление изоляции, а постоянную времени, равную RизСном. Поскольку сопротивление изоляции и ток утечки конденсаторов значимо зависят от температуры и влажности окружающей среды и, в общем случае, от напряжения и времени его приложения, методы и условия их измерения регламентируют в нормативной документации на конденсаторы.

Другим отличием реального конденсатора являются потери энергии в нем, связанные с поляризацией диэлектрика (диэлектрические потери) и прохождением тока по электродам и выводам конденсатора. Доля каждой составляющей общих потерь зависит от вида диэлектрика и конструкции конденсатора и, в общем случае, может изменяться в зависимости от частоты воздействующего на конденсатор напряжения. Суммарные потери энергии в конденсаторе при работе его на переменном напряжении определяются, как известно, таким параметром, как tgδ, который равен отношению активной мощности (мощности потерь) к реактивной мощности конденсатора на заданной частоте, а сам угол δ, является углом, дополняющим на векторной диаграмме угол сдвига фаз тока и напряжения на конденсаторе до 90о. Однако, параметр tgδ по определению имеет физический смысл только при гармонической форме воздействующего напряжения. Поэтому при более сложных формах напряжения на конденсаторе, а также для характеристики добротности конденсатора при частотах, близких к резонансной (зависит от собственной индуктивности конденсатора (L на рис. 3), потери энергии в конденсаторе характеризуют величиной эквивалентного последовательного сопротивления ( Rэпс на рис.3), потери в котором в данном конкретном режиме равны суммарным потерям в конденсаторе. Представляется очевидным, что и tgδ и Rэпс являются частотно-зависимыми параметрами, поэтому их значения нормируют и определяют на конкретной, заданной частоте. В отдельных случаях, например, при необходимости минимизации собственной индуктивности конденсатора, ее предельное значение устанавливают в нормативной документации.

Основная, наиболее массовая часть современной номенклатуры дискретных конденсаторов для РЭА в последние десятилетия формируется на основе следующих традиционных видов конденсаторов:

  • керамические конденсаторы,
  • конденсаторы с оксидным диэлектриком,
  • конденсаторы с органическим диэлектриком.

В соответствии с тенденцией миниатюризации функциональных блоков РЭА практическое применение также находят так называемые тонкопленочные конденсаторы, реализуемые с использованием различных диэлектрических материалов на основе вакуумных микроэлектронных технологий

В последние годы в РЭА стали применяться и конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы), у которых электрическое поле сосредоточено не в поляризованном диэлектрике, как у названных выше традиционных видов конденсаторов, а в двойном электрическом слое, образующемся при определенных условиях на границе "электрод-электролит".

 

Остановимся коротко на основных особенностях указанных видов конденсаторов и их месте в общей номенклатуре этих изделий.

 

Наибольшая доля (более 90% в штучном выражении) мирового выпуска конденсаторов приходится на керамические конденсаторы, в качестве диэлектрика которых используются поликристаллические структуры на основе оксидов металлов и их соединений, в основном, в виде твердых растворов. Современные физические представления о связи химического состава и структуры керамических конденсаторных материалов с их диэлектрическими и физико-механическими характеристиками позволяют, варьируя рецептурой и технологическими режимами, получать эти материалы с широкими, не свойственными другим диэлектрическим материалам, диапазоном диэлектрической проницаемости и диапазоном рабочих частот. Диэлектрическая проницаемость материалов для изготовления конденсаторов I типа (высокочастотных), лежит в пределах от единиц до сотен, в то время как у материалов для конденсаторов II типа (низкочастотных) этот параметр лежит в пределах от тысяч до десятков тысяч относительных единиц. Деление керамических материалов на низкочастотные и высокочастотные достаточно условно, поскольку все керамические конденсаторы могут применяться при любой частоте напряжения, в зависимости от предъявляемых к ним технических требований. Основой керамических материалов с высокой диэлектрической проницаемостью являются соединения, относящиеся к классу сегнетоэлектриков, поэтому эти материалы в большей или меньшей степени, в зависимости от состава, характеризуются нелинейными свойствами и специфическими температурными зависимостями диэлектрической проницаемости.

 

В конденсаторах с оксидным диэлектриком в качестве основного диэлектрического материала, определяющего их потребительские свойства и основные характеристики, используются оксидные слои на вентильных металлах: алюминии, тантале, ниобии.  Ориентировочные значения относительной диэлектрической проницаемости оксидных слоев составляют: Al2О3 – 10,  Та2О5 – 25,  Nb2O5 – 40. В общем случае, в зависимости от требований к конденсаторам и технологических возможностей оксидные слои могут формироваться, как непосредственно на поверхности фольги из указанных металлов, так и на развитой поверхности объемно-пористого тела на основе порошков из тех же металлов. Эти конденсаторы, как правило, являются полярными, при этом одним из электродов конденсаторов (анодом) является сам вентильный металл, вторым электродом (катодом) является электролит, либо, что характерно для конденсаторов относительно малой емкости с объемно-пористым анодом, слой полупроводника, например, двуокиси марганца.

В современных конденсаторах с органическим диэлектриком в качестве основного диэлектрического материала широко используются полимерные пленки толщиной порядка единиц – десятков мкм, основными из которых в настоящее время являются полипропиленовая с относительной диэлектрической проницаемостью около 2 и полиэтилентерефталатная с диэлектрической проницаемостью примерно 3,2.

 

Из вышеприведенных зависимостей следует, что диапазоны реализуемых емкостей на том или ином виде диэлектрика определяются не только его диэлектрической проницаемостью, но и технологическими возможностями реализации толщины диэлектрика и площади электродов конденсаторов. Диапазон реализации номинальных напряжений конденсаторов на том или ином виде диэлектрика определяется диапазоном реализуемых толщин диэлектрика и уровнем рабочей напряженности электрического поля в нем, которая, в свою очередь, зависит от электрической прочности используемых материалов и требований к электрическим режимам и долговечности конденсатора.

 

На рис.4 представлены наиболее характерные для рассматриваемых видов диэлектрика сочетания их диэлектрической проницаемости и практически реализуемых толщин.

Рис. 4 Сочетание реализации толщин и диапазонов значений диэлектрической проницаемости различных видов диэлектрика

 

Рассматриваемые нами виды конденсаторных диэлектрических материалов существенно отличаются друг от друга не только значениями диэлектрической проницаемости и технологически реализуемыми диапазонами толщин в конденсаторах, но и значениями электрической прочности. В результате, значения рабочей напряженности электрического поля в керамических конденсаторах не превышают единиц кВ/мм, в конденсаторах с органическим диэлектриком  лежат в пределах порядков десятков – сотен кВ/мм и в конденсаторах с оксидным диэлектриком достигают порядка сотен кВ/мм.

 

Совокупность перечисленных выше характеристик различных видов диэлектрика и технологических особенностей переработки соответствующих материалов определяют диапазоны реализации номинальных емкостей и напряжений конденсаторов на основе этих диэлектриков. Как указывалось выше, в ионисторах, роль поляризованного диэлектрика, если можно так выразится, "играет" двойной электрический слой, образующийся на границе электрода и электролита при напряжениях ниже потенциала начала химической реакции на электроде. В связи с этим номинальное напряжение отдельного ионистора, в зависимости от материала электролита лежит в пределах порядков десятых долей – малых единиц вольт. За счет последовательного соединения рабочие напряжения блоков ионисторов повышают до порядка десятков вольт. Высокая емкость ионисторов достигается за счет использования в электродах специальных углеродных материалов с высокой удельной поверхностью.

 

На рис.5 представлена совокупность наиболее характерных областей сочетаний номинальных емкостей и напряжений различных видов конденсаторов. Рис. 5 даёт лишь самые общие, приблизительные представления о возможностях реализации основных параметров конденсаторов на тех или иных диэлектрических материалах, однако и этих представлений вполне достаточно, чтобы выделить области типономиналов, реализация которых возможна только на определенных видах диэлектриков. Так, область относительно малых емкостей в широком интервале напряжений является прерогативой керамических конденсаторов, в области больших емкостей и относительно малых напряжений "господствуют" конденсаторы с оксидным диэлектриком и, далее, – с двойным электрическим слоем. Область сочетания относительно больших емкостей и напряжений, т.е. область относительно больших единичных зарядов и энергий конденсаторов, оптимально реализуется на органическом диэлектрике. Тем не менее, как видно на рис. 5, существует достаточно обширная область типономиналов, в которой возможен и целесообразен выбор вида конденсатора, наиболее соответствующего комплексу предъявляемых требований.

 

 

Рис. 5 Области реализации номинальных значений емкости и напряжения различных видов конденсаторов

 

Остановимся коротко на особенностях рассматриваемых видов конденсаторов, учет которых необходим для оптимального выбора конденсатора.

 Керамические конденсаторы, отличающиеся наиболее широким диапазоном номинальных напряжений, подразделяются на низковольтные (Uн до 1600 В), имеющие условное обозначение К10-, и высоковольтные (Uн=1600 В и выше), обозначаемые К15- .

В свою очередь, как низковольтные, так и высоковольтные керамические конденсаторы, подразделяются на конденсаторы общего назначения и специального назначения. Конденсаторы общего назначения, как правило, аттестовываются и, соответственно, используются в широком диапазоне электрических режимов с преимущественным воздействием постоянной составляющей напряжения. Эти конденсаторы, как правило, представлены широкими унифицированными сериями, конструкция и технология которых ориентированы на крупносерийное и массовое  производство. Обычно эти серии имеют несколько групп, отличающихся температурной стабильностью емкости. Поскольку диэлектрические проницаемости керамических материалов различных групп стабильности существенно отличаются, конденсаторы с повышенной температурной стабильностью емкости имеют, при прочих равных условиях, заметно большие габариты и, соответственно, массу. Примерами керамических конденсаторов общего назначения являются выпускаемые АО «НИИ «Гириконд» конденсаторы К10-79, К10-82, К10-83, К15-20

Конструкция и технология керамических конденсаторов специального назначения ориентированы на реализацию определенных специальных требований к параметрам или электрическим режимам работы конденсаторов. Примерами таких конденсаторов являются конденсаторы К10-80 и К15-39,  отличающиеся повышенными значениями реактивного тока в УВЧ и ОВЧ диапазонах. Поскольку в этих конденсаторах используются высокочастотные  материалы, диэлектрические потери в которых пренебрежимо малы в широком диапазоне частот, основным фактором, ограничивающим допустимые переменные высокочастотные составляющие напряжения, являются потери в электродах и выводах конденсаторов. Поэтому указанные типы конденсаторов имеют специальную конструкцию, позволяющую заметно снизить их эквивалентное последовательное сопротивление и, соответственно, реализовать в них существенно повышенные допускаемые значения реактивной мощности и реактивных токов по сравнению с конденсаторами общего назначения. Еще одним примером специальных керамических конденсаторов являются помехоподавляющие конденсаторы, для которых нормируется вносимое затухание в определенном диапазоне частот.

Основная часть современной номенклатуры, как низковольтных, так и высоковольтных керамических конденсаторов имеет многослойную конструкцию, пригодную, в том числе, для автоматизированного монтажа на поверхность печатных плат.

 

Применяемые в современной радиоэлектронной аппаратуре конденсаторы с оксидным диэлектриком подразделяются:

  • по материалу основы оксидного слоя на  алюминиевые, танталовые, ниобиевые;
  • по материалу катода на оксидно-электролитические и оксидно-полупроводниковые;
  • по конструкции анода на фольговые и объемно-пористые.

 

Наиболее распространенными в современной аппаратуре являются:

  • алюминиевые оксидно-электролитические фольговые конденсаторы (К50- ),
  • танталовые оксидно-электролитические (К52- ) и оксидно-полупроводниковые (К53- ) объемно-пористые конденсаторы.

Каждый из указанных видов конденсаторов с оксидным диэлектриком имеет свои области реализации емкостей и напряжений и свои области применения. Так, в соответствии с физической природой оксидного слоя и спецификой технологии изготовления конденсаторов, номинальные напряжения алюминиевых конденсаторов, как правило, не превышают 600 В, танталовых оксидно-электролитических – 125 В, танталовых оксидно-полупроводниковых – 63 В. При прочих равных условиях танталовые конденсаторы по сравнению с алюминиевыми имеют меньшие габариты и меньшее эквивалентное последовательное сопротивление, что особенно важно для обеспечения работоспособности конденсаторов в области низких температур. Следует отметить, что эквивалентное последовательное сопротивление или близкое по значению полное сопротивление конденсатора при частотах, близких к резонансной, являются для конденсаторов с оксидным диэлектриком важнейшими параметрами, определяющими выбор того или иного конденсатора в каждом конкретном случае.

АО "НИИ "Гириконд" в последние десятилетия специализируется на разработках и производстве наиболее перспективных из конденсаторов с оксидным диэлектриком– танталовых конденсаторов.

 

В соответствии с принятой классификацией упомянутые выше наиболее широко применяемые в современной РЭА конденсаторы с органическим диэлектриком по типу диэлектрика подразделяются на:

  • полиэтилентерефталатные (К73-…),
  • полипропиленовые (К78-…),
  • комбинированные (К75-…).

Первые два вида конденсаторов имеют чисто пленочный диэлектрик на основе одного из указанных полимеров, Диэлектрик последнего представляет собой или комбинацию указанных пленок, или их комбинацию в любом сочетании с конденсаторной бумагой, пропиточным составом и т.п. При прочих равных условиях конденсаторы на основе полиэтилентерефталатной пленки имеют лучшие массогабаритные характеристики, что обусловлено большей диэлектрической проницаемостью этой полярной пленки, однако уступают конденсаторам на основе полипропиленовой (неполярной) пленки по величине допустимой переменной составляющей воздействующего напряжения из-за сравнительно повышенных диэлектрических потерь.

Примерами конденсаторов с органическим диэлектриком общего назначения, предназначенных для работы в широком диапазоне электрических режимов являются низковольтные конденсаторы К73-11, К73-17, К73-50, К75-63, К78-2, К78-10.

К специальным конденсаторам с органическим диэлектриком следует отнести:

  • конденсаторы переменного напряжения (например, К73-62),
  • помехоподавляющие конденсаторы (например, сетевые К73-43, проходные К73-56, опорные К73-57),
  • импульсные (например, К75-40, К75-80).

Как отмечалось выше, конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы, К58-…) имеют свою, характерную для этого вида конденсаторов, область реализации номинальных емкостей и их сочетаний с номинальными напряжениями. Номенклатура этих изделий для радиоэлектронной аппаратуры находится, по существу, в стадии формирования. Область их применения определяется тем важным обстоятельством, что по уровню удельной энергоемкости и величине внутреннего сопротивления эти изделия занимают промежуточное положение между конденсаторами и электрохимическими источниками. Это обстоятельство предполагает их применение, как в качестве самостоятельных накопителей заряда и энергии, так и в сочетании с другими конденсаторами и аккумуляторами, в том числе, и в качестве источников относительно большой мощности при их разряде.

 Современная номенклатура отечественных ионисторов представлена в настоящее время двумя видами этих изделий:

  • ионисторы с жидким электролитом, представляющие интерес для использования в качестве эффективных накопителей энергии в силовой электронике,
  • ионисторы с твердым электролитом, отличающиеся от первых заметно меньшей энергоемкостью, но при этом обладающие уникальной стойкостью к ионизирующим излучениям. Последнее обстоятельство и определяет сферу применения этих изделий в качестве накопителей энергии в функциональных блоках малогабаритной РЭА специальных, в том числе, автономных объектах ВВСТ.

АО «НИИ «Гириконд», являясь первым разработчиком отечественных конденсаторов с двойным электрическим слоем («ионистор» - запатентованное НИИ «Гириконд» товарное наименование этих изделий), в силу ряда объективных обстоятельств, специализируется в последние годы именно на ионисторах с твердым электролитом.

 

Каждый из рассмотренных видов конденсаторов имеет свою область применения в современной аппаратуре и свои направления  развития в соответствии с требованиями их сферы применения. Реализация этих требований в разработках новых изделий с постановкой их на производство являются  основными задачами научно-технической и производственной деятельности АО "НИИ "Гириконд".

 

За последние годы АО «НИИ «Гириконд» выполнен комплекс НИОКР на договорной и инициативной основе, в результате чего номенклатура выпускаемых предприятием конденсаторов пополнилась целым рядом перспективных конкурентоспособных изделий, отвечающих современным и перспективным требованиям разработчиков и изготовителей РЭА, в том числе, и для решения проблемы импортозамещения.

Так, в результате расширения серии ранее разработанных низковольтных керамических конденсаторов К10-83, их номенклатура пополнилась миниатюрными чип - конденсаторами с размерами в плане 1,0 х 0,5 мм (0402) и группой стабильности емкости Н20, являющейся аналогом широко применяемой в мире группы X7R. Кроме того, в рамках этого мероприятия впервые в России освоены в производстве керамические многослойные конденсаторы с толщиной диэлектрика менее 10 мкм, что позволило существенно повысить удельную емкость конденсаторов и для конденсаторов с номинальным напряжением 6,3 В повысит максимальное значение емкости до 15,0 мкФ.

Номенклатура высоковольтных керамических конденсаторов с повышенными реактивными токами  в диапазонах УВЧ и ОВЧ пополнилась широкой унифицированной серией конкурентоспособных конденсаторов К15-39, что позволяет успешно решать проблему импортозамещения аналогичной серии изделий фирмы АТС в мощной передающей РЭА .Для решения всё более актуальной проблемы ЭМС РЭА весьма полезной является разработанная и освоенная в производстве серия помехоподавляющих опорных керамических конденсаторов К10-85.

АО НИИ «Гириконд» является первым отечественным разработчиком и изготовителем нового поколения танталовых оксидно-электролитических конденсаторов К52-23, необходимых, прежде всего, для использования в качестве накопителей энергии в импульсных модуляторах приёмно-передающих модулей РЛС на АФАР. В результате проведенной работы шкала этих ранее разработанных конденсаторов пополнилась новыми типономиналами и новым типоразмером. Указанные конденсаторы имеют конкурентоспособные значения ЭПС, в том числе, и в области отрицательных температур, а их расширенная унифицированная серия позволяет успешно решать задачу импортозамещения в разрабатываемой и выпускаемой РЭА.

В последнее десятилетие развитие конденсаторов с органическим диэлектриком характеризуется качественным переходом на новое базовое конструктивно-технологическое решение, основой которого является новая технология металлизации полимерных пленок. Указанная технология позволяет заметно повысить уровень рабочей напряженности электрического поля в диэлектрике конденсаторов и, в результате, качественно (в несколько раз!) улучшить массогабаритные характеристики конденсаторов и  поднять уровень номинальных напряжений конденсаторов с чисто пленочным диэлектриком до порядка десятков киловольт.  В результате реализации указанного конструктивно-технологического решения номенклатура конденсаторов с органическим диэлектриком пополнилась:    

  • полиэтилетерефталатными конденсаторами общего назначения с  качественно  улучшенными массогабаритными характеристиками  типа К73-76,  К73-84 и К78-54,
  • помехоподавляющими конденсаторами К78-53 с повышенными требованиями по электрической прочности,
  • снабберными конденсаторами К78-50,
  • первыми отечественными пленочными высоковольтными конденсаторами К78-51 с номинальным напряжением до 40 кВ и повышенной в 2,5 раза удельной энергией по сравнению с традиционно выпускаемыми высоковольтными конденсаторами с комбинированы бумажно-пленочным пропитанным диэлектриком.

В целях решения проблемы импортозамещения в области дискретных конденсаторов СВЧ – диапазона разработаны и освоены в производстве миниатюрные тонкопленочные конденсаторы К26-8 с диэлектриком на основе диоксида кремния в чип – исполнении для автоматизированного монтажа.

 

      Подробная информация о выпускаемых предприятием конденсаторах приведена в соответствующих разделах каталога.

 

Что такое конденсатор? - Основы схемотехники

Конденсатор - это электрический компонент, используемый для хранения энергии в электрическом поле. Он имеет два электрических проводника, разделенных диэлектрическим материалом, которые накапливают заряд при подключении к источнику питания. Одна пластина получает отрицательный заряд, а другая - положительный.

Конденсатор не рассеивает энергию, в отличие от резистора. Его емкость характеризует идеальный конденсатор. Это количество электрического заряда на каждом проводнике и разность потенциалов между ними.Конденсатор отключает ток в цепях постоянного и короткого замыкания в цепях переменного тока. Чем ближе два проводника и чем больше площадь их поверхности, тем больше его емкость.

Общие типы конденсаторов

  • В керамических дисковых конденсаторах в качестве диэлектрического материала используется керамика. Керамический конденсатор заключен в капсулу с двумя выводами, которые выходят снизу и образуют диск. Керамический дисковый конденсатор не имеет полярности и подключается в любом направлении на печатной плате.В керамических конденсаторах относительно высокая емкость достигается при небольшом физическом размере из-за их высокой диэлектрической проницаемости. Его значение колеблется от пикофарад до одной или двух микрофарад, но его номинальное напряжение относительно низкое.

Трехзначный код, напечатанный на их корпусе, используется для определения емкости конденсатора в пикофарадах. Буквенные коды используются для обозначения их значения допуска, например: J = 5%, K = 10% или M = 20%. Например, керамический дисковый конденсатор выше с маркировкой 154 указывает на то, что имеется 15 и 4 нуля пикофарад, или 150 000 пФ (150 нФ).


Значение допуска керамического дискового конденсатора
  • Электролитические конденсаторы часто используются, когда требуются большие значения емкости. Они обычно используются для уменьшения пульсаций напряжения или для приложений связи и развязки. Электролитические конденсаторы изготовлены из двух тонких пленок алюминиевой фольги с оксидным слоем в качестве изолятора. Они поляризованы и при неправильном подключении могут выйти из строя или взорваться. Этот тип конденсатора имеет большой допуск, но плохо работает на высоких частотах.
Конденсатор электролитический
  • Танталовые конденсаторы обычно используются для средних значений емкости. Их лучше всего использовать, когда имеют значение размер и производительность, но они обычно не имеют высоких рабочих напряжений и не обладают очень высокой допустимой нагрузкой по току. Танталовые конденсаторы поляризованы и могут взорваться под нагрузкой. У них очень низкая терпимость к обратному смещению.
Маркировка танталовых конденсаторов с выводами Маркировка танталовых конденсаторов SMD

Маркировка танталовых конденсаторов SMD обычно состоит из трех цифр.Последний - множитель, а первые два - значащие цифры. Его значения указаны в пикофарадах. Таким образом, танталовый конденсатор SMD, показанный выше, имеет значение 47 x 10 6 пФ, что соответствует 47 мкФ.

Маркировка танталовых конденсаторов SMD Танталовые конденсаторы

также могут иметь прямую маркировку, как показано на рисунке выше.

  • Серебряные слюдяные конденсаторы используются во многих радиочастотных цепях, таких как генераторы и фильтры. Серебряная слюда дает очень высокие характеристики с жесткими допусками, но с небольшими изменениями температуры.В нем используются серебряные электроды, которые наносятся непосредственно на слюду. Несколько слоев помогают получить требуемый уровень емкости, и на эту емкость влияет площадь, покрытая электродами.
Серебряный слюдяной конденсатор
  • В пленочных конденсаторах в качестве диэлектрика используется тонкая пластиковая пленка. Пленочные конденсаторы используются во многих приложениях из-за их стабильности, низкой индуктивности и низкой стоимости. Они не поляризованы, поэтому подходят для сигналов переменного тока и питания. Они также сделаны с очень точными значениями емкости и сохраняют ее дольше, чем любой другой тип конденсатора.
Пленочный конденсатор
  • Конденсаторы переменной емкости - это конденсаторы с емкостью, которую можно изменять в зависимости от требований к определенному диапазону значений. Переменные конденсаторы состоят из металлических пластин. Среди этих пластин одна неподвижная, а другая подвижная. Емкость Thier может составлять от 10 до 500 пикофарад. Эти переменные резисторы находят множество применений, например, для настройки LC-цепей в радиоприемниках, для согласования импеданса в антеннах и т. Д.Есть два типа переменных конденсаторов - подстроечный конденсатор и подстроечный конденсатор.
Конденсатор настройки

Каркас в этом конденсаторе обеспечивает поддержку конденсатора, сделанного из слюды, и находящегося в нем «статора». С помощью вала ротор стремится вращаться, когда статор неподвижен. Когда пластины подвижного ротора входят в неподвижный статор, емкость, возможно, достигает максимального уровня. В противном случае значение емкости будет минимальным.

Подстроечный конденсатор

Конденсатор этого типа имеет три вывода.Один соединен с неподвижной частью, другой - с частью, которая отвечает за движение, называемое поворотным, а другой вывод является общим.

Поляризованные и неполяризованные конденсаторы

Когда дело доходит до хранения и разгрузки, оба они работают по одному и тому же принципу. Однако есть много факторов, которые отличают их друг от друга.

  • Различные диэлектрики - Диэлектрик - это материал между двумя пластинами конденсатора. В поляризованных конденсаторах в качестве диэлектрика используется электролит, что дает им большую емкость, чем у других конденсаторов того же объема.Однако полярные конденсаторы, произведенные из разных материалов и процессов электролита, будут иметь разные значения емкости. Использование полярных и неполяризованных конденсаторов зависит от обратимых свойств диэлектрика.
  • Различные конструкции - чаще всего используются электролитические конденсаторы круглой формы; квадратные конденсаторы встречаются редко. Существуют также невидимые конденсаторы или распределенные конденсаторы, которые нельзя игнорировать в устройствах высокой и промежуточной частоты.
  • Условия использования и применение - внутренние материалы и конструкции обеспечивают большую емкость и высокочастотные характеристики полярных конденсаторов, что делает их очень подходящими для фильтров источников питания и т.п. Однако есть полярные конденсаторы с хорошими высокочастотными характеристиками - танталовый электролизный, который обычно не используется из-за своей дороговизны.
  • Различная производительность - Максимальная производительность - одно из основных требований при выборе конденсатора.Если в источнике питания телевизора в качестве фильтра используется металлооксидный пленочный конденсатор, емкость и выдерживаемое напряжение должны соответствовать требованиям фильтра; внутри корпуса можно установить только блок питания. Следовательно, в фильтре можно использовать только полярные конденсаторы, а полярная емкость необратима. Обычно электролитические конденсаторы имеют емкость более 1 МФ; лучше всего использовать для связи, развязки, фильтрации источника питания и т. д. Неполярные конденсаторы, как правило, менее 1 MF, что включает только резонанс, связь, выбор частоты, ограничение тока и т. д.Однако существуют также высоковольтные неполярные конденсаторы большой емкости, которые в основном используются для компенсации реактивной мощности, фазового сдвига двигателя и фазового сдвига мощности преобразования частоты.
  • Разная емкость - конденсаторы одинакового объема имеют разную емкость в зависимости от их диэлектриков.

Общее применение конденсаторов

  • Связь по переменному току / блокировка по постоянному току - компонент позволяет только сигналам переменного тока проходить от одного участка цепи к другому, блокируя любое статическое напряжение постоянного тока.Они обычно используются для разделения компонентов переменного и постоянного тока в сигнале. В этом методе необходимо убедиться, что полное сопротивление конденсатора достаточно низкое. Номинальное напряжение конденсатора должно быть больше пикового напряжения на конденсаторе. Обычно конденсатор может выдерживать напряжение питающей шины с некоторым запасом для обеспечения надежности.
  • Развязка источника питания - Конденсатор используется для развязки одной части схемы от другой.Развязка выполняется, когда входящий линейный сигнал проходит через трансформатор и выпрямитель; результирующая форма волны не гладкая. Оно варьируется от нуля до пикового напряжения. При применении к цепи маловероятно, что это сработает, потому что обычно требуется постоянное напряжение.
  • Фильтрация шума переменного тока из цепей постоянного тока - Любые сигналы переменного тока, которые могут быть в точке смещения постоянного тока, шине питания или других узлах, которые должны быть свободны от определенного изменяющегося сигнала, должны быть удалены конденсатором.Он также должен выдерживать напряжение питания, подавая и поглощая уровни тока, возникающие из-за шума на рельсе.
  • Фильтрация аудиосигнала - необходимо учитывать ВЧ характеристики конденсатора. Эта производительность может отличаться на более низких частотах. Здесь обычно используются керамические конденсаторы, поскольку они имеют высокую частоту собственного резонанса, особенно конденсаторы для поверхностного монтажа, которые очень малы и не имеют выводов, которые могут вызвать какую-либо индуктивность.

Что такое суперконденсаторы?

Он также известен как двухслойный электролитический конденсатор или ультраконденсатор. Суперконденсатор может хранить большое количество энергии. В частности, от 10 до 100 раз больше энергии на единицу массы или объема по сравнению с электролитическими конденсаторами. Он имеет более низкие пределы напряжения, которые перекрывают разрыв между электролитическими конденсаторами и аккумуляторными батареями.

Некоторые общие области применения суперконденсаторов

  • Ветряные турбины - суперконденсаторы помогают сгладить скачкообразную подачу энергии ветром.
  • Двигатели, приводящие в движение электромобили, работают от источников питания, рассчитанных на сотни вольт, что означает, что для хранения нужного количества энергии в типичном рекуперативном тормозе необходимы сотни последовательно соединенных суперконденсаторов.
  • Электрические и гибридные транспортные средства - суперконденсаторы используются в качестве временных накопителей энергии для рекуперативного торможения, когда энергия транспортного средства обычно расходуется впустую, когда дело доходит до остановки, ненадолго сохраняется, а затем повторно используется, когда он снова начинает движение.

Суперконденсаторы и кривая разряда батареи

Кривая разряда батареи экспоненциальная. Как видите, экспоненциальный разряд обеспечивает стабильную мощность до конца. Энергия остается высокой в ​​течение большей части заряда, а затем быстро падает по мере того, как заряд исчерпывает .

Кривая разряда суперконденсатора линейная. Как видите, линейный разряд не позволяет полностью использовать энергию. Он обеспечивает самую высокую мощность в начале .


Explainer: Чем отличаются батареи и конденсаторы

переменный ток (в электричестве) Переменный ток, часто сокращенно называемый переменным током, представляет собой поток электронов, который меняет направление на обратное с регулярными интервалами много раз в секунду. Большинство бытовых приборов питаются от сети переменного тока. Но многие портативные устройства, такие как музыкальные плееры и фонарики, работают от постоянного тока (DC), обеспечиваемого батареями.

анод Отрицательный полюс батареи и положительно заряженный электрод в электролитической ячейке.Он притягивает отрицательно заряженные частицы. Анод является источником электронов для использования вне батареи при ее разряде.

атом Основная единица химического элемента. Атомы состоят из плотного ядра, которое содержит положительно заряженные протоны и нейтрально заряженные нейтроны. Ядро вращается вокруг облака отрицательно заряженных электронов.

аккумулятор Устройство, способное преобразовывать химическую энергию в электрическую.

конденсатор Электрический компонент, используемый для хранения энергии. В отличие от батарей, которые накапливают энергию химически, конденсаторы накапливают энергию физически в форме, очень похожей на статическое электричество.

углерод Химический элемент с атомным номером 6. Это физическая основа всего живого на Земле. Углерод существует в свободном виде в виде графита и алмаза. Это важная часть угля, известняка и нефти, и она способна химически самосвязываться с образованием огромного количества химически, биологически и коммерчески важных молекул.

катод Положительный полюс батареи и отрицательно заряженный электрод в электролитической ячейке. Он притягивает положительно заряженные частицы. Во время разряда катод притягивает электроны извне батареи.

керамика Твердый, но хрупкий материал, полученный обжигом глины или другого неметаллического минерала при высокой температуре. Кирпичи, фарфор и другие виды фаянса - образцы керамики.Многие высококачественные керамические материалы используются в промышленности, где материалы должны выдерживать суровые условия.

химический Вещество, состоящее из двух или более атомов, которые объединяются (становятся связанными вместе) в фиксированной пропорции и структуре. Например, вода - это химическое вещество, состоящее из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода. Его химический символ - H 2 O. Химический также может быть прилагательным, описывающим свойства материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.

химическая реакция Процесс, который включает перестройку молекул или структуры вещества в противоположность изменению физической формы (например, от твердого тела к газу).

схема Сеть, передающая электрические сигналы. В организме нервные клетки создают цепи, которые передают электрические сигналы в мозг. В электронике провода обычно направляют эти сигналы для активации какой-либо механической, вычислительной или другой функции.

компонент Элемент, который является частью чего-то еще, например, элементы, которые находятся на электронной плате.

проводник (в физике и технике) Материал, через который может протекать электрический ток.

current Жидкое тело - например, из воды или воздуха - которое движется в узнаваемом направлении. (в электричестве) Поток электричества или количество электричества, проходящее через некоторую точку за определенный период времени.

плотность Мера плотности объекта, определяемая делением массы на объем.

постоянный ток (в электричестве) Постоянный ток, часто называемый постоянным током, представляет собой односторонний поток электронов. Электроэнергия постоянного тока вырабатывается такими устройствами, как батареи, конденсаторы и солнечные элементы. Когда цепи требуется питание постоянного тока, некоторые электронные устройства могут преобразовывать мощность переменного тока (AC) в постоянный ток.

электронная сигарета Устройство с батарейным питанием, которое диспергирует никотин и другие химические вещества в виде крошечных частиц в воздухе, которые пользователи могут вдыхать.Первоначально они были разработаны как более безопасная альтернатива сигаретам, которую пользователи могли использовать, пытаясь постепенно избавиться от никотиновой зависимости, содержащейся в табачных изделиях. Эти устройства нагревают ароматизированную жидкость до тех пор, пока она не испарится, образуя пары. Люди используют эти устройства, известные как вейперы.

электрический заряд Физическое свойство, отвечающее за электрическую силу; он может быть отрицательным или положительным.

электрический ток Поток электрического заряда, называемый электричеством, обычно возникает в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.

электрическое поле Область вокруг заряженной частицы или объекта, внутри которой сила будет действовать на другие заряженные частицы или объекты.

электричество Поток заряда, обычно возникающий в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.

электрический потенциал Обычно известный как напряжение, электрический потенциал является движущей силой для электрического тока (или потока электронов) в цепи.С научной точки зрения электрический потенциал - это мера потенциальной энергии на единицу заряда (например, электрона или протона), хранящуюся в электрическом поле.

электролит Неметаллическая жидкость или твердое тело, которое проводит ионы - электрически заряженные атомы или молекулы - для переноса электрических зарядов. (Определенные минералы в крови или других жидкостях организма могут служить ионами, перемещающимися для переноса заряда.) Электролиты также могут служить ионами, перемещающими положительные заряды внутри батареи.

электрон Отрицательно заряженная частица, обычно вращающаяся вокруг внешних областей атома; также носитель электричества в твердых телах.

плотность энергии Количество энергии, хранящейся в батарее, конденсаторе или другом запоминающем устройстве, деленное на его объем.

инженер Человек, использующий науку для решения проблем. Глагол «спроектировать» означает разработать устройство, материал или процесс, который решит какую-то проблему или неудовлетворенную потребность.

фактор То, что играет роль в определенном состоянии или событии; участник.

поле (в физике) Область в космосе, где действуют определенные физические эффекты, такие как магнетизм (созданный магнитным полем), гравитация (гравитационным полем), масса (поле Хиггса) или электричество (электрическое поле). поле).

частота Количество раз, когда заданное периодическое явление происходит в течение заданного интервала времени.(В физике) Число длин волн, возникающих за определенный промежуток времени.

графит Как и алмаз, графит - вещество, содержащееся в грифеле карандаша - представляет собой форму чистого углерода. В отличие от алмаза, графит очень мягкий. Основное различие между этими двумя формами углерода заключается в количестве и типе химических связей между атомами углерода в каждом веществе.

гибрид Организм, полученный путем скрещивания двух животных или растений разных видов или генетически различных популяций внутри одного вида.Такое потомство часто обладает генами, передаваемыми каждым родителем, что дает комбинацию черт, неизвестных предыдущим поколениям. Этот термин также используется по отношению к любому объекту, который представляет собой смесь двух или более вещей.

изолятор Вещество или устройство, которое плохо проводит электричество.

ion Атом или молекула с электрическим зарядом из-за потери или усиления одного или нескольких электронов.

литий Мягкий серебристый металлический элемент.Это самый легкий из всех металлов и очень реактивный. Используется в батареях и керамике.

слюда Семейство минералов, многие из которых легко распадаются на мелкие блестящие хлопья.

минерал Кристаллообразующие вещества, такие как кварц, апатит или различные карбонаты, из которых состоит горная порода. Большинство пород содержат смешанные вместе несколько различных минералов. Минерал обычно является твердым и стабильным при комнатной температуре и имеет определенную формулу или рецепт (с атомами, встречающимися в определенных пропорциях) и определенную кристаллическую структуру (что означает, что его атомы организованы в определенные регулярные трехмерные структуры).

диапазон Полный объем или распространение чего-либо. Например, ареал растения или животного - это территория, на которой они существуют в природе. (в математике или для измерений) Степень, в которой возможны вариации значений. А также расстояние, на котором что-то может быть достигнуто или воспринято.

смартфон Сотовый (или мобильный) телефон, который может выполнять множество функций, включая поиск информации в Интернете.

суперконденсатор Конденсатор с двумя проводящими поверхностями или электродами (как и другие конденсаторы), на которых хранится заряд энергии. В отличие от обычных конденсаторов (но, как и батарей), два электрода разделяет электролит. В этом смысле суперконденсатор - это, по сути, гибрид батареи и конденсатора.

площадь поверхности Площадь поверхности некоторого материала. В общем, более мелкие материалы и материалы с более грубыми или более извилистыми поверхностями имеют большую площадь внешней поверхности на единицу массы, чем более крупные предметы или предметы с более гладкой поверхностью.Это становится важным, когда на поверхности происходят химические, биологические или физические процессы.

терминал Конечная точка или последняя станция в некоторой системе, сети или процессе. Конец строки.

токсично Ядовито или способно повредить или убить клетки, ткани или целые организмы. Мерилом опасности такого яда является его токсичность.

tune (в технике) Настроить до нужного уровня.

турбина Устройство с удлиненными лопастями в виде рычага (часто изогнутыми) для улавливания движущейся жидкости - от газа или пара до воды - с последующим преобразованием энергии этого движения во вращательное движение. Часто это вращательное движение приводит в действие систему, вырабатывающую электричество.

напряжение Сила, связанная с электрическим током, которая измеряется в единицах, известных как вольты. Энергетические компании используют высокое напряжение для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Как работает конденсатор?

Вы часто задаетесь вопросом, «как работает конденсатор»?

По крайней мере, я спрашивал себя об этом много раз, когда был моложе.

[youtube http://www.youtube.com/watch?v=oIooFPhXiNs?rel=0&w=640&h=360]

Мне никогда не нравилось «объяснение физики».

В нем говорится что-то вроде «конденсатор работает, накапливая энергию электростатически в электрическом поле» .

Не знаю, как вы, но это предложение не сделало меня мудрее, когда я только начинал заниматься электроникой.

Мне нравится отвечать на вопрос «как работает конденсатор?» говоря, что конденсатор работает как крошечная перезаряжаемая батарея с очень очень низкой емкостью.

Время, необходимое для разряда конденсатора, обычно составляет доли секунды. Настало время подзарядить его.

БЕСПЛАТНЫЙ бонус: Загрузите основные электронные компоненты [PDF] - мини-книгу с примерами, которая научит вас, как работают основные компоненты электроники.

Что такое конденсатор?

Значит, конденсатор может накапливать заряд. И он может освободить заряд при необходимости. Но как это сделать? Как конденсатор работает на более глубоком уровне?

Конденсатор состоит из двух металлических пластин. С диэлектрическим материалом между пластинами.

Когда вы прикладываете напряжение к двум пластинам, создается электрическое поле. Положительный заряд будет накапливаться на одной пластине, а отрицательный - на другой.

И это то, что имеют в виду физики, когда говорят, что «конденсатор работает, накапливая энергию электростатически в электрическом поле».

Существует много разных типов конденсаторов.

Для чего нужен конденсатор?

Для фильтрации обычно используется конденсатор

А. Но что такое фильтрация?

Аналог батареи

Рассмотрим пример с аккумулятором.

Многие будильники получают питание от розетки на стене в доме. Иногда отключается электричество. У большинства будильников есть резервная батарея, которая берет на себя и питает будильник до тех пор, пока питание не вернется, чтобы время не сбрасывалось.

Ну, в электронных схемах точно так же можно использовать конденсаторы.

Конденсаторы развязки

Например, если у вас есть схема с микроконтроллером, на котором выполняется какая-то программа. Если напряжение на микроконтроллере падает всего на долю секунды, микроконтроллер перезапускается. А ты этого не хочешь.

Используя конденсатор, конденсатор может подавать питание на микроконтроллер за доли секунды, когда напряжение падает, так что микроконтроллер не перезапускается.Таким образом, он отфильтрует «шум» в линии электропередачи.

Этот тип фильтрации называется «развязкой». И конденсатор, используемый для этой цели, называется «развязывающим конденсатором». Его также называют «байпасным конденсатором».

Использование конденсаторов для фильтров

Вы также можете комбинировать конденсаторы и резисторы, чтобы сформировать фильтры, нацеленные на определенные частоты. Например, в аудиосистеме вы можете настроить таргетинг на высокие частоты, чтобы удалить их (например, в сабвуфере). Это называется фильтром нижних частот.

Возврат из «Как работают конденсаторы?» в «Электронные компоненты онлайн»

WP | Введение в конденсаторные технологии: что такое конденсатор?

Введение

Конденсаторы

- это электронные компоненты, которые накапливают, фильтруют и регулируют электрическую энергию и ток, и являются одними из основных пассивных компонентов, используемых в печатных платах. Конденсаторы в основном используются для хранения электрических зарядов, проведения переменного тока (AC) и блокировки или разделения различных уровней напряжений источника постоянного тока (DC).

Хотя конденсаторы являются одним из типов компонентов, существует множество типов конденсаторов, которые различаются по материалам, используемым в конструкции, каждый из которых обладает уникальными характеристиками и преимуществами. Понимание основной конструкции конденсатора и того, как различные материалы могут влиять на их характеристики, поможет выбрать подходящий конденсатор для конкретного применения.

Единица измерения емкости - фарада. На 1 фарад емкости на пластинах сохраняется 1 кулон заряда при приложении 1 вольт:

Конструкция, параметры и свойства конденсатора

Конструкция конденсатора

Все конденсаторы имеют одинаковую базовую структуру.Две параллельные металлические электродные пластины разделены непроводящим материалом, называемым диэлектриком. Когда между этими проводящими параллельными пластинами существует напряжение, в диэлектрике присутствует электрическое поле. Это поле накапливает энергию и создает механическую силу между пластинами.

Параметры конденсатора

Величина емкости C конденсатора с параллельными пластинами определяется по формуле:

Также обратите внимание, что:

Эта общая формула показывает, что:

  1. Чем больше площадь пластины, тем больше значение емкости
  2. чем меньше расстояние между пластинами, тем больше значение емкости
  3. чем больше диэлектрическая проницаемость изоляционного (диэлектрического) материала, тем больше емкость

Поскольку в качестве диэлектрика можно использовать многие материалы, на рис. 3 показаны диэлектрические постоянные некоторых из наиболее часто используемых материалов.

С учетом физических характеристик электродных пластин, расстояния между пластинами и различных диэлектрических постоянных, нормальные диапазоны значений для различных типов конденсаторов показаны на рисунке 4.

Диэлектрические характеристики и конденсатор CV

Свойства диэлектрика также влияют на объемный КПД конденсатора. Это важное соображение при проектировании портативных систем или очень густонаселенных печатных плат, где требуется высокая емкость при небольших размерах компонентов.Объемный КПД - это величина емкости, которая может быть обеспечена в данном объеме, и выражается как значение CV, где C - емкость, а V - напряжение. Высокое значение CV требуется для высокой объемной эффективности. Танталовые диэлектрики известны своими высокими характеристиками CV. Оптимизация физической конструкции конденсатора, например, путем максимизации полезной площади поверхности электрода и минимизации накладных расходов на упаковку, также помогает увеличить CV конечного продукта.

Свойства конденсатора

Идеальный конденсатор имеет точно желаемое значение емкости и является идеальным изолятором.Однако практические соображения должны быть приняты во внимание как в отношении значения емкости, так и количества изоляции, обеспечиваемой данным конденсатором.

  1. Конденсатор может накапливать электрическую энергию (как обсуждалось ранее, значение емкости определяет количество заряда или энергии при заданном напряжении)
  2. Конденсатор может отделять друг от друга разные уровни постоянного напряжения, но также проводит переменный ток
  3. Как правило, чем выше частота переменного напряжения, тем лучше конденсатор проводит переменный ток.

Практическая емкость

Хотя конденсаторы имеют номинальную емкость, существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при определении полезной емкости конденсатора.Материал диэлектрика может вызвать изменение значения емкости в зависимости от:

  • Температура
  • Влажность
  • Напряжение постоянного тока
  • Напряжение переменного тока
  • Частота сигнала
  • Возраст конденсатора
  • Механический
  • Пьезоэлектрический эффект

При выборе конкретного конденсатора необходимо учитывать эти особенности.

Каждый конденсатор рассчитан на определенный допуск относительно его номинального значения.Обычно допуск обозначается буквами. Наиболее распространенные коды допусков:

Стандартные значения, используемые для изготовления конденсаторов, основаны на «серии E», например, E6 и E12. Это означает, что конденсаторы имеют номинальную емкость, например,

Зависимость тока утечки от сопротивления изоляции

Диэлектрические материалы, используемые в конденсаторах, не являются идеальными изоляторами. Небольшой постоянный ток может протекать или «просачиваться» через диэлектрический материал по разным причинам, характерным для каждого диэлектрика.В результате, когда конденсатор заряжается до определенного напряжения, он медленно теряет свой заряд. Когда он теряет заряд, напряжение между электродами конденсатора будет падать.

Ток утечки (LC) и сопротивление изоляции (IR) находятся в простой математической зависимости друг от друга:

Поскольку значения связаны, использование терминов «ток утечки» и «сопротивление изоляции» будет зависеть от типа диэлектрика. Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют относительно большую утечку, которую называют током утечки.В качестве альтернативы пластиковые пленочные или керамические конденсаторы имеют очень небольшой ток утечки, поэтому эффект количественно определяется как сопротивление изоляции.

Как правило, сопротивление изоляции имеет тенденцию к уменьшению с увеличением емкости. Из практических соображений сопротивление изоляции может быть выражено в мегаомах при низких значениях емкости и в ом-фарадах (равных секундам) при более высоких емкостях. Выражение Ома-Фарада позволяет использовать одну цифру для описания изоляционных характеристик данного семейства компонентов в широком диапазоне значений емкости.

Ток утечки также зависит от температуры. С повышением температуры увеличивается и ток утечки.

Поведение при зарядке / разрядке

Когда напряжение постоянного тока подается на конденсатор, последовательно соединенный с резистором, конденсатор начинает заряжаться со скоростью, соответствующей приложенному напряжению, состоянию заряда относительно его конечного значения, последовательному сопротивлению и собственной емкости. Произведение сопротивления и емкости называется постоянной времени ( = R x C) цепи.Фактически, это время, необходимое для зарядки конденсатора на 63,2% разницы между начальным значением и конечным значением. Следовательно, значение заряда в зависимости от времени следует кривой, показанной на рисунке 6. В это время зарядный ток следует по красной кривой, также показанной на рисунке 6.

Заряд конденсатора в любой момент времени t рассчитывается по следующей формуле:

Зарядный ток уменьшается согласно уравнению:

Где e = 2.7182818, так называемое «натуральное число» или основание натурального логарифма ln (x).

Многие физические и даже экономические явления можно объяснить и описать с помощью экспоненциальных или логарифмических функций.

Обратите внимание, что на практике зарядный ток не достигает нуля и стремится к небольшому конечному значению, эквивалентному току утечки конденсатора.

Диэлектрическая прочность

Когда напряжение на конденсаторе непрерывно увеличивается, диэлектрический материал в какой-то момент не выдерживает электрического поля между электродами, вызывая пробой диэлектрика.Области пробоя в диэлектрике могут стать постоянно проводящими из-за различных соединений, таких как соединения углерода, которые образуются во время пробоя. После этого конденсатор больше не работает и считается «коротким замыканием» или «отклонением сопротивления изоляции».

В зависимости от диэлектрика и конструкции электрода конденсатор может «залечить» сам себя. Например, пленочные и бумажные конденсаторы с очень тонкими электродами (1/1000 диаметра человеческого волоса) способны к самовосстановлению.Это самовосстановление происходит, когда большой ток, протекающий через область пробоя, нагревает электродные слои. Металлы испаряются и окисляются вдали от этой области, тем самым изолируя путь короткого замыкания от остальной части конденсатора. Этот процесс может происходить даже в приложениях с очень большой мощностью до нескольких киловатт.

Влажные электролитические конденсаторы, такие как алюминиевые электролитические конденсаторы, зависят от электролита для непрерывного восстановления небольших пробоев диэлектрика. Конденсаторы с твердым электролитом, в том числе из тантала, самовосстанавливаются за счет химических изменений в материале катода.

Рассеяние энергии

Рассеивание энергии - это параметр, связанный с переменным напряжением / током. Идеальный конденсатор не имеет рассеяния.

Когда на конденсатор подается переменное напряжение, ток начинает течь через его диэлектрический материал и все его проводящие части, такие как электроды и подводящие провода / выводы. В практическом конденсаторе некоторая часть тока, проходящего через конденсатор, рассеивается, потому что существует небольшое сопротивление протеканию тока.Это рассеяние энергии проявляется в повышении температуры конденсатора.

Общее сопротивление конденсатора, называемое эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), которое вызывает рассеяние энергии, складывается из двух элементов:

  1. Сопротивление диэлектрического материала
  2. Сопротивление токопроводящих частей

Каждый диэлектрический материал имеет коэффициент рассеяния (DF), который зависит от материала и может значительно различаться между материалами.Пеленгатор зависит от частоты и немного увеличивается с увеличением частоты.

Сопротивление диэлектрического материала (часть общего ESR) конденсатора определяется DF для конкретного материала и значением емкости, а также зависит от частоты. Эта часть ESR высока на низких частотах и ​​уменьшается с увеличением частоты.

Сопротивление проводящих частей (также часть общего ESR) аналогично сопротивлению резистора, которое имеет постоянное значение, не зависящее от частоты.Это можно назвать «омическим сопротивлением», которое остается постоянным от низких до высоких частот. Поскольку диэлектрическая часть ESR высока на низких частотах и ​​уменьшается с частотой, а омическая часть ESR постоянна по частоте, первая преобладает на низких частотах, а вторая - на высоких.

На рис. 7 сравниваются свойства рассеивания энергии различных диэлектриков обычных конденсаторов. Пленочные полипропиленовые конденсаторы могут быть хорошим выбором в схемах, требующих очень высокой энергоэффективности, поскольку диэлектрик имеет очень низкий коэффициент рассеяния.Алюминиевые электролитические конденсаторы могут значительно нагреваться в некоторых случаях, поэтому важно обеспечить их надлежащее охлаждение.

Индуктивность

Электроды и подводящие провода или выводы конденсатора выполнены из металлических проводников. Со всеми металлическими проводниками связана некоторая индуктивность. Эта индуктивность всегда больше, когда электрический путь через конденсатор длиннее, то есть провода и / или корпус конденсатора длиннее.Индуктивность имеет тенденцию противостоять изменениям переменного тока через конденсатор.

Описание схемы эквивалентной конденсатора

Проводящие части также имеют соответствующее омическое сопротивление, которое в сочетании с диэлектрическим сопротивлением образует эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Практический реальный конденсатор можно описать с помощью так называемой эквивалентной схемы, в которой резистор (ESR) и индуктор (ESL) включены последовательно с чистой емкостью, включенной параллельно, и резистором, равным сопротивлению изоляции диэлектрика.Эта эквивалентная схема изображена на рисунке 8.

И конденсатор, и катушка индуктивности являются частотно-зависимыми сопротивлениями (сопротивлениями переменного тока) для переменного тока. Этот параметр называется емкостным или индуктивным реактивным сопротивлением.

Емкостное реактивное сопротивление XC рассчитывается по формуле:

Когда частота увеличивается для данного идеального конденсатора (константа C-value), XC уменьшается, приближаясь к нулю.

Индуктивное реактивное сопротивление XL рассчитывается по формуле:

Когда частота равна нулю, XL равен нулю, а когда частота увеличивается, XL увеличивается.

Обычно индуктивность в конденсаторах мала (1–20 нГн), и ее влияние обычно можно увидеть только на высоких частотах.

Частота, при которой емкость и индуктивность конденсатора вызывают одинаково большое, но противоположное реактивное сопротивление, называется частотой собственного резонанса. На частоте собственного резонанса емкостное и индуктивное реактивное сопротивление компенсируют друг друга, и ESR, наблюдаемый схемой, обусловлен только чисто резистивными частями конденсатора.

Конденсаторные технологии

Конденсаторы

можно разделить на две основные группы: электростатические конденсаторы и электролитические конденсаторы.Электростатические конденсаторы представляют собой симметричные неполярные конструкции. В качестве диэлектрика используются такие материалы, как пластиковая пленка и керамика, а в качестве электродов используются различные металлы. Поскольку эти части не поляризованы, их, как правило, можно вставлять в цепь независимо от того, в каких точках подключены клеммы. С другой стороны, электролитические конденсаторы имеют асимметричную и поляризованную конструкцию.

В электролитических конденсаторах используется электролит, который может поддерживать диэлектрический слой, а также создавать отрицательное соединение или катод.Металлическая фольга или порошки, такие как алюминий и тантал, используются для образования положительного соединения (анода). Диэлектрический слой создается путем образования тонкого оксида на металлическом аноде. Например, в алюминиевых электролитических конденсаторах анодом является алюминий, диэлектриком является оксид алюминия, а жидкий электролит также является катодом. Поскольку эти конденсаторы поляризованы, необходимо следить за тем, чтобы они были спроектированы и правильно вставлены в цепи.

Обычно преимущество использования электролитических конденсаторов заключается в том, что они могут иметь относительно большие значения емкости при разумном размере.Конденсаторы электростатического типа обычно используются для малых или прецизионных значений емкости.

Применение конденсаторов

Развязка

Чаще всего конденсаторы используются для отделения системы, такой как интегральная схема, от внезапных изменений, включая передачу энергии, в источнике питания. Подключение разделительного конденсатора между соединением напряжения питания и землей в интегральной схеме (ИС) рядом с самой ИС помогает поддерживать стабильный уровень напряжения и при необходимости обеспечивать быструю подачу питания на ИС.

Фильтрация

Второе наиболее распространенное применение конденсаторов - фильтрация для удаления сигналов на нежелательных частотах. Используя присущий конденсатору высокий импеданс на низких частотах и ​​уменьшая импеданс на более высоких частотах, можно разработать резистивно-конденсаторный (RC) фильтр для удаления высокочастотных помех, таких как шум в аналоговых сигналах, или для защиты схем от нежелательного напряжения переменного тока включают усилители класса AB, AM-радио и сотовые телефоны. Фильтрация также широко используется в импульсных системах электропитания и усилителях класса D для предотвращения помех переключения или ухудшения характеристик системы.

Комбинируя емкостные, резистивные и индуктивные элементы (катушки индуктивности показывают возрастающее сопротивление на более высоких частотах), аналоговые фильтры могут быть построены с низкочастотными, высокочастотными, полосовыми или полосовыми свойствами с различными частотами среза и характеристиками селективности. .

Муфта

Поскольку конденсаторы не проводят токи постоянного тока, они часто используются для разделения различных уровней напряжения друг от друга путем блокировки напряжений постоянного тока. Поскольку сигналы переменного тока могут проходить через конденсаторы, это свойство используется в таких схемах, как многокаскадные усилители.Сигналы могут проходить, но с разделением уровней напряжения. Например, слабый радиосигнал в несколько микровольт, захваченный антенной, может быть подан через конденсатор на усилительный каскад, работающий при более высоком напряжении, а затем в следующие каскады без перегрузки чувствительных компонентов первого каскада.

Способность конденсатора снимать напряжение смещения постоянного тока из переменного сигнала также ценно для такого оборудования, как электронные счетчики.

Время и форма волны

Способ, которым конденсатор заряжается и разряжается через резистор, может использоваться для различных целей синхронизации, таких как введение задержки или изменение формы сигнала.Регулируя номиналы конденсатора и резистора, разработчики могут создавать схемы синхронизации для управления скоростью различных функций. Примеры включают скорость работы стеклоочистителя, интервалы мигания света или время достижения светом максимальной яркости после включения. В сочетании с активными компонентами, такими как хорошо известный таймер 555, можно точно контролировать время от нескольких микросекунд до дней или недель.

Генераторы

Вместе с индуктивными компонентами конденсаторы могут использоваться для создания генераторов для генерации точных синусоидальных сигналов.Осцилляторы используются для простой синхронизации, в радиочастотных схемах или в музыкальных инструментах, включая синтезаторы и электрогитары.

Генератор индуктивности-конденсатора использует индуктивность для попеременной зарядки и разрядки конденсатора, тем самым создавая переменный сигнал с частотой, которая зависит от значений емкости и индуктивности. RC-генератор использует конденсатор для индуцирования фазового сдвига в силу того факта, что выходное напряжение RC-цепи опережает входное напряжение на фазовый угол, который на практике несколько меньше 90 °.Комбинируя обычно три или более этапов фазового сдвига, содержащих выбранные значения C и R, можно добиться достаточного фазового сдвига для создания колебаний с желаемой частотой. С помощью активных компонентов можно значительно повысить точность и надежность этих цепей.

Резюме: выбор конденсатора по производительности и качеству

Конденсатор - это основной компонент, влияющий на поведение электронных схем. Он может применяться как в аналоговых, так и в цифровых схемах, а также при напряжениях от менее одного вольт до нескольких тысяч вольт.

Разработчики имеют в своем распоряжении множество конденсаторных технологий, различающихся в первую очередь типом диэлектрика. Это влияет на ключевые аспекты, такие как значение емкости и размер (объем) устройства, а также на энергоэффективность. В сочетании с критическими размерами, включая толщину диэлектрика, это также может повлиять на максимальное номинальное напряжение конденсатора и изолирующую способность.

Разные свойства различных конденсаторных технологий позволяют разработчикам выбирать оптимальный тип устройства для любого конкретного приложения на основе таких критериев, как рабочее напряжение, требуемая емкость, размер устройства и частотная характеристика.Другие характеристики, такие как старение (высыхание влажного электролита), вызывающее потерю емкости, максимальная рекомендуемая рабочая температура, воспламеняемость и свойства самовосстановления, также являются важными факторами, влияющими на выбор устройства. В некоторых случаях могут потребоваться специальные устройства с низким ESR, которые обладают минимальным паразитным сопротивлением, например, для минимизации потерь мощности в приложениях с высоким током.

Несмотря на относительно низкую стоимость единицы продукции по сравнению с высокопроизводительными ИС, большое количество конденсаторов, используемых в любой данной системе, может составлять значительную долю от общей ведомости материалов (BoM).На сегодняшнем рынке есть много источников бюджетных конденсаторов, и они могут предложить привлекательную экономию на расходах на БМ. Однако эти зачастую крошечные устройства могут существенно повлиять на характеристики продукта, выход продукции в конце производственной линии, надежность и срок службы в полевых условиях, а в некоторых случаях и на безопасность. KEMET всегда рекомендует использовать высококачественные конденсаторы из надежных источников, например, напрямую от производителя или от франчайзингового дистрибьютора.

Словарь терминов

AC - переменный ток, движение электрического заряда периодически меняет направление.

Емкость - способность устройства накапливать электрический заряд.

Кулон - единица электрического заряда. Он определяется как заряд, переносимый постоянным током в один ампер за одну секунду. Это также количество избыточного заряда на положительной стороне емкости в одну фарад, заряженную до разности потенциалов в один вольт.

Соединение - передача сигнала переменного тока от одной среды или блока схемы к другой без связи по постоянному току.

Ток - поток электрического заряда через проводящую среду.

DC - постоянный ток - это однонаправленный поток электрического заряда в постоянном направлении.

Утечка постоянного тока - постепенная потеря энергии в заряженном конденсаторе из-за дефектов диэлектрика.

Развязка - обеспечивает быструю и бесшумную передачу энергии в устройство, избегая задержек и создания шума.

ESL - эквивалентная последовательная индуктивность, эффективная индуктивность, паразитно воспринимаемая устройством.

ESR - эквивалентное последовательное сопротивление, неидеальные паразитные потери тепла из-за протекания тока.

Фарад - мера емкости, равная заряду в кулонах, который конденсатор принимает при приложенном потенциале в один вольт.

Фильтрация - способ обработки сигнала путем удаления нежелательных частотных составляющих.

Частота - количество повторений повторяющегося события в единицу времени. В электрических системах для синусоидального сигнала 60 Гц или 60 циклов в секунду означает, что синусоидальная волна проходит 360 градусов 60 раз в секунду.

Импеданс - мера сопротивления цепи прохождению переменного тока. Низкое напряжение

DC - По отношению к определителю, область проектирования ниже 100 В с упором на импульсные источники питания.

Микрофарад - одна миллионная фарад или 1 x 10-6 фарад

Нанофарад - одна миллиардная фарад, или 1 x 10-9 фарад

Колебание - генерация повторяющихся напряжений, которые могут иметь любую форму, например синусоидальную, треугольную или квадратную.

Пикофарад - одна триллионная фарад, или 1 x 10-12 фарад.

Силовая электроника - применение электроники для управления и преобразования электроэнергии.

Сопротивление - мера сопротивления цепи электрическому току, проходящему через нее.

Пульсация тока - повторяющееся изменение постоянного тока.

Поверхностный монтаж - схема монтажа, используемая для электронных схем, в которой компоненты устанавливаются непосредственно на поверхность печатной платы, обычно с помощью пайки.

Сквозное отверстие - схема монтажа, используемая для электронных схем, в которой выводы компонентов вставляются в отверстия, просверленные в печатных платах, и прикрепляются припоем. Также называется свинцовым.

Напряжение - аналог давления воды, разность электрических потенциалов между двумя точками.

Waveshaping - воздействие на сигнал и преобразование его в другую форму.

Подробнее о KEMET

Компания KEMET со штаб-квартирой в Симпсонвилле, Южная Каролина, управляет 23 производственными предприятиями в Европе, Северной Америке и Азии и насчитывает 10 420 сотрудников по всему миру.Производственные мощности расположены в Мексике, Китае, Италии, Великобритании, Португалии, Финляндии, Швеции, Индонезии, Германии, Болгарии и Македонии. KEMET также владеет двумя компаниями по производству специализированной электроники - FELCO в Чикаго, Иллинойс и Dectron в Фарьестадене, Швеция. Офисы продаж и распределительные центры расположены по всему миру.

KEMET - ведущий мировой производитель самой полной в мире линейки конденсаторов для поверхностного монтажа и сквозных конденсаторов из тантала, керамики, алюминия и пленочных диэлектриков.Клиентская база KEMET включает большинство крупнейших мировых производителей оригинального электронного оборудования, производственные компании и дистрибьюторов электроники. Производство оценивается в более 30 миллиардов штук в год.

Высоконадежные версии конденсаторов KEMET использовались во всех важных оборонных и аэрокосмических усилиях за последние 60 лет, от первого спутника Telstar и Apollo 11 до ракеты Patriot, Международной космической станции и Mars Pathfinder.

Для получения дополнительной информации посетите наш сайт www.kemet.com или позвоните по телефону + 864-963-6300

Объяснение

конденсаторов - Инженерное мышление

Объяснение конденсаторов

. Узнайте, как работают конденсаторы, где мы их используем и почему они важны.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть руководство YouTube.

Помните, что электричество опасно и может привести к летальному исходу. Вы должны быть квалифицированными и компетентными для выполнения электромонтажных работ. Не прикасайтесь к клеммам конденсатора, так как это может вызвать поражение электрическим током.

Что такое конденсатор?

Конденсатор и батарея

Конденсатор накапливает электрический заряд.Это немного похоже на батарею, за исключением того, что она по-другому накапливает энергию. Он не может хранить столько энергии, хотя может заряжаться и высвобождать свою энергию намного быстрее. Это очень полезно, поэтому конденсаторы можно встретить практически на каждой печатной плате.

Как работает конденсатор?

Я хочу, чтобы вы сначала представили водопроводную трубу, по которой течет вода. Вода будет продолжать течь, пока мы не закроем вентиль. Тогда вода не сможет течь.

Если после клапана мы позволим воде течь в резервуар, тогда резервуар будет хранить часть воды, но мы продолжаем получать воду, вытекающую из трубы.Когда мы закроем клапан, вода перестанет поступать в резервуар, но мы все равно будем получать постоянный приток воды, пока резервуар не опустеет. После того, как резервуар снова наполнится, мы можем открывать и закрывать клапан, и до тех пор, пока мы не опорожняем резервуар полностью, мы получаем непрерывную подачу воды из конца трубы. Таким образом, мы можем использовать резервуар для воды для хранения воды и сглаживания перебоев в подаче.

В электрических цепях конденсатор действует как резервуар для воды и накапливает энергию. Он может освободить это, чтобы сгладить перебои в поставке.

Если мы очень быстро выключим простую схему без конденсатора, то свет будет мигать. Но если мы подключим конденсатор в цепь, то свет будет оставаться включенным во время прерываний, по крайней мере, на короткое время, потому что теперь конденсатор разряжается и питает цепь.

Внутри основного конденсатора у нас есть две проводящие металлические пластины, которые обычно изготавливаются из алюминия или алюминия, как его называют американцы. Они будут разделены диэлектрическим изоляционным материалом, например керамикой.Диэлектрик означает, что материал поляризуется при контакте с электрическим полем. Мы скоро увидим, что это значит.

Внутри конденсатора

Одна сторона конденсатора подключена к положительной стороне схемы, а другая сторона - к отрицательной. На стороне конденсатора вы можете увидеть полоску и символ, указывающие, какая сторона у отрицательного полюса, кроме того, отрицательная ветвь будет короче.

Если подключить конденсатор к аккумулятору. Напряжение подталкивает электроны от отрицательного вывода к конденсатору.Электроны накапливаются на одной пластине конденсатора, в то время как другая пластина, в свою очередь, высвобождает некоторые электроны. Электроны не могут проходить через конденсатор из-за изоляционного материала. В конце концов, конденсатор имеет то же напряжение, что и батарея, и электроны больше не будут течь.

Теперь с одной стороны скопилось скопление электронов, это означает, что мы накопили энергию и можем высвободить ее, когда это необходимо. Поскольку на одной стороне больше электронов по сравнению с другой, и электроны заряжены отрицательно, это означает, что у нас есть одна сторона, которая является отрицательной, а другая - положительной, поэтому между ними есть разница в потенциале или разница напряжений.Мы можем измерить это с помощью мультиметра.

Что такое напряжение?

Напряжение похоже на давление: когда мы измеряем напряжение, мы измеряем разность или разность потенциалов между двумя точками. Если вы представите трубу с водой под давлением, мы сможем увидеть давление с помощью манометра. Манометр также сравнивает две разные точки: давление внутри трубы по сравнению с атмосферным давлением снаружи трубы. Когда резервуар пуст, манометр показывает ноль, потому что давление внутри резервуара равно давлению снаружи резервуара, поэтому манометру не с чем сравнивать.Оба давления одинаковы. То же самое и с напряжением, мы сравниваем разницу между двумя точками. Если мы измеряем через батарею 1,5 В, то мы читаем разницу в 1,5 В между каждым концом, но если мы измеряем один и тот же конец, мы читаем ноль, потому что разницы нет, это то же самое.

Хотите изучить основы электричества? НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

Возвращаясь к конденсатору, мы измеряем и считываем разницу напряжений между ними из-за скопления электронов. Мы все еще получаем это показание, даже когда отсоединяем аккумулятор.

Если вы помните, с магнитами противоположности притягиваются и притягиваются друг к другу. То же самое происходит с накоплением отрицательно заряженных электронов, они притягиваются к положительно заряженным частицам атомов на противоположной пластине, но никогда не могут добраться до них из-за изоляционного материала. Это притяжение между двумя сторонами представляет собой электрическое поле, которое удерживает электроны на месте, пока не появится другой путь.

Объяснение основ работы с конденсаторами

Если мы затем поместим в схему небольшую лампу, то теперь существует путь, по которому электроны могут течь и достигать противоположной стороны.Таким образом, электроны будут проходить через лампу, питая ее, и электроны достигнут другой стороны конденсатора. Это будет длиться недолго, пока количество электронов не выровняется с каждой стороны. Тогда напряжение равно нулю, поэтому нет толкающей силы и нет потока электронов.
Как только мы снова подключим аккумулятор, конденсатор начнет заряжаться. Это позволяет нам прервать подачу питания, и конденсатор будет обеспечивать питание во время этих прерываний.

Примеры

Мы везде используем конденсаторы.Они выглядят немного иначе, но их легко заметить. На печатных платах они имеют тенденцию выглядеть примерно так, и мы можем видеть их представленными на инженерных чертежах вот так. Мы также можем получить конденсаторы большего размера, которые используются, например, в асинхронных двигателях, потолочных вентиляторах или установках кондиционирования воздуха, и мы можем даже получить такие огромные конденсаторы, которые используются для коррекции низкого коэффициента мощности в больших зданиях.

Пример обозначения конденсатора

На стороне конденсатора мы найдем два значения.Это будут емкость и напряжение. Мы измеряем емкость конденсатора в единицах фарад, которые мы показываем с заглавной буквы F, хотя обычно мы измеряем конденсатор в микрофарадах, поэтому у нас есть микро-символ непосредственно перед этим, который выглядит примерно как буква U с хвостом.

Пример емкости

Другое значение - это наше напряжение, которое мы измеряем в вольтах с заглавной буквой V, на конденсаторе значение напряжения - это максимальное напряжение, которое может выдержать конденсатор.

Этот конденсатор рассчитан на определенное напряжение, и если я превышу это значение, он взорвется.

Пример напряжения конденсатора

Большинство конденсаторов имеют положительную и отрицательную клеммы. Нам нужно убедиться, что конденсатор правильно включен в схему.

Пример платы конденсатора

Почему мы их используем

Одно из наиболее распространенных применений конденсаторов в больших зданиях - это коррекция коэффициента мощности. Когда в цепь помещается слишком много индуктивных нагрузок, формы сигналов тока и напряжения не будут синхронизироваться друг с другом, и ток будет отставать от напряжения.Затем мы используем батареи конденсаторов, чтобы противодействовать этому и вернуть их в соответствие.

Другое распространенное применение - сглаживание пиков при преобразовании переменного тока в постоянный.
Когда мы используем полный мостовой выпрямитель, синусоидальная волна переменного тока переворачивается, чтобы заставить отрицательный цикл течь в положительном направлении, это заставит схему думать, что она получает постоянный ток.

через GIPHY

Но, одна из проблем этого метода - промежутки между пиками. Поэтому мы используем конденсатор, чтобы выделять энергию в цепь во время этих прерываний, и это сгладит подачу питания, чтобы она больше походила на постоянный ток.

Как измерить емкость мультиметром

Мы можем измерить емкость и накопленное напряжение с помощью мультиметра. Не все мультиметры имеют функцию измерения емкости.

Вы должны быть очень осторожны с конденсаторами, поскольку они накапливают энергию и могут удерживать высокие значения напряжения в течение длительного времени, даже когда они отключены от цепи. Чтобы проверить напряжение, мы переключаемся на постоянное напряжение на нашем измерителе, а затем подключаем красный провод к положительной стороне конденсатора, а черный провод к отрицательной стороне.Если мы получаем показание в несколько вольт или более, мы должны разрядить его, безопасно подключив клеммы к резистору, и продолжить считывание напряжения. Мы хотим убедиться, что он упал до диапазона милливольт, прежде чем обращаться с ним, иначе мы можем получить шок.

Чтобы измерить емкость, мы просто переключаем измеритель на функцию конденсатора. Подключаем красный провод к положительной стороне, а черный провод к отрицательной стороне. После небольшой задержки счетчик покажет нам показания.Вероятно, мы получим значение, близкое к заявленному, но не точное.

Например, этот показатель рассчитан на 1000 микрофарад, но мы читаем около 946.

Пример показания 1000 микрофарад на конденсаторе

Этот конденсатор рассчитан на 33 микрофарад, но мы измеряем около 36.

Пример конденсатора

Что такое конденсатор? Базовое определение

Конденсатор - это электрический компонент, который накапливает потенциальную энергию. Конденсаторы удерживают положительную и отрицательную энергию на двух отдельных пластинах, разделенных изолятором.Конденсатор (ы) для краткости называется конденсатор (ы).

Конденсаторы используются в блоках питания (блоки питания для подачи питания на компоненты ПК) и могут сглаживать напряжение с помощью процесса, также известного как пульсации фильтра. Конденсаторы также могут накапливать электрическую энергию и блокировать постоянный электрический ток, обеспечивая надежный поток энергии на ваш компьютер.

Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изолятором. Одна из наиболее важных характеристик конденсатора - способность противостоять изменениям напряжения.Это означает, что если напряжение, приложенное к конденсатору, изменяется внезапно, напряжение конденсатора будет изменяться медленнее, чем по сравнению с приложенным напряжением.

В блоках питания, которые обеспечивают питание компонентов, включая ЦП, GPU , жесткий диск и SSD (твердотельный накопитель) , лучшие электролитические конденсаторы рассчитаны на температуру 105 градусов Цельсия (221 градус Фаренгейта) , так как они имеют более длительный срок службы, чем те, которые рассчитаны на 85 градусов по Цельсию (185 градусов по Фаренгейту).Однако производитель конденсатора также играет роль. Конденсаторы японского производства являются предпочтительным выбором.

Ниже приведены наиболее важные характеристики конденсатора

  • Рабочее напряжение (при превышении в течение длительного времени конденсатор, скорее всего, выйдет из строя)
  • Рабочая температура
  • Емкость (способность накапливать электрический заряд)
  • Допуск (показывает насколько близка емкость конденсатора к его номинальному уровню, выраженная в процентах)
  • Полярность (для электролитических конденсаторов)
  • ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
  • Ток пульсации
  • Ток утечки (ток «утечки» через электрический изолятор из-за плохое сопротивление изоляции конденсатора).
  • Размер (конденсаторы большего размера могут легче рассеивать тепло и иметь большее количество диэлектрика)

Эта статья является частью Tom's Hardware Glossary .

Дополнительная литература:

Что такое конденсатор? Типы конденсаторов, их использование и работа конденсаторов

(Последнее обновление: 19 мая 2020 г.)

Что такое конденсатор? Типы конденсаторов, их использование и работа конденсатора - Конденсатор - один из самых основных электронных компонентов, который используется почти во всех типах электронных схем для хранения, подавления перенапряжения и фильтрации.Это широко используемый и важный компонент в семействе электроники. Я использовал конденсаторов почти во всех своих проектах, чисто на электронике и на контроллерах. Конденсаторы, как и резисторы, являются пассивными электронными компонентами для хранения электрического заряда. Количество заряда, которое он может хранить, зависит от расстояния между пластинами.

Конденсатор - это устройство, которое хранит электрической энергии в электрическом поле .Это пассивный электронный компонент с двумя клеммами .

Обозначения конденсаторов:

Конденсатор (исторически известный как «конденсатор») - это устройство, которое накапливает энергию в электрическом поле, накапливая внутренний дисбаланс электрического заряда. Он состоит из двух проводников, разделенных диэлектриком (изолятором). Используя ту же аналогию с водой, протекающей по трубе, конденсатор можно рассматривать как резервуар, в котором заряд часто рассматривается как объем воды внутри резервуара.Бак может «заряжаться» и «разряжаться» так же, как конденсатор заряжается от электрического заряда. Механическая аналогия - пружина. Пружина держит заряд, когда ее оттягивают.

Емкость конденсатора

Емкость конденсатора может быть определена как . Количество заряда, которое конденсатор может хранить на единицу напряжения на своих пластинах, является его емкостью, обозначенной C . Таким образом, емкость является мерой способности конденсатора накапливать заряд.Чем больше заряда на единицу напряжения может хранить конденсатор , тем больше его емкость , , что выражается следующей формулой:

Где C - емкость, Q - заряд, а V - напряжение.

Переставляя члены в приведенных выше уравнениях, можно получить две другие формулы.

Единица емкости: Фарад (Ф) - это основная единица емкости . Напомним, что кулон (С) - это единица электрического заряда.

Один фарад равен емкости , когда один кулон (Кл) заряда сохраняется с одним вольт на пластинах.

Большинство конденсаторов , которые используются в электронике, имеют ёмкость значений, которые указаны в мкФ мкФ и пикофарад (пФ). микрофарад составляет одну миллионную фарада (1 мкФ = 10 -6 F), а пикофарад составляет одну триллионную долю фарада (1 пФ = 10 -12 F).

Как работает конденсатор

Электрический ток - это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют для освещения, вращения или выполнения того, что они делают. Когда ток течет в конденсатор , заряды «застревают» на пластинах, потому что они не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны - отрицательно заряженные частицы - засасываются одной из пластин, и она становится полностью заряженной. Масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивается, как заряды на другой пластине, делая ее заряженной положительно.

Положительный и отрицательный заряды на каждой из этих пластин притягиваются друг к другу, потому что это то, что делают противоположные заряды. Но с диэлектриком, сидящим между ними, максимальное количество, которое им нужно, чтобы вернуться вместе, заряды навсегда останутся на пластине (до тех пор, пока им не будет куда-то идти). Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на конденсаторе таким образом, крышка накапливает электрическую энергию, так же как батарея может накапливать энергию.

Рабочее напряжение - самая важная из всех характеристик. На конденсаторах указано рабочее напряжение, которое относится к максимальному напряжению, которое может быть приложено к конденсатору . Это относится к постоянному напряжению.

Можно безопасно эксплуатировать конденсатор в пределах его номинального напряжения. В противном случае можно повредить конденсатор . Если приложенное напряжение больше рабочего напряжения конденсатора , диэлектрик выйдет из строя.Рабочее напряжение зависит от материала диэлектрика и толщины диэлектрика. Рабочее напряжение зависит от материала диэлектрика и толщины диэлектрика. Таким образом, всегда рабочее напряжение конденсатора - это максимальное напряжение конденсатора, которое может быть приложено. На практике конденсатор следует выбирать так, чтобы его рабочее напряжение было как минимум на 50% больше, чем самое высокое действующее напряжение, приложенное к нему.

Типы конденсаторов

Фиксированные конденсаторы

Конденсатор постоянной емкости - это своего рода конденсатор, который обеспечивает фиксированную емкость (емкость означает способность накапливать электрический заряд).Другими словами, конденсатор постоянной емкости может быть своего рода конденсатором, который хранит фиксированное количество электрического заряда, которое не регулируется .

Конденсаторы постоянной емкости подразделяются на различные типы, поддерживаемые диэлектрическим материалом, из которого они изготовлены. различные типы конденсаторов постоянной емкости:

Бумажный конденсатор

Вы можете подумать, почему он называется бумажным конденсатором ? Ты знаешь? Бумажный конденсатор также известен как конденсатор постоянной емкости и называется бумажным конденсатором , потому что в этом типе конденсатора бумага используется в качестве диэлектрической среды, которая хранит энергию в виде электрического поля.Эти конденсаторы используются на частоте линии электропередачи со значением емкости от 1 нФ до 1 мкФ. Он хранит фиксированное количество электрического заряда.

Бумажный конденсатор или Фиксированный конденсатор состоит из двух металлических пластин с бумагой из диэлектрического материала между ними. У него есть положительные и отрицательные пластины. Когда небольшое количество электрического заряда применяется к пластинам, положительный заряд притягивается к одной пластине, а отрицательный заряд притягивается к другой пластине.Эта электрическая энергия хранится в виде электрического поля. Эта накопленная электрическая энергия используется для разряда конденсатора. Они доступны в диапазоне от 500 пФ до 50 нФ. Они предлагают высокие токи утечки.

Слюдяные конденсаторы

Среди других типов конденсаторов , Слюдяные конденсаторы являются наиболее стабильными, надежными и высокоточными конденсаторами . Эти конденсаторы доступны от низкого до высокого напряжения. Слюдяные конденсаторы используются в приложениях, где требуется высокая точность и низкое изменение емкости с течением времени. Эти конденсаторы могут эффективно работать на высоких частотах.

Слюда - группа природных минералов. Серебряные слюдяные конденсаторы - это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется слюда. Есть два вида слюдяных конденсаторов: слюдяных конденсаторов и серебряных слюдяных конденсаторов . Слюдяные конденсаторы с зажимом в настоящее время считаются устаревшими из-за их худших характеристик. Вместо конденсаторов используются серебряные слюдяные конденсаторы . они сделаны из листов слюды, покрытых металлом с каждой стороны. Затем этот узел покрывается эпоксидной смолой, чтобы защитить его от окружающей среды. Слюдяные конденсаторы в основном используются, когда конструкция требует стабильных, надежных конденсаторов относительно небольших номиналов. это конденсаторы с низкими потерями, что позволяет использовать их на высоких частотах, и их стоимость не сильно меняется со временем.

Конденсаторы керамические

Керамические конденсаторы используются в высокочастотных цепях, таких как аудио для RF.они также являются самым простым выбором для компенсации высоких частот в аудиосхемах. Керамические конденсаторы также известны как дисковые конденсаторы . Керамические конденсаторы изготавливаются путем покрытия двух сторон небольшого фарфорового или керамического диска серебром, а затем складываются вместе, образуя конденсатор . Можно сделать как малой емкости , так и высокой емкости в керамических конденсаторах , изменив толщину используемого керамического диска.Керамический конденсатор показан на рисунке ниже.

Они демонстрируют большие нелинейные изменения емкости в зависимости от температуры и в результате используются как развязывающие или байпасные конденсаторы , поскольку они также являются неполяризованными устройствами. Керамические конденсаторы имеют номиналы от пары пикофарад до как минимум одной или двух микрофарад (мкФ), но их номинальное напряжение обычно довольно низкое.

Керамические конденсаторы обычно имеют трехзначный код, напечатанный на корпусе, чтобы определить значение их емкости в пикофарадах.Как правило, две основные цифры указывают значение емкости конденсаторов, и поэтому третья цифра указывает количество добавляемых нулей. например, керамический дисковый конденсатор с маркировкой 103 будет показывать 10 и три нуля в пикофарадах, что равно 10000 пФ или 10 нФ.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы состоят из относительно большого семейства из конденсаторов с разницей в их диэлектрических свойствах, являются наиболее общедоступными из всех типов конденсаторов .К ним относятся полиэстер (майлар), полистирол, полипропилен, поликарбонат, металлизированная бумага, тефлон и т. Д., Они доступны практически любого номинала и напряжения до 1500 вольт. они доступны с любым допуском от 10% до 0,01%. Пленочные конденсаторы дополнительно прибывают в результате сочетания форм и стилей корпуса. Существует два типа пленочных конденсаторов : с радиальными выводами и с осевыми выводами. Электроды пленочных конденсаторов также могут быть из металлизированного алюминия или цинка, нанесенные на одну или каждую сторону пленки, что приводит к металлизированным пленочным конденсаторам , называемым пленочными конденсаторами .

Конденсаторы электролитические

Электролитические конденсаторы используются практически во всех электронных схемах, они наиболее часто используются в источниках питания в качестве развязывающих конденсаторов , это наиболее часто используемые конденсаторы и имеют хорошую допускаемую емкость. Как и резисторы, , конденсаторы доступны в разных размерах. Электролитические конденсаторы имеют поляризацию .Эти конденсаторы имеют положительную и заземляющую ножки. Нижняя ножка снабжена длинной полосой. Другая идентификация может заключаться в том, что положительная нога немного длиннее, чем нижняя нога. Но во многих ситуациях, когда обе ножки имеют одинаковый размер, тогда длинная полоса на одной стороне конденсатора c используется в качестве идентификации, а ножка на стороне полосы будет заземленной ветвью. Электролитические конденсаторы можно найти с рабочим напряжением примерно до 500 В, хотя самые лучшие значения емкости недоступны при высоком напряжении, и доступны блоки с более высокой температурой, но редко.Обычно существует два вида электролитов: тантал и алюминий .

Танталовые конденсаторы обычно имеют лучшую выставку, более высокую стоимость и готовы только к более ограниченному диапазону параметров. Диэлектрические свойства оксида тантала намного превосходят свойства оксида алюминия, обеспечивая более аккуратный ток утечки и лучшую емкость , прочность , что делает их подходящими для , препятствуя , развязывая , фильтруя приложениям .

Толщина пленки оксида алюминия и повышенное напряжение пробоя дают конденсаторам исключительно высокие значения емкости для его или ее размера. в конденсаторе фольговые пластины анодируются постоянным током, таким образом устанавливая край материала пластины и подтверждая полярность его стороны.

Конденсаторы переменной емкости

Переменный конденсатор - это конденсатор , емкость которого может быть изменена механически.Эти типы конденсаторов снабжены ручками или винтами. Эти конденсаторы типа используются в схемах, где нам нужно отрегулировать частоту, то есть частоту резонанса в LC-цепях, например, для регулирования радио для согласования импеданса в устройствах антенного тюнера.

Эти переменные конденсаторы могут использоваться во многих случаях, например, для настройки в LC-цепях радиоприемников, для согласования импеданса в антеннах и т. Д. Основными типами переменных конденсаторов являются конденсаторы настройки и подстроечные конденсаторы .

Конденсаторы настр.

Настроечные конденсаторы - популярная разновидность переменных конденсаторов . Настроечные конденсаторы содержат статор, ротор и раму для поддержки статора, а также слюдяной конденсатор . Конструктивные детали настроечного конденсатора показаны на следующем рисунке.

Статор может быть неподвижной частью, а ротор вращается за счет движения подвижного вала.Пластины ротора при перемещении в пазы статора доступны на краю формы пластин конденсатора. Когда пластины ротора полностью входят в прорези статора, значение емкости является максимальным, а если нет, то значение емкости и является минимальным.

Подстроечные конденсаторы

Подстроечные конденсаторы меняются с помощью отвертки. Подстроечные конденсаторы обычно устанавливаются в таком месте, где нет необходимости изменять значение емкости , однажды зафиксированной.

Подстроечный конденсатор имеет три вывода: один подключен к неподвижной пластине, другой - к вращающемуся и, следовательно, второй является общим. Подвижный диск может иметь форму полукруга. Подстроечный конденсатор будет выглядеть так, как показано на следующем рисунке.

Имеются две параллельные проводящие пластины с диэлектриком посередине. Конструкция подстроечного конденсатора показана ниже.

Одна из двух пластин подвижная, а противоположная - неподвижная.Диэлектрический материал закреплен. Когда подвижная пластина перемещается в противоположную сторону от мира между подвижным и приклеенным электродом, то емкость часто изменяется. Емкость будет выше, если другая область станет больше, поскольку оба электрода действуют как две пластины конденсатора.

Конденсатор

Устройство состоит из двух параллельных проводящих металлических пластин, разделенных изолятором, который называется диэлектриком .Проводящий материал состоит из алюминия или другого металла, а диэлектрик может быть из керамики, стекла, бумаги или пластика. Металлические пластины конденсатора могут быть квадратными, круглыми или прямоугольными, а также любой другой формы и размера. Из каждой пластины выведены два вывода, позволяющие подключить устройство к цепи.

Когда напряжение подается на два вывода через аккумуляторный источник, заряд оседает на пластинах конденсатора .Пока это напряжение равно напряжению аккумулятора (E), схема находится в состоянии баланса. Когда мы разрываем соединение батареи, заряды не могут уйти, и напряжение между двумя пластинами остается стабильным. Эта комбинация двух пластин, разделенных изолятором и способных накапливать некоторое количество электричества, называется конденсатором или конденсатором .

Использует конденсатор

Конденсаторы используются практически во всех видах электронных схем.Конденсаторы могут быть поляризованными или неполяризованными, фиксированными или переменными. Конденсаторы Конденсаторы служат нескольким важным приложениям при проектировании схем, обеспечивая гибкие варианты фильтров, шумоподавление, накопление энергии и возможности измерения для разработчиков.

Применение фильтров

В сочетании с резисторами конденсаторы часто используются в качестве основного элемента частотно-селективных фильтров. Доступные конструкции и топологии фильтров многочисленны и могут быть адаптированы к частоте и производительности путем выбора правильных значений компонентов и качества.Некоторые из типов конструкций фильтров включают:

  • Фильтр высоких частот
  • Фильтр низких частот
  • Полосовой фильтр
  • Ленточный стопорный фильтр
  • Узкий фильтр
  • Полнопроходной фильтр
  • Фильтр выравнивания

Конденсатор развязки / байпаса

Вы могли видеть конденсаторов припаянных возле выводов питания микросхем, или на входных и выходных контактах регуляторов напряжения, это развязывающие конденсаторы.Конденсаторы играют решающую роль в стабильной работе цифровой электроники, защищая чувствительные микрочипы от шума в сигнале питания, который может вызвать аномальное поведение. Конденсаторы, используемые в этом приложении, называются разделительными конденсаторами и должны быть размещены как можно ближе к каждому микрочипу, чтобы быть наиболее эффективными, поскольку все дорожки цепи действуют как антенны и будут улавливать шум из окружающей среды. Конденсаторы развязки и байпаса также используются в любой части схемы, чтобы уменьшить общее влияние электрических шумов.

Конденсатор связи или блокировочный конденсатор постоянного тока

Конденсаторы часто используются для разделения компонентов переменного и постоянного тока. Поскольку конденсаторы могут пропускать сигналы переменного тока, блокируя постоянный ток, их можно использовать для разделения компонентов переменного и постоянного тока в сигнале. Значение конденсатора не обязательно должно быть точным или точным для связи, но оно должно быть большим, поскольку реактивное сопротивление конденсатора определяет производительность в приложениях связи.

Демпферные конденсаторы

В цепях, в которых приводится в действие высокоиндуктивная нагрузка, например, в двигателе или трансформаторе, могут возникать большие переходные скачки мощности, поскольку энергия, накопленная в индуктивной нагрузке, внезапно разряжается, что приводит к повреждению компонентов и контактов. Применение конденсатора может ограничить или подавить скачки напряжения в цепи, делая работу более безопасной, а схему более надежной. В схемах с низким энергопотреблением использование демпфера предотвращает появление нежелательных радиочастотных помех, которые вызывают аномальное поведение в цепях и затрудняют получение сертификата и утверждения продукта.

Импульсные силовые конденсаторы

По своей сути конденсаторы . - это фактически крошечные батареи, которые предлагают уникальные возможности хранения энергии по сравнению с батареями с химической реакцией. Когда требуется много энергии за короткий период времени, большие конденсаторы и батареи из конденсаторов являются превосходным вариантом для многих приложений. Конденсатор батареи используются для хранения энергии для таких приложений, как импульсные лазеры, радары, ускорители частиц и рельсотроны.Обычно конденсатор импульсной мощности применяется во вспышке одноразовой камеры, которая заряжается, а затем быстро разряжается через вспышку, обеспечивая большой импульс тока.

Применение резонансных или настроенных схем

Хотя резисторы, , конденсаторы, и катушки индуктивности составляют фильтры, определенные комбинации также могут привести к резонансному усилению входного сигнала. Эти схемы используются для усиления сигналов на резонансной частоте, создания высокого напряжения с низковольтных входов, в качестве генераторов и настроенных фильтров.В резонансных цепях необходимо выбирать компоненты, которые могут выдержать напряжения, которые они видят на них, иначе они быстро выйдут из строя.

Приложение емкостного измерения

Емкостный датчик в последнее время стал обычным явлением в передовых устройствах бытовой электроники, хотя емкостные датчики десятилетиями использовались в различных приложениях для определения положения, влажности, уровня жидкости, контроля качества производства и ускорения.Емкостное зондирование работает, обнаруживая изменение емкости локальной среды через изменение диэлектрика - изменение расстояния между пластинами конденсатора или изменение площади конденсатора .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *