Классификация конденсаторов: типы, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие основные типы конденсаторов существуют. Как классифицируются конденсаторы по назначению и диэлектрику. Каковы особенности и области применения различных видов конденсаторов.

Содержание

Основные принципы классификации конденсаторов

Конденсаторы — это важнейшие пассивные электронные компоненты, которые используются практически во всех электронных устройствах. Существует множество типов конденсаторов, различающихся по конструкции, характеристикам и назначению. Основные принципы классификации конденсаторов включают:

По назначению (общего и специального назначения)
По типу диэлектрика (с органическим, неорганическим, газообразным, оксидным диэлектриком)
По характеру изменения емкости (постоянные, переменные, подстроечные)
По способу защиты от внешних воздействий
По рабочему напряжению (низковольтные, высоковольтные)
По конструктивному исполнению

Рассмотрим основные группы конденсаторов по этим классификационным признакам.

Классификация конденсаторов по назначению

По назначению конденсаторы делятся на две большие группы:

Конденсаторы общего назначения

Это наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, которые используются в большинстве электронных устройств. К ним обычно не предъявляются особые требования по точности, температурной стабильности и другим параметрам. Применяются в цепях фильтрации, развязки, блокировки и т.п.

Конденсаторы специального назначения

К этой группе относятся все остальные типы конденсаторов, предназначенные для специфических применений:

Высоковольтные
Импульсные
Помехоподавляющие
Высокочастотные
Пусковые
Дозиметрические

Конденсаторы специального назначения имеют улучшенные характеристики для конкретных областей применения.

Классификация конденсаторов по типу диэлектрика

Тип используемого диэлектрика во многом определяет характеристики и область применения конденсатора. По этому признаку выделяют следующие группы:

Конденсаторы с органическим диэлектриком

В качестве диэлектрика используются различные органические материалы:

Бумажные
Пленочные (полистирольные, полипропиленовые, лавсановые и др.)
Комбинированные (бумажно-пленочные)

Такие конденсаторы отличаются низкой стоимостью, но имеют ограничения по рабочей температуре и напряжению.

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком

Используют неорганические диэлектрические материалы:

Керамические
Слюдяные
Стеклянные
Стеклокерамические

Обладают высокой температурной стабильностью, могут работать на высоких частотах.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком

Диэлектриком служит оксидная пленка на поверхности металла (алюминия, тантала, ниобия). К этой группе относятся:

Электролитические алюминиевые
Танталовые

Ниобиевые

Позволяют получить большую емкость при малых габаритах, но имеют ограничения по напряжению и полярность.

Конденсаторы с газообразным диэлектриком

В качестве диэлектрика используется:

Воздух
Инертные газы
Вакуум

Применяются в основном в высокочастотных и высоковольтных цепях.

Классификация по характеру изменения емкости

По этому признаку конденсаторы делятся на три группы:

Конденсаторы постоянной емкости

Имеют фиксированное значение емкости, которое не меняется в процессе работы. Это наиболее распространенный тип конденсаторов.

Конденсаторы переменной емкости

Позволяют плавно изменять емкость в определенных пределах. Используются для настройки колебательных контуров, согласования и др.

Подстроечные конденсаторы

Допускают однократное или периодическое изменение емкости при настройке аппаратуры. В процессе работы емкость остается постоянной.

Особенности конденсаторов различных типов

Каждый тип конденсаторов имеет свои особенности, достоинства и недостатки, определяющие области их применения:

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы широко используются в электронике благодаря ряду преимуществ:

Малые габариты
Широкий диапазон емкостей
Высокая температурная стабильность (для некоторых типов)
Возможность работы на высоких частотах
Низкая стоимость

Применяются в качестве блокировочных, разделительных, фильтрующих конденсаторов.

Электролитические конденсаторы

Основные особенности электролитических конденсаторов:

Большая удельная емкость
Полярность (для большинства типов)
Ограниченный срок службы
Чувствительность к перегреву и перенапряжению

Используются в цепях фильтрации источников питания, в качестве разделительных конденсаторов в низкочастотных цепях.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы отличаются:

Широким диапазоном емкостей и рабочих напряжений
Хорошей температурной стабильностью
Малыми потерями на высоких частотах
Самовосстанавливающейся способностью при пробоях

Применяются в высокочастотных цепях, импульсных схемах, в качестве помехоподавляющих конденсаторов.

Области применения различных типов конденсаторов

Выбор типа конденсатора определяется требованиями конкретной схемы. Основные области применения:

Керамические конденсаторы

Высокочастотные цепи
Цепи развязки и блокировки
Резонансные контуры
Фильтры

Электролитические конденсаторы

Фильтры источников питания
Цепи развязки в низкочастотных схемах
Времязадающие цепи

Пленочные конденсаторы

Высоковольтные цепи
Импульсные схемы
Помехоподавляющие фильтры
Прецизионные аналоговые схемы

Конденсаторы переменной емкости

Настройка колебательных контуров

Согласование антенн
Подстройка генераторов

Ключевые параметры при выборе конденсаторов

При выборе конденсатора для конкретного применения необходимо учитывать следующие основные параметры:

Номинальная емкость
Допустимое отклонение емкости
Рабочее напряжение
Температурный коэффициент емкости
Тангенс угла диэлектрических потерь
Частотный диапазон
Габариты и тип корпуса
Стоимость

Правильный выбор типа и параметров конденсатора позволяет оптимизировать характеристики электронного устройства и обеспечить его надежную работу.

Современные тенденции в технологии конденсаторов

Развитие электроники предъявляет все более высокие требования к пассивным компонентам, в том числе к конденсаторам. Основные тенденции включают:

Миниатюризацию при сохранении высокой емкости
Повышение рабочих напряжений и токов

Улучшение частотных характеристик
Повышение надежности и срока службы
Снижение стоимости

Появляются новые типы конденсаторов, например, суперконденсаторы, сочетающие высокую емкость с низким внутренним сопротивлением. Совершенствуются технологии производства традиционных типов конденсаторов.

Заключение

Конденсаторы остаются одними из самых востребованных электронных компонентов. Широкий спектр типов и характеристик конденсаторов позволяет выбрать оптимальное решение практически для любого применения в современной электронике. Правильное понимание особенностей различных типов конденсаторов необходимо для грамотного проектирования электронных устройств.

Классификация конденсаторов

Конденсаторы делятся на конденсаторы общего и специального назначения, а также группируются по некоторым характеристикам.

Конденсаторы общего назначения широко применяются в различной аппаратуре. Обычно это низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования по классу точности, ТКЕ, напряжению и т.п.

Конденсаторы специального назначения — это все остальные конденсаторы. Как понятно из названия, эти конденсаторы предназначены для выполнения специфических функций (подавление помех, пуск электродвигателя и т.п.) или для работы в особых условиях (высокое напряжение, импульсный ток и т.п.).

Итак, классификация конденсаторов определяет группы по следующим признакам:

По назначению:

Конденсаторы общего назначения
Конденсаторы специального назначения

По характеру изменения ёмкости:

Конденсаторы постоянной ёмкости (постоянные конденсаторы)
Конденсаторы переменной ёмкости (переменные конденсаторы)
Подстроечные конденсаторы

По способу защиты:

Незащищённые конденсаторы
Защищённые конденсаторы
Неизолированные конденсаторы
Изолированные конденсаторы
Уплотнённые конденсаторы
Герметизированные конденсаторы

По виду диэлектрика:

C газообразным диэлектриком
C оксидным диэлектриком
C неорганическим диэлектриком
C органическим диэлектриком

Конденсаторы постоянной ёмкости (постоянные конденсаторы) подразделяются на высокочастотные и низкочастотные. Постоянные конденсаторы не могут изменять свою ёмкость в процессе работы, то есть их ёмкость является постоянной (точнее, она может колебаться в небольших пределах в зависимости от температуры, но это в пределах допуска).

Конденсаторы переменной ёмкости (переменные конденсаторы) могут изменять свою ёмкость в процессе работы. Как известно, ёмкость конденсатора зависит от площади его обкладок и расстояния между ними. Эти параметры можно изменять различными способами. Вы наверняка пользовались аналоговыми радиоприёмниками, в которых переменные конденсаторы используются для настройки на радиостанцию.

Подстроечные конденсаторы также могут изменять свою ёмкость. Переменные конденсаторы отличаются от подстроечных тем, что их ёмкость можно изменять во время работы устройства, в то время как подстроечные конденсаторы используются обычно только при настройке аппаратуры на заводе.

Кроме этого конденсаторы можно разделить на полярные и неполярные (хотя по этим признакам их обычно не классифицируют).

Полярные конденсаторы могут работать только в цепях постоянного тока и требуют строгого соблюдения полярности при подключении (плюс подключается к выводу со знаком плюс, минус, соответственно — к выводу со знаком минус). При не соблюдении этого требования такой конденсатор может выйти из строя.

Неполярные конденсаторы могут работать в цепях как постоянного, так и переменного тока. Такие конденсаторы можно подключать без учёта полярности напряжения.

Классификация конденсаторов

Общие понятия

Конденсатор — это элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком и предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора есть отношение заряда конденсатора к разности потенциалов, которую заряд сообщает конденсатору.

C=q/u,

где С — емкость, Ф; q — заряд, Кл; и u — разность потенциалов на обкладках конденсатора, В.

За единицу емкости в международной системе СИ принимают емкость такого конденсатора, у которого потенциал возрастает на один вольт при сообщении ему заряда один кулон (Кл). Эту единицу называют фарадой (Ф). Для практических целей она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы емкости: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ) и пикофараду (пФ)

1Ф = 10 ⁶ , мкФ = 10⁹ , нФ = 10¹² пФ.

В качестве диэлектрика в конденсаторах используются органические и неорганические материалы, в том числе оксидные пленки некоторых металлов. Значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых материалов, используемых в конденсаторах, приведены в табл.

При приложении к конденсатору постоянного напряжения происходит его заряд; при этом затрачивается определенная работа, выражаемая в джоулях (Дж). Она равна запасенной потенциальной энергии W = CU²/2 Для сравнения конденсаторов используют удельные характеристики, представляющие собой отношение основных характеристик конденсатора к его объему V или массе m .

Таблица 1. Относительные диэлектрические проницаемости некоторых материалов

Материал	^Er	Материал	^Er
Воздух	1 ,0006	Конденсаторная бумага	3,5 — 6,5
Кварц	2,8	Триацетат и ацетобутират	3,5 — 4
Стекло	4 — 16	Поликарбонат	2,8 — 3
Слюда	6 — 8	Полиэтилентерефталат( лавсан )	3,2 —3,4
Стеклоэмаль	10 — 20	Полистирол	25
Стеклокерамика	15 -450	Полипропилен	2,2 — 2,3
Керамика	12 — 230	Политетрафторэтилен( фторопласт )	2 — 2,1
Сегнетокерамика	900 — 80000	Оксидные плёнки	10 — 46

Классификация конденсаторов

В зависимости от назначения конденсаторы разделяются на две большие группы: общего и специального назначения.

Группа общего назначения включает в себя широко применяемые конденсаторы, используемые практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ней относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.

По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные. Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

По характеру изменения емкости: — постоянные; переменные; подстроечные. По способу защиты: — незащищенные; защищенные; неизолированные; изолированные; уплотненные; герметизированные. По назначению: — общего назначения; специального.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их применяют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях автоматики и т. п. Емкость подстроенных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение емкости и т. п.

В зависимости от способа монтажа, конденсаторы могут выполняться для печатного и для навесного монтажа, а также для использования в составе микромодулей и микросхем или для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в виде проходных шпилек, опорных винтов и т. п. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ конденсаторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности. У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выводом.

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика представлена в таблице:

C газообразным диэлектриком	Вакуумные
	Газонаполненные
	С воздушным диэлектриком
C оксидным диэлектриком	Помехоподавляющие
	Пусковые
	Импульсные
	Высокочастотные
	Неполярные
	Общего назначения
C неорганическимдиэлектриком	Низковольтные, типов; 1, 2, 3
	Высоковольтные, типов; 1, 2
	Помехоподавляющие
	Нелинейные
C органическим диэлектриком	Низковольтные низкочастотные
	Низковольтные высокочастотные
	Высоковольтные постоянного напряжения
	Высоковольтные импульсные
	Дозиметрические
	Помехоподавляющие

По характеру защиты от внешних воздействующих факторов конденсаторы выполняются: незащищенными, защищенными, неизолированными, изолированными, уплотненными и герметизированными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы и т. п.) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружающей среды с его внутренним пространством. Герметизация осуществляется с помощью керамических и металлическихкорпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика все конденсаторы можно разделить на группы: с органическим, неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком, который является также неорганическим, но в силу особой специфики характеристик выделен в отдельную группу.

Конденсаторы с органическим диэлектриком

Эти конденсаторы изготовляют обычно намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами.

Деление конденсаторов с органической изоляцией на низковольтные (до 1600 В) и высоковольтные (свыше 1600 В) носит чисто условный характер и не для всех типов строго соблюдается. Например, для бумажных конденсаторов границей деления является напряжение 1000 В.

По назначению и используемым диэлектрическим материалам низковольтные конденсаторы можно разделить на низкочастотные и высокочастотные.

С низкочастотным пленочным относятся конденсаторы на основе полярных и слабополярных органических пленок (бумажные, металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лакопленочные, поликарбонатные и полипропиленовые), тангенс угла диэлектрических потерь которых имеет резко выраженную зависимость от частоты. Они способны работать на частотах до 10⁴—10⁵ Гц при существенном снижении амплитуды переменной составляющей напряжения с увеличением частоты.

К высокочастотным пленочным относятся конденсаторы на основе неполярных органических пленок (полистирольные и фторопластовые), имеющих малое значение тангенса угла диэлектрических потерь, не зависящее от частоты. Они допускают работу на частотах до 10⁵—10⁷ Гц. Верхний предел по частоте зависит от конструкции обкладок и контактного узла и от емкости. К этой группе относят и некоторые типы конденсаторов на основе слабополярной полипропиленовой пленки.

Высоковольтные конденсаторы можно разделить на высоковольтные постоянного напряжения и высоковольтные импульсные.

В качестве диэлектрика высоковольтных конденсаторов постоянного напряжения используют: бумагу, полистирол, политетрафторэтилен (фторопласт), полиэтилентерефталат (лавсан) и сочетание бумаги и синтетических пленок (комбинированные).

Высоковольтные импульсные конденсаторы в большинстве случаев делают на основе бумажного и комбинированного диэлектриков.

Основное требование, предъявляемое к высоковольтным конденсаторам, — высокая электрическая прочность. Поэтому часто прибегают к использованию комбинированного диэлектрика, состоящего, например, из слоев бумаги и пленки, слоев различных органических пленок и слоя жидкого диэлектрика (пропитанная конденсаторная бумага). Комбинированные конденсаторы обладают повышенной по сравнению с бумажными конденсаторами электрической прочностью, надежностью и имеют более высокое сопротивление изоляции.

Высоковольтные импульсные конденсаторы наряду с высокой электрической прочностью и сравнительно большими емкостями должны допускать быстрые разряды, т. е. пропускать большие токи. Следовательно, их собственная индуктивность должна быть малой, чтобы не искажать формы импульсов. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют конденсаторы бумажные, металлобумажные и комбинированные.

Дозиметрические конденсаторы работают в цепях с низким уровнем токовых нагрузок. Поэтому они должны обладать очень малым саморазрядом, большим сопротивлением изоляции, а следовательно, и большой постоянной времени. Лучше всего для этой цели подходят фторопластовые конденсаторы.

Помехоподавляющие конденсаторы предназначены для ослабления электромагнитных помех в широком диапазоне частот. Они имеют малую собственную индуктивность, в результате чего повышается резонансная частота и полоса подавляемых частот. Кроме того, для повышения безопасности обслуживающего персонала, помехоподавляющие конденсаторы должны иметь высокую электрическую прочность изоляции. Помехоподавляющие конденсаторы делают бумажные, комбинированные и пленочные (в основном лавсановые).

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком можно разделить на три группы: низковольтные, высоковольтные и Помехоподавляющие. В качестве диэлектрика в них используется керамика, стекло, стеклоэмаль, стеклокерамика и слюда. Обкладки выполняются в виде тонкого слоя металла, нанесенного на диэлектрик путем непосредственном его металлизации, или в виде тонкой фольги.

Группа низковольтных конденсаторов включает в себя низкочастотные и высокочастотные конденсаторы.

По назначению они подразделяются на три типа:

тип 1 — конденсаторы, предназначенные для использования в резонансных контурах или других цепях, где малые потерн и высокая стабильность емкости имеют существенное значение;
тип 2— конденсаторы, предназначенные для использования в цепях фильтров, блокировки и развязки или других цепях, где малые потери и высокая стабильность емкости не имеют существенного значения;
тип 3 —керамические конденсаторы с барьерным слоем, предназначенные для работы в тех же цепях, что и конденсаторы типа 2, но имеющие несколько меньшее значение сопротивления изоляции и большее значение тангенса угла диэлектрических потерь, что ограничивает область применения низкими частотами.

Обычно конденсаторы типа 1 считаются высокочастотными, а типов 2 и 3 — низкочастотными. Определенной границы по частоте между конденсаторами типов 1 и 2 не существует. Высокочастотные конденсаторы работают в цепях с частотой до сотен мегагерц, а некоторые типы используют в гигагерцевом диапазоне.

Слюдяные и стеклоэмалевые (стеклянные) конденсаторы относятся к конденсаторам типа 1, стеклокерамические могут быть как типа 1, так и типа 2, керамические — трех типов.

Высоковольтные конденсаторы большой и малой реактивной мощности делаются в основном с диэлектриком из керамики и слюды. По назначению они могут быть типов 1 и 2 и так же, как низковольтные конденсаторы, они разделяются на высокочастотные и низкочастотные.

Основным параметром для высоковольтных низкочастотных конденсаторов является удельная энергия, поэтому керамику для них подбирают с большой диэлектрической проницаемостью. Для высокочастотных конденсаторов основным параметром является допустимая реактивная мощность. Она характеризует нагрузочную способность конденсатора при наличии больших напряжений высокой частоты. Для увеличения реактивной мощности, выбирают керамику с малыми потерями, а конструкцию и выводы конденсаторов рассчитывают на возможность прохождения больших токов.

Высоковольтные слюдяные конденсаторы делают фольговыми, так как они предназначены для работы при повышенных токовых нагрузках.

Помехоподавляющие конденсаторы с неорганическим керамическим диэлектриком разделяются на опорные и проходные. Их основное назначение — подавление индустриальных и высокочастотных помех, создаваемых промышленными и бытовыми приборами, выпрямительными устройствами и др., а также помех атмосферных и помех, излучаемых различными радиоэлектронными устройствами, т. е. по существу они являются фильтрами нижних частот. К этой группе, исходя из функционального назначения и конструктивного исполнения, условно можно отнести керамические фильтры.

Опорные конденсаторы — это конденсаторы, одним из выводов которых является опорная металлическая пластина с резьбовым креплением.

Проходные конденсаторы делают коаксиальными — один из выводов которых представляет собой токонесущий стержень, по которому протекает полный ток внешней цепи, и некоаксиальными — через выводы которых протекает полный ток внешней цепи.

Проходные керамические конденсаторы имеют конструкцию трубчатого или дискового типа в виде многослойных монолитных шайб.

Если в конденсаторах с целью повышения резонансной частоты принимаются меры к уменьшению собственной индуктивности, то в фильтрах, наоборот, к емкости добавляют внешнюю индуктивность (ферритовый сердечник) либо используют индуктивность выводов. При этом в зависимости от соединения емкости и индуктивности возможны следующие схемы включения: Г-образные, Т-образные и П-образные.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком (старое название — электролитические)

Они разделяются на конденсаторы: общего назначения, неполярные, высокочастотные, импульсные, пусковые и помехолодавляющие. В качестве диэлектрика в них, используется оксидный, образуемый электрохимическим путем на аноде — металлической обкладке из некоторых металлов.

В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые. Второй обкладкой конденсатора — катодом служит электролит, пропитывающий бумажную или тканевую прокладку в оксидно-электролитических (жидкостных) алюминиевых и танталовых конденсаторах, жидкий или гелеобразный электролит в танталовых объемно-пористых конденсаторах и полупроводник (двуокись марганца) в оксидно-полупроводниковых конденсаторах.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком — низковольтные, с относительно большими потерями, но в отличие от других типов низковольтных конденсаторов имеют несравнимо большие заряды и большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад). Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых устройств на низких частотах и т. п.

Конденсаторы группы общего назначения имеют униполярную (одностороннюю) проводимость, вследствие чего их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде. Тем не менее, это наиболее распространенные оксидные конденсаторы. Они могут быть жидкостными, объемно-пористыми и оксидно-полупроводниковыми.

Неполярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также допускать смену полярности в процессе эксплуатации.

Неполярные конденсаторы делают оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые и оксидно-полупроводниковые танталовые.

Высокочастотные конденсаторы (алюминиевые жидкостные и танталовые оксидно-полупроводниковые) широко применяются в источниках вторичного электропитания, в качестве накопительных и фильтрующих элементов в цепях развязок и переходных цепях полупроводниковых устройств в диапазоне частот пульсирующего тока от десятков герц до сотен килогерц. Отсюда следует, что понятие «высокочастотные» для оксидных конденсаторов относительное. По частотным характеристикам их нельзя сравнивать с конденсаторами на неорганической основе.

Для расширения возможностей использования оксидных конденсаторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление. Это оказалось возможным при появлений совершенно новых конструктивных решений — четырехвыводных конструкций и плоской конструкции типа «книга», позволяющих их эксплуатацию на значительно более высоких частотах.

Импульсные конденсаторы используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, например в устройствах фотовспышек и др. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяют оксидно-электролитические алюминиевые конденсаторы с напряжением до 500 В.

Пусковые конденсаторы используются в асинхронных двигателях, в которых емкость включается только на момент пуска двигателя. При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Все это способствует повышению пускового момента, улучшает характеристики двигателя.

В связи с тем что пусковые конденсаторы включаются в сеть переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети. На практике используются пусковые конденсаторы емкостью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом.

В группу оксидных помехоподавляющих конденсатороввходят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы. Они так же, как и проходные конденсаторы других типов, выполняют роль фильтра нижних частот, но в отличие от них имеют гораздо большие значения емкостей, что дает возможность сдвигать частотную характеристику в область более низких частот.

Конденсаторы с газообразным диэлектриком. По выполняемой функции и характеру изменения емкости эти конденсаторы разделяются на постоянные и переменные. В качестве диэлектрика в них используется воздух, сжатый газ (азот, фреон, элегаз), вакуум. Особенностью газообразных диэлектриков являются малое значение тангенса угла диэлектрических потерь (до 10⁵) и высокая стабильность электрических параметров. Поэтому основной областью их применения является высоковольтная и высокочастотная аппаратура.

В радиоэлектронной аппаратуре из конденсаторов с газообразным диэлектриком наибольшее распространение получили вакуумные. По сравнению с воздушными они имеют значительно большие удельные емкости, меньшие потери в широком диапазоне частот, более высокую электрическую прочность и стабильность параметров при изменении окружающей среды. По сравнению с газонаполненными, требующими периодической подкачки газа из-за его утечки, вакуумные конденсаторы имеют более простую и легкую конструкцию, меньшие потери и лучшую температурную стабильность; они более устойчивы к вибрации, допускают более высокое значение реактивной мощности.

Вакуумные конденсаторы переменной емкости обладают малым значением момента вращения, а масса и габариты их значительно ниже по сравнению с воздушными конденсаторами. Коэффициент перекрытия по емкости вакуумных переменных конденсаторов может достигать 100 и. более.

Вакуумные конденсаторы применяются в передающих устройствах ДВ, СВ- и KB диапазонов на частотах до 30—80 МГц в качестве контурных, блокировочных, фильтровых и разделительных конденсаторов, используются также в качестве накопителей в импульсных искусственных линиях формирования и различного рода мощных высоковольтных высокочастотных установка.

Различные типы конденсаторов и их применение

Конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных тонким изолирующим слоем. Существуют различные типы конденсаторов , которые производятся во многих формах, стилях и материалах.

Коллекция различных типов конденсаторов

Понимание их основ поможет вам выбрать конденсатор для вашего приложения. Прежде чем перейти к каждому из них, давайте разберемся с основными видами использования конденсатора в цепи.

Конденсаторы широко используются в электрических и электронных схемах.

В электронных схемах используются конденсаторы малой емкости,
для соединения сигналов между каскадами усилителей.
в качестве компонентов электрических фильтров и настроенных цепей.
в составе систем электроснабжения сглаженного выпрямленного тока.
В электрических цепях используются конденсаторы большей емкости,
для хранения энергии в таких приложениях, как стробоскопы.
в составе некоторых типов электродвигателей (асинхронный двигатель).
для коррекции коэффициента мощности в системах распределения электроэнергии переменного тока

Стандартные конденсаторы имеют фиксированное значение емкости, но регулируемые конденсаторы часто используются в настраиваемых цепях.

Прочитайте, как накапливается заряд в конденсаторе.

Содержание

Типы конденсаторов

Теперь мы изучим различные типы конденсаторов и их классификацию. Также в этом разделе вы можете узнать, как эти конденсаторы получили свое название, которым мы их сейчас называем.

Обычно конденсаторы делятся на две общие группы:

Конденсаторы постоянной емкости
Переменные конденсаторы

Конденсаторы постоянной емкости — это конденсаторы с фиксированными значениями емкости.

В то время как Переменные конденсаторы имеют переменные (подстроечные) или регулируемые (настраиваемые) значения емкости.

Из них наиболее важной группой являются постоянные конденсаторы.

Основная классификация конденсатора

Важными типами постоянных конденсаторов являются:

Керамические конденсаторы
Пленочные и бумажные конденсаторы
Алюминиевые, танталовые и ниобиевые электролитические конденсаторы
Полимерные конденсаторы
Суперконденсатор
Серебряно-слюдяные, стеклянные, кремниевые, воздушные и вакуумные конденсаторы

Многие конденсаторы получили свои названия из-за используемого в них диэлектрика. Но это не относится ко всем конденсаторам, потому что некоторые старые электролитические конденсаторы названы по конструкции катода. Таким образом, наиболее часто используемые имена просто исторические.

Постоянные конденсаторы включают поляризованные и неполяризованные.

Керамические и пленочные конденсаторы являются примерами неполяризованных конденсаторов . Электролитические и суперконденсаторы входят в группу поляризованных конденсаторов .

Полная классификация постоянных конденсаторов показана на рисунке ниже.

Типы конденсаторов постоянной емкости

В дополнение к показанным выше типам конденсаторов, которые получили свое название в результате исторического развития, существует множество отдельных конденсаторов, названия которых основаны на их применении.

Конденсаторы, получившие свое название в зависимости от их применения, включают следующее:

Силовые конденсаторы,
Конденсаторы двигателя,
Конденсаторы промежуточного контура,
Подавляющие конденсаторы,
Разделительные аудиоконденсаторы,
Осветительные балластные конденсаторы,
Снабберные конденсаторы,
Соединительные, развязывающие или шунтирующие конденсаторы.

Часто для этих приложений используется более одного семейства конденсаторов, например. для подавления помех можно использовать керамические конденсаторы или пленочные конденсаторы.

Обзор различных типов конденсаторов

Как мы объяснили выше, существует множество различных типов конденсаторов, которые можно использовать. Если вы знаете основные характеристики каждого из них, вы легко сможете подобрать конденсатор для своего проекта.

Чтобы упростить вашу работу, ниже перечислены основные типы конденсаторов:

1. Керамический конденсатор

Керамический конденсатор — это тип конденсатора, который используется во многих приложениях, от аудио до радиочастот.

Керамический конденсатор

Значения керамического конденсатора варьируются от нескольких пикофарад до примерно 0,1 микрофарад . Типы керамических конденсаторов , безусловно, являются наиболее часто используемым типом конденсаторов , поскольку они дешевы и надежны, а их коэффициент потерь особенно низок, хотя это зависит от конкретного используемого диэлектрика.

Благодаря своим конструктивным особенностям эти конденсаторы широко используются как в выводном, так и в поверхностном исполнении.

2. Электролитический конденсатор

Электролитические конденсаторы представляют собой тип конденсатора, который0003 поляризованный .

Электролитические конденсаторы

Они способны обеспечивать высокие значения емкости – обычно более 1 мкФ . Эти конденсаторы наиболее широко используются в низкочастотных приложениях — источниках питания, развязках и аудиопривязках, поскольку они имеют ограничение по частоте около 100 кГц.

3. Танталовый конденсатор

Как и электролитические конденсаторы, танталовые конденсаторы также поляризованы и имеют очень высокую полярность.0004 уровень емкости для их объема.

Танталовый конденсатор
Однако этот тип конденсатора очень нетерпим к обратному смещению, часто взрываясь при воздействии напряжения.
Конденсаторы этого типа также не должны подвергаться высоким пульсирующим токам или напряжениям, превышающим их рабочее напряжение.
Они доступны как в выводном, так и в поверхностном исполнении.
4. Конденсатор из серебряной слюды
Конденсаторы из серебряной слюды не так широко используются в наши дни , но они по-прежнему предлагают очень высокий уровень стабильности, низкие потери и точность там, где пространство не является проблемой.
Конденсаторы из серебряной слюды
Они в основном используются для ВЧ-приложений , и их максимальное значение ограничено 1000 пФ или около того.
5. Полистироловый пленочный конденсатор
Полистирольные конденсаторы являются относительно дешевыми конденсаторами , но при необходимости предлагают конденсатор с жесткими допусками.
Конденсатор из полистироловой пленки
Они имеют трубчатую форму из-за того, что сэндвич пластина/диэлектрик скручены вместе, но это добавляет индуктивность, ограничивающую их частотную характеристику до нескольких сотен кГц.
Как правило, они доступны только в виде электронных компонентов с выводами.
6. Полиэфирный пленочный конденсатор
Полиэфирные пленочные конденсаторы используются там, где важна стоимость, поскольку они не обеспечивают высоких допусков.
Полиэфирный пленочный конденсатор
Многие полиэфирные пленочные конденсаторы имеют допуск 5% или 10% , что подходит для многих приложений. Как правило, они доступны только в виде электронных компонентов с выводами.
7. Металлизированный полиэфирный пленочный конденсатор
Конденсатор этого типа представляет собой тип конденсатора из полиэфирной пленки , в котором сама полиэфирная пленка металлизирована.
Конденсатор из металлизированной полиэфирной пленки
Преимущество использования этого процесса заключается в том, что, поскольку их электроды тонкие, весь конденсатор может содержаться в относительно небольшом корпусе.
Конденсаторы из металлизированной полиэфирной пленки, как правило, доступны только в виде электронных компонентов с выводами.
8. Поликарбонатный конденсатор
Конденсаторы из поликарбоната используются в приложениях, где надежность и производительность имеют решающее значение .
Конденсатор из поликарбоната
Позволяет нам изготавливать конденсаторы с высокими допусками. Эти конденсаторы будут сохранять свое значение емкости с течением времени.
Кроме того, они имеют низкий коэффициент рассеяния и остаются стабильными в широком диапазоне температур, многие из которых указаны в диапазоне от -55°C до +125°C.
Однако производство поликарбонатных диэлектриков прекращено и их производство в настоящее время очень ограничено.
9. Полипропиленовый конденсатор
Полипропиленовый конденсатор иногда используется, когда требуется тип конденсатора с более высоким допуском, чем конденсаторы из полиэстера.
Полипропиленовый конденсатор
Как следует из названия, в этом конденсаторе в качестве диэлектрика используется полипропиленовая пленка. Одним из преимуществ конденсатора является то, что его емкость очень мало меняется со временем и приложенным напряжением.
Этот тип конденсатора также используется для низких частот. Обычно с верхним пределом 100 кГц или около того. Как правило, они доступны только в виде электронных компонентов с выводами.
10. Стеклянные конденсаторы
Как видно из названия, в конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика используется стекло . Стеклянные конденсаторы вообще дороже .
Стеклянный конденсатор по размеру по сравнению с монетой.
Несмотря на высокую стоимость, эти конденсаторы обеспечивают очень высокий уровень производительности с точки зрения чрезвычайно низких потерь, высокой допустимой нагрузки по ВЧ-току, отсутствия пьезоэлектрических помех и других характеристик.
Благодаря этим характеристикам они идеально подходят для многих высокопроизводительных ВЧ-приложений.
11.
SuperCap
SuperCap также известен как суперконденсатор или ультраконденсатор .
SuperCap
Как следует из названия, эти конденсаторы имеют очень большие значения емкости , до нескольких тысяч фарад.
SuperCap находит применение для обеспечения резервного питания памяти, а также в автомобильных приложениях .
25 Типы конденсаторов и их применение (подробное объяснение)
Конденсаторы используются в различных электронных схемах и устройствах . В зависимости от области применения на рынке доступно различных типа конденсаторов . Следовательно, становится необходимым узнать о каждом типе конденсатора, прежде чем выбрать его. В этой статье мы обсудим самых популярных типа конденсаторов и их практическое применение .
Перечень различных типов конденсаторов
Конденсаторы постоянной емкости
Polarized
Unpolarized
Electrolytic capacitor
Tantalum electrolytic capacitors
Niobium electrolytic capacitors
Aluminum electrolytic capacitors
Wet Aluminum Electrolytic capacitors
Manganese dioxide Aluminum Electrolytic capacitors
Polymer Aluminum Electrolytic capacitors
Суперконденсаторы
Double layer capacitor
Pseudo – capacitor
Hybrid capacitor
Ceramic capacitor
Class 1 ceramic capacitor
Class 2 ceramic capacitor
Class 3 ceramic capacitor
Film Capacitors
Бумажный конденсатор
Слюдяной конденсатор
Многослойные слюдяные конденсаторы
Посеребренные слюдяные конденсаторы
Air Capacitors
Glass Capacitors
Variable Capacitor
Tuning capacitors
Trimmer Capacitors
Air Trimmer Capacitors
Ceramic Trimmer Capacitor
Table Of Contents
List of различные типы конденсаторов
Как классифицируются конденсаторы?
Классификация конденсаторов по структуре:
Классификация конденсаторов по поляризации:
Конденсаторы постоянной емкости
Конденсаторы поляризованные
Конденсаторы неполярные
Конденсаторы переменной емкости
Подстроечные конденсаторы
Типы конденсаторов
Конденсатор состоит из двух металлических пластин и изоляционного материала, известного как диэлектрик . В зависимости от типа диэлектрического материала и конструкции на рынке доступны различные типы конденсаторов.
Примечание: Конденсаторы отличаются размером и характеристиками . Например, некоторые конденсаторы, используемые в радиосхемах, маленькие и хрупкие. В то время как конденсаторы, встречающиеся в сглаживающих цепях, могут быть довольно большими.
Классификация конденсаторов по структуре:
Конденсаторы постоянной емкости
Конденсаторы переменной емкости
Подстроечные конденсаторы
Классификация конденсаторов по поляризации:
0017
Неполяризованный
Теперь давайте подробно рассмотрим различные типы конденсаторов.
Конденсаторы постоянной емкости
Конденсаторы постоянной емкости — это те конденсаторы, у которых значение емкости является фиксированным во время производства и не может быть изменено позже. Постоянные конденсаторы делятся на два типа:
Поляризованные
Неполяризованные
Полярные конденсаторы
Поляризованные конденсаторы представляют собой тип конденсаторов, которые имеют положительной и отрицательной полярности. В цепи может быть только соединение только в одном направлении . Конденсатор будет разрушен, если полярность (направление) будет изменена на противоположную. Эти конденсаторы используются для достижения высокой плотности емкости .
Эти конденсаторы используются в устройствах постоянного тока (постоянный ток).
Поляризованные конденсаторы подразделяются на два типа:
Электролитические конденсаторы
Суперконденсаторы
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы, у которых анод (положительная пластина) изготовлен из металла. А за счет анодирования создается оксидный слой. Этот оксидный слой действует как изолятор (диэлектрик конденсатора).
Электролит в виде твердого вещества, жидкости или геля, покрывающий поверхность этого оксидного слоя, действует как катод (отрицательная пластина) конденсатора. Это обеспечивает гораздо более высокую емкость на единицу объема.
Анодирование — это электрохимический процесс, при котором поверхность металла превращается в анодный оксид.
В зависимости от типа используемого металла и электролита электролитические конденсаторы подразделяются на следующие типы.
Конденсаторы электролитические алюминиевые – оксид алюминия (диэлектрик).
Конденсаторы электролитические танталовые — пятиокись тантала (диэлектрик).
Конденсаторы электролитические ниобиевые — пятиокись ниобия (диэлектрик).
Конденсаторы электролитические алюминиевые
Конденсаторы электролитические алюминиевые
Это поляризованные электролитические конденсаторы, анод (положительная пластина) которых изготовлен из чистой алюминиевой фольги с травленой поверхностью. Алюминий образует очень тонкий изолирующий слой оксида алюминия путем анодирования, который действует как диэлектрик конденсатора.
Твердый или нетвердый электролит покрывает шероховатую поверхность оксидного слоя, служащего катодом (-ве пластиной) конденсатора . Поскольку оксидный слой очень тонкий, можно достичь очень высокой емкости.
Алюминиевые электролитические конденсаторы делятся на три типа в зависимости от используемого электролита. Это:
Влажный алюминий Электролитические конденсаторы: нетвердые
Диоксид марганца Алюминий Электролитические конденсаторы: твердые
Полимер Алюминий Электролитические конденсаторы: твердые
Характеристики алюминиевых электролитических конденсаторов:
Доступен с высоким объемным КПД (от 0,1 микрофарад до 2,2 фарад)
Номинальное напряжение (от 2,5 В до 700 В)
Большой допуск (от +- 10% до +-20%)
Более высокое ESR (эффективное последовательное сопротивление), следовательно, рассеиваемая мощность также выше.
Срок службы меньше
Более высокий ток утечки, чем у керамических и пленочных конденсаторов
Применение алюминиевых электролитических конденсаторов:
Входные и выходные развязывающие конденсаторы для сглаживания и фильтрации в источниках питания переменного тока, а также в импульсных источниках питания как в DC/DC преобразователях.
Конденсаторы звена постоянного тока в преобразователях переменного тока в переменный для преобразователей частоты, частотных преобразователей, а также в источниках бесперебойного питания.
Корректирующий конденсатор для коррекции коэффициента мощности
Аккумулятор энергии для подушек безопасности, фотовспышек, устройств, гражданских детонаторов
Пусковые конденсаторы для двигателей переменного тока
Биполярные конденсаторы для передачи аудиосигнала
Импульсные конденсаторы для фотовспышек
2 Читать также 9 : Руководство для начинающих по конденсатору (символ, формула, работа)
Конденсаторы электролитические танталовые – пятиокись тантала (диэлектрик).
Танталовый электролитический конденсатор
В конденсаторе этого типа металлический тантал выступает в качестве анода , а тонкий оксид тантала создается поверх него, который действует как диэлектрик, окруженный проводящим катодом .
Танталовые конденсаторы доступны в виде выводов , а также в виде микросхем для поверхностного монтажа .
Характеристики танталовых электролитических конденсаторов:
Емкость доступна в диапазоне от от 10 нФ до 100 мФ .
Благодаря более высокой относительной диэлектрической проницаемости эти конденсаторы имеют более высокий объемный КПД, чем алюминиевые конденсаторы. (меньший размер)
Имеющиеся в продаже танталовые конденсаторы имеют номинальное напряжение (от 2 В до 500 В)
Имеют более высокий диапазон допустимых отклонений (от +-5% до +-20%)
Ниже ESR, чем алюминиевые конденсаторы, поэтому они могут выдерживать более высокие пульсирующие токи
Очень стабильны в диапазоне температур и надежны.
Увеличенный срок хранения
Очень чувствителен к полярности и скачкам напряжения. Следовательно, при его использовании требуется большая осторожность, иначе конденсатор может быть поврежден.
Применение танталовых электролитических конденсаторов:
Отбор и хранение цепей в медицинских устройствах.
Фильтрация блоков питания на материнских платах компьютеров и мобильных телефонов из-за их небольшого размера и долговременной стабильности, чаще всего в виде поверхностного монтажа.
Применение в военных целях, поскольку они не склонны к высыханию и изменению емкости со временем.
Аудиоусилители иногда используют танталовые конденсаторы, где стабильность является критическим фактором.
Конденсаторы электролитические ниобиевые – пятиокись ниобия (диэлектрик).
Конденсаторы электролитические ниобиевые
Конденсатор электролитический ниобиевый представляет собой поляризованный конденсатор, анод которого (положительная пластина) изготовлен из пассивированного металлического ниобия или монооксида ниобия , на котором изолирующий слой пятиокиси ниобия действует как диэлектрик ниобиевого конденсатора. Твердый электролит на поверхности оксидного слоя служит катодом или (отрицательной пластиной) конденсатора.
Примечание: Он доступен в чип-конденсаторах SMD (Surface Mount Chip) и используется вместо танталовых конденсаторов для определенных значений напряжения и емкости.
Производители устанавливают специальные правила проектирования схем для безопасной эксплуатации ниобиевых конденсаторов.
Характеристики ниобиевых электролитических конденсаторов
Объемный КПД немного ниже, чем у танталовых конденсаторов из-за меньшей плотности ниобия.
Более низкая стоимость и лучшая доступность, поскольку ниобиевая руда широко распространена в природе.
Высокотемпературный коэффициент
Обладает более низким максимальным номинальным напряжением
Применение ниобиевых электролитических конденсаторов
Потребительские товары, включая системы домашнего кинотеатра и игровые контроллеры
Промышленные объекты с улучшенными средствами безопасности, включая детекторы дыма и электронику безопасности
Автомобили, включая электронику кабины и телематику.
Самолет включает в себя бортовую развлекательную телематику, оборону
Суперконденсаторы Суперконденсатор
Суперконденсатор представляет собой электрохимический конденсатор, который имеет очень высокую плотность энергии по сравнению с обычным конденсатором (примерно в 100 раз больше). Он также известен как ультраконденсатор . Их емкость колеблется от ·100 Фарад до 5К Фарад. (Read more)
Types of supercapacitors
Double layer capacitor (stores charge electrostatically)
Pseudo–capacitor (store charge electrochemically)
Hybrid capacitor (store charge electrostatically and electrochemically)
Electrochemical capacitors состоят из двух электродов, разделенных ионопроницаемой мембраной (сепаратором), и электролита, электрически соединяющего оба электрода. При подаче напряжения ионы в электролите образуют двойные электрические слои, полярность которых противоположна полярности электрода.
Характеристики суперконденсаторов
В нем хранится большое количество энергии
. Он обладает высокой емкостью
. реверсивность
Имеет высокую эффективность цикла 95 % или более
Применение суперконденсаторов
Благодаря очень быстрой зарядке и разрядке он является отличным инструментом для рекуперативного торможения в транспортных средствах
Они используются в электромобилях (EV) для продления срока службы батарей .
Они обеспечивают импульсную мощность в транспортных средствах с частыми остановками (например, в автобусах и поездах).
Они используются для питания аварийных систем в самолетах.
Используется в пусковом механизме автомобилей
Используется для запуска дизельных двигателей подводных лодок и танков.
Используется в системе резервного питания ракет. Система ИБП
Используется в бытовой электронике, такой как стабилизатор напряжения
Примечание: Китай экспериментирует с новым типом электрического автобуса, который работает без линий электропередач , но вместо этого использует энергию, хранящуюся в больших суперконденсаторах . Эти конденсаторы быстро восполняются каждый раз, когда автобус останавливается на любой автобусной остановке, и полностью заряжаются на конечной остановке.
Суперконденсаторы функционально аналогичны поляризованным конденсаторам (на уровне схемы). Следовательно, его символ такой же, как у поляризованного конденсатора.
Неполяризованные конденсаторы
Неполяризованный конденсатор — это тип конденсатора, для которого не определена полярность. Может быть подключен к цепи любым способом. В основном они используются в схемы связи, развязки, обратной связи, компенсации и генерации.
Эти конденсаторы в основном используются в сетях переменного тока (переменного тока).
Неполяризованные конденсаторы подразделяются на три типа:
Керамические конденсаторы
Пленочные конденсаторы
Прочие конденсаторы
Рекомендуем прочитать: В чем разница между батареей и конденсатором? (Решено)
Керамический конденсатор Керамический конденсатор
Керамический конденсатор является одним из наиболее часто используемых конденсаторов. Это конденсатор с фиксированной емкостью, в котором керамика выступает в качестве диэлектрика. Он состоит из двух или более чередующихся слоев керамики и слоя металла , действующих в качестве электродов . Он доступен в форме свинца и в форме для поверхностного монтажа.
Керамические конденсаторы, особенно многослойные конденсаторы типа (MLCC) , являются наиболее производимыми и используемыми конденсаторами в электронике. MLCC состоит из чередование слоев металлического электрода и керамики в качестве диэлектрика. И из-за такого типа конструкции полученный конденсатор состоит из множества небольших конденсаторов, соединенных в параллельное соединение.
Многослойные керамические микросхемы-конденсаторы были движущей силой перехода электронных устройств от технологии сквозного монтажа к технологии поверхностного монтажа в 1980-х годах.
Керамические конденсаторы специальной формы и конструкции, используемые в качестве конденсаторов для подавления радиочастотных и электромагнитных помех , в качестве проходных конденсаторов, а в более крупных размерах — в качестве силовых конденсаторов для передатчиков.
В зависимости от диапазона рабочих температур, температурного дрейфа и допусков керамические конденсаторы делятся на три класса:
Класс 1
Класс 2
Класс 3
Керамический конденсатор класса 1
5
4
4
4 высокая стабильность и низкие потери для резонансных цепей
Это точные конденсаторы с температурной компенсацией
Они обеспечивают наиболее стабильное напряжение, температуру и частоту (в некоторой степени)
Имеют низкое значение допуска +- 5%
Имеют более низкий объемный КПД, поэтому доступны с низким значением емкости
Имеют более низкое ESR и ток утечки
Наиболее распространенными соединениями, используемыми в качестве диэлектриков, являются:
Титанат магния для положительного температурного коэффициента.
Титанат кальция для конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом.
Керамический конденсатор класса 2
Этот тип конденсатора обладает высокой диэлектрической проницаемостью, что обеспечивает лучшую объемную эффективность, чем конденсаторы класса 1.
Он имеет более низкую точность и стабильность для приложений сглаживания, байпаса, связи и развязки
Он демонстрирует нелинейный температурный коэффициент
Керамический конденсатор класса 3
Это конденсаторы с барьерным слоем или полупроводящие керамические конденсаторы которые имеют очень высокую диэлектрическую проницаемость (до 50000) и лучшую объемную эффективность, чем конденсаторы класса 2.
Обладает худшими электрическими характеристиками, включая более низкую точность и стабильность.
Диэлектрик характеризуется очень высоким нелинейным изменением емкости в температурном диапазоне.
Применение керамического конденсатора
Керамические конденсаторы используются в резонансном контуре передающих станций.
Мощные конденсаторы класса 2: высоковольтные источники питания лазеров, силовые автоматические выключатели, индукционные печи и т. д.
Из-за их неполярности и широкого диапазона емкостей, номинальных напряжений и размеров керамические конденсаторы также могут использоваться в качестве конденсаторов общего назначения.
В зависимости от применения MLCC, используемые в печатных платах (PCB), рассчитаны на напряжение от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.
Они используются для отделения компонентов переменного тока от компонентов постоянного и переменного тока и передачи только компонентов переменного тока, а не компонентов постоянного тока.
Они также используются для разделения, сглаживания и фильтрации.
Пленочные конденсаторы Пленочные конденсаторы
Пленочные конденсаторы состоят из пластиковой пленки в качестве диэлектрического материала. Существуют различные типы пленочных конденсаторов в зависимости от различных типов пленочных материалов
Полипропилен
Полиэстер
Полистирол
Конденсатор неполяризованный, он подходит для сигналов переменного тока и питания.
Характеристики пленочных конденсаторов:
Этот конденсатор имеет высокоточные значения емкости.
Пленочные конденсаторы имеют очень низкую среднюю частоту отказов, длительный срок хранения и длительный срок службы.
По сравнению с другими типами конденсаторов, пленочные конденсаторы могут изготавливаться с очень высокой точностью значений емкости и поддерживать такие значения в течение более длительного времени.
Он может выдерживать киловольтное напряжение и создавать невероятно мощные импульсы тока.
Области применения пленочных конденсаторов:
Пленочные конденсаторы могут использоваться в более традиционных приложениях, включая фильтры, аудиокроссоверы и конденсаторы, сглаживающие напряжение. Энергия может храниться в нем, а затем высвобождаться при необходимости в виде сильноточного импульса.
Пленочные конденсаторы имеют более низкие коэффициенты искажения, значения ESR и ESL. Поэтому это лучший выбор для высоковольтных и высокочастотных приложений.
Пленочные конденсаторы часто используются в схемах для фильтрации первого или второго порядка, высокочастотного обхода и высокочастотной фильтрации.
Он широко используется в различных отраслях промышленности, включая электронику, бытовую технику, телекоммуникации, электроэнергетику, электрифицированные поезда, гибридные автомобили, энергию ветра, солнечную энергию и многое другое.
Бумажный конденсатор Бумажный конденсатор
Это постоянный конденсатор, состоящий из двух металлических пластин с бумагой, выступающей в качестве диэлектрика.
Характеристики бумажных конденсаторов
Имеют большой ток утечки.
Тонкая диэлектрическая толщина бумажных конденсаторов (часто всего 6-20 мкм) и высокая прочность на растяжение позволяют сворачивать их в конденсаторы большой емкости и малого объема с емкостью 1–20Ф.
Высокое рабочее напряжение и широкий диапазон емкости.
Недостаточно термической и химической стабильности, что делает его склонным к старению.
Обычно рабочая температура колеблется от 85 до 100 градусов Цельсия.
Не подходит для использования в высокочастотных цепях из-за своей гигроскопичности и необходимости герметизации.
Низкие производственные затраты и простой метод.
В цепях постоянного и низкочастотного тока часто используются бумажные конденсаторы.
Прочие конденсаторы (в зависимости от используемого диэлектрика)
Слюдяной конденсатор
Слюдяной конденсатор
Конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется слюда, известны как слюдяные конденсаторы. Изготавливаются путем склеивания листов слюды с металлическим покрытием с обеих сторон. Листы слюды из 9Чаще используются мусковит 0003 и флогопит . Первый обладает лучшими электрическими характеристиками, а второй имеет большее тепловое сопротивление.
Существует две категории слюдяных конденсаторов:
Многослойные слюдяные конденсаторы
Посеребренные слюдяные конденсаторы
Характеристики слюдяных конденсаторов
Диапазон допусков для серебра ниже 1% Это намного лучше, чем у других конденсаторов.
Эти конденсаторы точны и стабильны, но поскольку в конструкции нет воздушного зазора, их емкость со временем будет немного колебаться.
Эти конденсаторы имеют низкие резистивные и индуктивные потери.
Их можно использовать на высоких частотах, поскольку их характеристики часто не зависят от частоты.
Конденсаторы из серебряной слюды дороги и громоздки.
Применение слюдяных конденсаторов
В силовых радиочастотных цепях, где стабильность имеет решающее значение, используются серебряно-слюдяные конденсаторы.
Эти конденсаторы используются в высокочастотных настраиваемых схемах, таких как генераторы и фильтры. Иногда их используют в демпферах.
Поскольку серебряно-слюдяные конденсаторы имеют высокое напряжение пробоя, они часто используются в высоковольтных устройствах.
Эти конденсаторы используются в устройствах высокой мощности, таких как радиопередатчики.
Эти конденсаторы используются в лазерах, радиолокаторах, космосе, резонансных схемах, цепях связи и т. д.
Воздушные конденсаторы
Воздушный переменный конденсатор
Воздух служит диэлектриком в воздушных конденсаторах. Простейшие воздушные конденсаторы имеют проводящие пластины с воздухом между ними. Они используются в приложениях настройки радио и настройке антенн . Другие области применения включают медицинские сканеры МРТ и сети согласования радиочастот для управления плазмой при нанесении проводящего материала на кремниевые пластины.
Примечание: Эти конденсаторы могут быть постоянными или переменными ; однако постоянные конденсаторы используются редко, потому что доступны другие конденсаторы с лучшими характеристиками.
Стеклянные конденсаторы
Стеклянные конденсаторы
Эти конденсаторы состоят из алюминиевых электродов со стеклянным диэлектриком .
Характеристики стеклянных конденсаторов
Температурный коэффициент низкий.
Эти конденсаторы бесшумны.
Они производят продукцию высокого качества с минимальными потерями.
Способны работать при высоких рабочих температурах.
Эти конденсаторы могут выдерживать большие высокочастотные токи.
Применение стеклянных конденсаторов
Используются в цепях, где требуются высокотемпературные зоны.
Используется для достижения высокой добротности.
В цепях с высокой мощностью.
Требуются схемы с жесткими допусками.
Переменные конденсаторы
Переменный конденсатор — это конденсатор, емкость которого можно изменять вручную или электрически. Обычно переменные конденсаторы состоят из два набора переплетенных металлических пластин, одна из которых фиксированная, а другая переменная . Эти конденсаторы имеют емкость от ·10 до 500 пФ.
Эти переменные резисторы имеют широкий спектр применения, включая согласование импеданса антенны , настройку LC-цепей в радиоприемниках и многое другое .
Существует две основные разновидности переменных конденсаторов:
Подстроечные конденсаторы
Подстроечные конденсаторы
Подстроечный конденсатор
Подстроечный конденсатор
Подстроечные конденсаторы используют корпус, состоящий из статора и ротора . Рама поддерживает как статор, так и слюдяной материал. Роторы вращаются с помощью вала, когда статор не используется.
Подстроечный конденсатор
Подстроечный конденсатор
Подстроечный конденсатор представляет собой переменный конденсатор небольшого размера. Они используются в устройствах, где значение емкости фиксируется при производстве и не требует ручной регулировки.
Но со временем из-за чередования других параметров схемы значение емкости конденсатора может измениться. В таком случае этот небольшой подстроечный конденсатор можно использовать для повторной калибровки схемы. Для регулировки емкости подстроечных конденсаторов требуется отвертка.