Конденсатор виды. Типы конденсаторов: характеристики и применение

Какие основные виды конденсаторов существуют. Чем отличаются керамические, электролитические, пленочные и другие конденсаторы. Как правильно выбрать конденсатор для конкретной задачи. Каковы преимущества и недостатки разных типов конденсаторов.

Основные виды конденсаторов

Конденсаторы являются одним из базовых компонентов электронных схем. Они используются для накопления электрического заряда, фильтрации сигналов, развязки цепей и многих других задач. Существует несколько основных типов конденсаторов, которые отличаются конструкцией и характеристиками:

• Керамические конденсаторы
• Электролитические конденсаторы
• Пленочные конденсаторы
• Танталовые конденсаторы
• Слюдяные конденсаторы
• Бумажные конденсаторы

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, определяющие области их применения. Рассмотрим особенности основных видов конденсаторов подробнее.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы являются одними из самых распространенных и универсальных. Их основные характеристики:

• Небольшие габариты
• Широкий диапазон емкостей (от единиц пФ до сотен мкФ)
• Низкая стоимость
• Хорошая стабильность параметров
• Возможность работы на высоких частотах

Керамические конденсаторы изготавливаются из керамического диэлектрика с нанесенными металлическими обкладками. Они бывают многослойными, что позволяет получить большую емкость при малых размерах.

Основные области применения керамических конденсаторов:

• Развязка цепей питания
• Фильтрация высокочастотных помех
• Формирование колебательных контуров
• Времязадающие цепи

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы отличаются большой удельной емкостью при относительно небольших размерах. Их особенности:

• Большие номиналы емкости (от единиц мкФ до десятков тысяч мкФ)
• Полярность (имеют положительный и отрицательный выводы)
• Высокий ток утечки
• Ограниченный срок службы
• Чувствительность к перегреву и перенапряжению

В электролитических конденсаторах используется жидкий или гелеобразный электролит, что позволяет получить большую емкость. Однако это накладывает ограничения на их применение.

Основные области использования электролитических конденсаторов:

• Фильтрация пульсаций в источниках питания
• Сглаживание напряжения
• Накопление энергии
• Развязка низкочастотных цепей

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы изготавливаются с использованием тонких полимерных пленок в качестве диэлектрика. Их характеристики:

• Широкий диапазон емкостей (от сотен пФ до десятков мкФ)
• Высокая стабильность параметров
• Малые потери на высоких частотах
• Высокое сопротивление изоляции
• Возможность работы при больших напряжениях

Пленочные конденсаторы отличаются надежностью и долговечностью. Они менее чувствительны к перегреву по сравнению с электролитическими.

Основные применения пленочных конденсаторов:

• Высокочастотные и импульсные схемы
• Прецизионные фильтры
• Развязка в аудиотехнике
• Снабберные цепи в силовой электронике

Как выбрать оптимальный тип конденсатора?

При выборе конденсатора для конкретной задачи следует учитывать несколько факторов:

1. Требуемая емкость
2. Рабочее напряжение
3. Частотный диапазон работы схемы
4. Допустимые габариты
5. Требования к стабильности параметров
6. Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)
7. Стоимость

Для большинства применений оптимальным выбором являются керамические конденсаторы благодаря их универсальности и низкой стоимости. Для фильтрации в источниках питания используются электролитические конденсаторы большой емкости. В высокочастотных и прецизионных схемах применяются пленочные конденсаторы.

Сравнение характеристик основных типов конденсаторов

Рассмотрим сравнительную таблицу параметров разных видов конденсаторов:

Тип	Диапазон емкостей	Рабочее напряжение	Частотный диапазон	Стабильность	Стоимость
Керамические	1 пФ — 100 мкФ	До 1000 В	До сотен МГц	Высокая	Низкая
Электролитические	0.1 мкФ — 100000 мкФ	До 500 В	До сотен кГц	Низкая	Средняя
Пленочные	100 пФ — 100 мкФ	До 2000 В	До десятков МГц	Очень высокая	Высокая

Как видно из таблицы, каждый тип конденсаторов имеет свои сильные и слабые стороны. Выбор оптимального варианта зависит от конкретных требований схемы.

Особенности применения разных типов конденсаторов

При использовании конденсаторов важно учитывать некоторые нюансы:

• Электролитические конденсаторы имеют полярность. При неправильном подключении они могут выйти из строя.
• Керамические конденсаторы могут иметь существенный разброс емкости в зависимости от приложенного напряжения (особенно высоковольтные типы).
• Пленочные конденсаторы чувствительны к механическим воздействиям, что может привести к изменению их параметров.
• Электролитические конденсаторы имеют ограниченный срок службы, который сокращается при повышенных температурах.
• Для ответственных применений рекомендуется использовать конденсаторы с запасом по напряжению.

Новые типы конденсаторов

Помимо традиционных видов конденсаторов появляются новые типы с улучшенными характеристиками:

• Суперконденсаторы (ионисторы) — обладают огромной емкостью при малых габаритах
• Полимерные конденсаторы — сочетают преимущества электролитических и пленочных типов
• Нанотрубчатые конденсаторы — перспективная технология для создания миниатюрных конденсаторов

Эти новые виды пока не получили широкого распространения из-за высокой стоимости, но имеют большой потенциал для будущего применения.

Заключение

Конденсаторы являются важнейшими компонентами электронных устройств. Правильный выбор типа конденсатора позволяет оптимизировать характеристики схемы и повысить ее надежность. Знание особенностей разных видов конденсаторов помогает разработчикам создавать эффективные и качественные электронные устройства.

Конденсаторы: виды, характеристики — презентация онлайн

Похожие презентации:

Конденсаторы. Обозначения и виды конденсаторов

Конденсаторы. Виды и свойства

Основные параметры и характеристики усилителей

Показатели и характеристики аналоговых электронных устройств

Осциллографы. Методы и средства измерения параметров электрических цепей

Частотные характеристики каскадов на биполярных транзисторах

Пассивные элементы электронных схем. Резисторы. (Лекция 3)

Конденсаторы. Виды конденсаторов

Частотні характеристики лінійних електричних кіл другого порядку. Частотні властивості послідовного коливального контуру

Конденсаторы, их виды и применение

1. Лекция 2. Конденсаторы

Цель лекции: виды; характеристики; R-C
цепи; дифференциальная цепь;
интегральная цепь; соединения
конденсаторов; полезные схемы;
переключатели.

2. Конденсатор

• Это двухполюсник с определенным
значением емкости, предназначенный для
накопления заряда и обладающий свойством
Q=CU.
вольт
кулон
фарада
обкладки
диэлектрик

3. Обозначения и виды конденсаторов

Постоянной емкости
Емкость измеряется в фарадах
Микро Ф
Пико Ф
Нано Ф
Поляризованный
Переменной емкости или подстроечный
Варикап

4. Некоторые применения

Фильтры напряжения.
В колебательных контурах.
В схемах динамической памяти.
В импульсных лазерах с оптической
накачкой.
• В фотовспышках.
• В цепях задержки и формирования
импульсов.

5. Основные параметры конденсатора

Емкость.
Точность.
Удельная емкость.
Плотность энергии.
Номинальное напряжение.
Полярность.
Паразитные параметры: саморазряд;
температурный коэффициент; пьезоэффект.
• Опасный параметр: взрывоопасность для
электролитических конденсаторов.

6. Конденсаторы

слюда
1 — 0.01
пФ
100-600 В Хорошая
точность.
Утечка
малая
Радио
частоты
керамика
0.5 – 100
пФ
100-600 В Хорошая
точность
Утечка
малая
Темпер
коэф.
полипроп 100 пФилен
50 мкФ
100-800 В Высокая
точность
Очень
малая
Универса
льные
стеклянн
ые
10 пФ1000мкФ
100-600 В Хорошая
точность
Очень
малая
Для длит.
Эксплуат.
электрол
итически
е
0.1мкФ1.6 Ф
3-600В
Очень
плохая
Очень
большая
Фильтры
источники
питания
200036000 В
низкая
Очень
малая
Передатч
ики
вакуумны 1 пФе
5000пФ

7. Параметры

• Удельная емкость – отношение емкости к
объему диэлектрика.
• Плотность энергии зависит от
конструктивного исполнения. Например
Конденсатор 12000 мкФ с максимальным
напряжением 450 В, массой 1.9 кГ, обладает
энергией 639 Дж на кг. Параметр важен для
устройств с мгновенным высвобождением
энергии как в пушке Гауса.

8. Параметры конденсатора

• ПОЛЯРНОСТЬ. Многие конденсаторы с
оксидным диэлектриком (электролитические)
функционируют только при корректной
полярности напряжения из-за химических
особенностей взаимодействия электролита с
диэлектриком. При обратной полярности
напряжения электролитические
конденсаторы обычно выходят из строя из-за
химического разрушения диэлектрика с
последующим увеличением тока, вскипанием
электролита внутри и, как следствие, с
вероятностью взрыва корпуса.

9. Параметры конденсатора

• Номинальное напряжение –
указывается в маркировке, при
эксплуатации конденсатора не должно
превышаться.
• ИНАЧЕ – электрический пробой и выход
из строя.

10. Параметры конденсатора

• Взрывы электролитических конденсаторов — довольно
распространённое явление. Основной причиной взрывов
является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве
случаев утечкой или повышением эквивалентного
последовательного сопротивления вследствие старения
(актуально для импульсных устройств). В современных
компьютерах перегрев конденсаторов — также очень частая
причина выхода их из строя, когда они стоят рядом с
источниками повышенного тепловыделения (радиаторы
охлаждения).

11. Параметры конденсаторов

• Многие керамические материалы,
используемые в качестве диэлектрика в
конденсаторах (например, титанат
бария) проявляют пьезоэффект —
способность генерировать напряжение
на обкладках при механических
деформациях. Пьезоэффект ведёт к
возникновению электрических помех,

12. Параметры конденсаторов

• Электрическое сопротивление
изоляции диэлектрика конденсатора,
поверхностные утечки Rd и
саморазряд.
• сопротивление утечки определяют
через постоянную
времени T саморазряда

13. ВАЖНАЯ ОСОБЕННОСТЬ

• Конденсатор более сложный компонент, чем
резистор. Ток проходящий через конденсатор
пропорционален скорости изменения
напряжения.
I C (dU / dt )
Например, если напряжение на конденсаторе изменится на 1 вольт
за 1 сек, то получим ток через конденсатор в 1 ампер.
Если подать ток 1 мА на конденсатор емкостью 1мкФ, то напряжение за
1 секунду возрастет на 1000 В. Используется для фотовспышек.

14. Последовательное соединение конденсаторов

или
При последовательном соединении конденсаторов заряды всех
конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они
поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах
они получаются только за счёт разделения зарядов, ранее
нейтрализовавших друг друга.
Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора,
входящего в батарею.

15. Параллельное соединение конденсаторов

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют
параллельно. При этом напряжение между обкладками всех
конденсаторов одинаково. Общая ёмкость
батареи параллельно соединённых конденсаторов равна
сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

16. RC цепи: изменения во времени напряжения и тока

• Рассмотрим простейшую RC цепь
I C (dU / dt )
При решении этого дифференциального уравнения получим решение:
t / RC
U Ae
Если конденсатор зарядить до напряжения
U, а затем разрядить на резистор R,
то можно получить график
RC – постоянная
времени цепи
t
1сек=1Ом1Ф

17.

Постоянная времени RC цепиI C (dU / dt ) (U вх U ) / R
и имеет решение
t / RC
U Uвх e

18. Установление равновесия

• При времени значительно большем чем
RC напряжение на выходе достигает
напряжения U вх.
• ПОЛЕЗНО ЗАПОМНИТЬ ПРАВИЛО:
• За время, равное пяти постоянным
времени, конденсатор заряжается или
разряжается на 99%.

19. Задержка цифрового сигнала RC цепью

0
.
7
RC
tz

20. Интегрирующая цепь

I C ( dU / dt ) (U вх U ) / R
при выполнении ууслови U U вх
С ( dU / dt ) U вх / R
или
1
U(t)
RC
t
U
0
Схема интегрирует входной
( t ) dt сигнал по времени!!!
вх

21. Интегрирование цифрового сигнала

22. Задержка цифрового сигнала RC цепью

0
.
7
RC
tz

23. Изменение формы прямоугольного сигнала конденсатором

Если вместо источника напряжения на конденсатор подать прямоугольный
Сигнал.

24. Дифференцирующая RC цепь

U c = U вх -U
I Cd (U вх U ) / dt
если сопротивление и емкость малы тт
dU/dt d Uвх / dt
С(d Uвх / dt ) U / R
или U(t) RC[d U
Это значит, что выходное напряжение
/ dt ] пропорционально скорости изменения
вх
входного сигнала

25.

Выделение фронта сигнала• Дифференцирующие цепи удобны для
выделения переднего и заднего фронта
импульсного сигнала.

26. Эквивалентная схема емкости

Эквивалентная схема реального конденсатора и некоторые формулы.
C0 — собственная ёмкость конденсатора;
Rd — сопротивление изоляции конденсатора;
Rs — эквивалентное последовательное сопротивление;
Li — эквивалентная последовательная индуктивность.
Rd
Rs
Ls
C0
Реальный конденсатор имеет более сложную систему зависимости тока
и напряжения. Эта зависимость определяется частотой сигнала и значением
реактивного сопротивления

27. Сглаживание пульсаций

28. Источник напряжения

29. Генератор пилообразного сигнала

• Схема использует постоянный ток для
заряда конденсатора. I=C (dU / dt). Или
U(t)=(I/C)t
Источник тока
Для RC цепи, но весьма похоже

30. Переключатели

• Применяются для коммутации линий
связи.
При переключении происходит фиксация положения контактов

31.

Конструктивное исполнение

32. Кнопки, клавиши клавиатуры

• Применяются для кратковременного
соединения источника сигнала с
приемником сигнала.

English     Русский Правила

Электрический конденсатор. Виды конденсаторов.

Много написано про конденсаторы, стоит ли добавлять еще пару тысяч слов к тем миллионам, что уже есть? Таки добавлю! Верю, что моё изложение принесёт пользу. Ведь оно будет сделано с учётом целей этого сайта. 

1. Что такое конденсатор
2. Как устроен
3. Как работает
4. Где используется
5. Виды конденсаторов

Что такое электрический конденсатор

Если говорить по-русски, то конденсатор можно обозвать «накопитель». Так даже понятнее. Тем более именно так переводится на наш язык это название. Стакан тоже можно обозвать конденсатором. Только он накапливает в себе жидкость. Или мешок. Да, мешок. Оказывается тоже накопитель. Накапливает в себе всё, что мы туда засунем. Причем тут электрический кондесатор? Он такой же как стакан или мешок, но только накапливает электрический заряд. 

Представь себе картину: по цепи проходит электрический ток, на его пути встречаются резисторы, проводники и, бац, возник конденсатор (стакан). Что случится? Как ты знаешь, ток — это поток электронов, а каждый электрон имеет электрический заряд. Таким образом, когда кто-то говорит, что по цепи проходит ток, ты предствляешь себе как по цепи бегут миллионы электронов. Именно вот эти самые электрончики, когда на их пути возникает конденсатор, и накапливаются. Чем больше запихнем в конденсатор электронов, тем больше будет его заряд. 

Возникает вопрос, а сколько можно таким образом накопить электронов, сколько влезет в конденсатор и когда он «наестся»? Давай выяснять. Очень часто для упрощенного объяснения простых электрических процессов используют сравнение с водой и трубами. Воспользуемся таким подходом тоже. 

Представь, трубу, по которой течет вода. На одном конце трубы насос, который с силой закачивает воду в эту трубу. Затем поперек трубы мысленно поставь резиновую мембрану. Что произойдёт? Мембрана станет растягиваться и напрягаться под действием силы давления воды в трубе (давление создаётся насосом). Она будет растягиваться, растягиваться, растягиваться и в итоге сила упругости мембраны либо уравновесит силу насоса и поток воды остановится, либо мембрана порвётся _{(Если так непонятно, то представь себе воздушный шарик, который лопнет, если его накачать слишком сильно)}! Тоже самое происходит и в электрических конденсаторах. Только там вместо мембраны используется электрическое поле, которое растёт по мере зарядки конденсатора и постепенно уравновешивает напряжение источника питания.

Таким образом, у конденсатора есть некоторый предельный заряд, который он может накопить и после превышения которого произойдёт пробой диэлектрика в конденсаторе он сломается и перестанет быть конденсатором. Самое время, видимо, рассказать как устроен конденсатор.

Как устроен электрический конденсатор

В школе тебе рассказывали, что конденсатор — это такая штуковина, которая состоит из двух пластин и пустоты между ними. Пластины эти называли обкладками конденсатора и к ним подключали проводки, чтобы подать напряжение на конденсатор. Так вот современные конденсаторы не сильно отличаются. Они все также имеют обкладки и между обкладками находится диэлектрик. Благодаря наличию диэлектрика улучшаются харктеристики конденсатора. Например, его ёмкость.

В современных конденсаторах используются разные виды диэлектриков _{(об этом ниже)}, которые запихиваются между обкладок конденсаторов самыми изощренными способами для достижения опредлённых характеристик.

Принцип работы 

Общий принцип работы достаточно прост: подали напряжение — заряд накопился. Физические процессы, которые при этом происходят сейчас тебя не сильно должны интересовать, но если захочешь, то можешь об этом прочитать в любой книге по физике в разделе электростатики. 

Конденсатор в цепи постоянного тока

Если поместить наш конденсатор в электрическую цепь (рис. ниже), включить последовательно с ним амперметр и подать в цепь постоянный ток, то стрелка амперметра кратковременно дёрнется, а затем замрет и будет показывать 0А — отсутствие тока в цепи. Что случилось? 

Будем считать, что до того, как был подан ток в цепь, конденсатор был пуст (разряжен), а когда подали ток, то он очень быстро стал заряжаться, а когда зарядился (эл. поле  между обкладками конденсатора уравновесило источник питания), то ток прекратился (здесь график заряда конденсатора).

Именно поэтому говорят, что конденсатор не пропускает постоянный ток. На самом деле пропускает, но очень короткое время, которое можно посчитать по формуле t = 3*R*C _{(Время зарядки конденсатора до объёма 95% от номинального. R- сопротивление цепи, C — ёмкость конденсатора)} Так конденсатор ведёт себя в цепи постоянного тока. Совсем иначе он себя ведёт в цепи переменного! 

Конденсатор в цепи переменного тока

Что такое переменный ток? Это когда электроны «бегут» сначала туда, потом назад. Т.е. направление их движения все время меняется. Тогда, если по цепи с конденсатором побежит переменный ток, то на каждой его обкладке будет скапливаться то «+» заряд, то «-«. Т.е. фактически будет протекать переменный ток. А это значит, что переменный ток «беспрепятственно» проходит через конденсатор.

Весь этот процесс можно смоделировать с помощью метода гидравлических аналогий. На картинке ниже аналог цепи переменного тока. Поршень толкает жидкость то вперёд, то назад. Это заставляет крутится крыльчатку вперёд-назад. Получается как бы переменный поток жидкости (читаем переменный ток). 

Давай теперь поместим между источником силы (поршнем) и крыльчаткой меодель конденсатора в виде мембраны и проанализируем, что изменится.

Похоже, что ничего не изменится. Как жидкость совершала колебательные движения, так она их и совершает, как из-за этого колебалась крыльчатка, так и будет колебаться. А значит наша мембрана не является препятствием для переменного потока. Также будет и для электронного конденсатора. 

Дело в том, что хоть электроны, которые бегут поцепи и не пересекают диэлектрик (мембрану) между обкладками конденсатора, но за пределами конденсатора их движение колебательное (туда-сюда), т. е. протекает переменный ток. Эх! 

Таким образом конденсатор пропускает переменный ток и задерживает постоянный. Это очень удобно, когда требуется убрать постоянную составляющую в сигнале, например, на выходе/входе аудиоусилителя или, когда требуется посмотреть только переменную часть сигнала (пульсации на выходе источника постоянного напряжения).

 

Реактивное сопротивление конденсатора

Конденсатор обладает сопротивлением! В принципе, это можно было предположить уже из того, что через него не проходит постоянный ток, как если бы это был резистор с оооочень большим сопротивлением.

Другое дело ток переменный — он проходит, но испытывает со стороны конденсатора сопротивление: 

f — частота, С — ёмкость конденсатора. Если внимательно посмотреть на формулу, то станет видно, что если ток постоянный, то f = 0 и тогда (да простят меня воинствующие математики!) X_c = бесконечность.И постоянного тока через конденсатор нет.

А вот сопротивление переменному току будет менять в зависимости от его частоты и ёмкости конденсатора. Чем больше частота тока и емкость конденсатора, тем меньше сопротивляется он этому току и наоборот. Чем быстрее меняется напряже-
напряжение, тем больше ток через конденсатор, этим и объясняется уменьшение Хс с ростом частоты.

Кстати, ещё одной особенность конденсатора заключается в том, что на нём не выделяется мощность, он не нагревается! Поэтому его иногда используют для гашения напряжения там, где резистор бы задымился. Например для понижения напряжения сети с 220В до 127В. И ещё:

Ток в конденсаторе пропорционален скорости приложенного к его выводам напряжения

Где используются конденсаторы

Да везде где требуются их свойства (не пропускать постоянный ток, умение накапливать электрическую энергию и менять свое сопротивление в зависимости от частоты), в фильтрах, в колебательных контурах, в умножителях напряжения и т.д. 

Какие бывают конденсаторы

Промышленность выпускает множество разных видов конденсаторов. Каждый из них обладает опредлёнными преимуществами и недостатками. У одних малый ток утечки, у других большая ёмкость, у третьих что-нибудь ещё.  В зависимости от этих показателей и выбирают конденсаторы.

Радиолюбители, особенно как мы — начинающие — особо не заморачиваются и ставят, что найдут. Тем не менее следует знать какие основные виды конденсаторов существуют в природе.

 

На картинке показано весьма условное разделение конденсаторов. Я его составил на свой вкус и нравится оно мне тем, что сразу понятно существуют ли переменные конденсаторы, какие бывают постоянные конденсаторы и какие диэлектрики используются в распространённых конденсаторах. В общем-то всё, что нужно радиолюбителю. 

Керамические конденсаторы

Обладают малым током утечки, малыми габаритами, малой индуктивность, способны работать на высоких частотах и в цепях постоянного, пульсирующего и переменного тока.

Выпускаются в широком диапазоне рабоичх напряжений и ёмкостей: от 2 до 20 000 пФ и в зависимости от исполнения выдерживают напряжение до 30кВ. Но чаще всего ты встретишь керамические конденсаторы с рабочим напряжением до 50В.

Слюдяные конденсаторы

Честно скажу не знаю выпускают ли их сейчас. Но раньше в таких конденсаторах в качестве диэлектрика использовалась слюда. А сам конденсатор состоял из пачки слюдяных, на каждой из которых с обеих сторон наносились обкладки, а потом такие платсинки собирались в «пакет» и запаковывались в корпус. 

Обычно они имели ёмкость от нескольких тысяч до десятков тысяч пикофорад и работали в диапазоне напряжений от 200 В до 1500 В.

Бумажные конденсаторы

Такие конденсаторы в качестве диэлектрика имеют конденсаторную бумагу, а в качестве обкладок — алюминиевые полоски. Длинные ленты алюминиевой фольги с проложенной между ними лентой бумаги сворачиваются в рулон и пакуются в корпус. Вот и весь фокус. 

Такие конденсаторы бывают ёмкостью от тысяч пикофорад до 30 микрофорад, и могут выдерживать напряжение от 160 до 1500 В.

Поговаривают, что сейчас они ценятся аудиофиалами. Не удивлен — у них и провода односторонней проводимости бывают…

Полиэстеровые конденсаторы

В принципе обычные кондесаторы с полиэстером в качестве диэлектрика. Разброс ёмкостей от 1 нФ до 15 мФ при рабочем напряжении от 50 В до 1500 В. 

Полипропиленовые конденсаторы

У конденсаторов этого типа есть два неоспоримых преимущества. Первое — можно их делать с очень маленьким допуском всего в 1%. Так что, если на таком написано 100 пФ, то значит его ёмкость 100 пФ +/- 1%. И второе — это то, что их рабочее напряжение может достигать до 3 кВ (а ёмкость от 100 пФ, до 10 мФ)

Электролитические кондесаторы

Эти конденсаторы отличаются от всех других тем, что их можно включать только цепь постоянного или пульсирующего тока. Они полярные. Имеют плюс и минус. Связано это с их конструкцией. И если такой конденсатор включить наоборот, то он скорее всего вздуется. А раньше они еще и весело, но небезопасно взрывались. Бывают электролитические конденсаторы алюминиевые и танталовые. 

Алюминиевые электролитические конденсаторы устроены почти как бумажные с той лишь разницей, что обкладками такого конденсатора являются бумажная и алюминиевые полосы. Бумага пропитана электролитом, а на алюминиевыую полосу нанесен тонкий слой окисла, который и выступает в роли диэлектрика. Если подать на такой конденсатор переменный ток или включить обратно полярностям вывода, то электролит закипает и конденсатор выходит из строя.

Танталовые отличаются от алюминиевых тем что: в качестве диэлектрика используется пентаоксид тантала, меют рабочее напряжение до 100 В, имеют малые габариты, меньшую паразитная индуктивность (что позволяет их использовать в высокочастотных цепях).

Электролитические конденсаторы обладают достаточно большой ёмкостью, благодаря чему их, к примеру, часто используют в выпрямительных цепях.

На этом наверно всё. За кадром остались конденсаторы с диэлектриком из полкарбоната, полистирола и наверно ещё многие другие виды. Но думаю, что это уже будет лишним. 

Продолжение следует…

Во второй части я планирую показать примеры типичного использования конденсаторов. Так что жми ctrl+D и добавляй mp16.ru к себе в закладки, что бы не потерять. 

Что еще почитать

• О резисторах для начинающих
• В чем разница между потенциометром и реостатом?

/blog/pro-kondensatoryi/ Что такое электрический конденсатор, для чего он нужен, как работает конденсатор, где он используется, какие виды конденсаторов бывают, — обо всем об этом читайте здесь. 2016-04-04 2016-11-24 виды конденсаторов, заряд и разряд конденсатора, электрический конденсатор, емкость, алюминиевый конденсатор, переменный конденсатор, керамический конденсатор, конденсатор к50, smd конденсатор, пленочный конденсатор, электролитический конденсатор

Fundamentals: Понимание характеристик типов конденсаторов для их правильного и безопасного использования

digikey

Конденсаторы — это устройства накопления энергии, необходимые как для аналоговых, так и для цифровых электронных схем. Они используются для синхронизации, создания и формирования сигналов, блокировки постоянного тока и соединения сигналов переменного тока, фильтрации и сглаживания и, конечно же, накопления энергии. Из-за широкого спектра применений появилось множество типов конденсаторов с использованием различных материалов пластин, изолирующих диэлектриков и физических форм. Каждый из этих типов конденсаторов предназначен для определенного диапазона приложений. Большое разнообразие вариантов означает, что может потребоваться время, чтобы просмотреть их все, чтобы найти оптимальный вариант конструкции с точки зрения рабочих характеристик, надежности, срока службы, стабильности и стоимости.
Необходимо знать характеристики каждого типа конденсатора, чтобы он был адекватно приспособлен для применения в предполагаемой цепи. Эти знания должны охватывать электрические, физические и экономические характеристики конденсаторов.
В этой статье будут описаны различные типы конденсаторов, их характеристики и основные критерии их выбора. Примеры Murata Electronics, KEMET, Cornell Dubilier Electronics, Panasonic Electronics Corporation и AVX Corporation будут использоваться для иллюстрации основных различий и атрибутов.

Что такое конденсатор?

Конденсатор представляет собой электронное устройство, накапливающее энергию во внутреннем электрическом поле. Это основной пассивный электронный компонент наряду с резисторами и катушками индуктивности. Все конденсаторы имеют одинаковую базовую структуру: две проводящие пластины, разделенные изолятором, называемым диэлектриком, который можно поляризовать при приложении электрического поля (рис. 1). Емкость пропорциональна площади пластины А и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами d.

Рисунок 1: Базовый конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных непроводящим диэлектриком, который накапливает энергию в виде поляризованных областей в электрическом поле между двумя пластинами. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)
Первым конденсатором была лейденская банка, разработанная в 1745 году.

Она представляла собой стеклянную банку, покрытую металлической фольгой с внутренней и внешней поверхностей, и первоначально использовалась для хранения статических электрических зарядов. Бенджамин Франклин использовал его, чтобы доказать, что молния — это электричество, что стало одним из первых зарегистрированных применений.
Емкость основного плоского конденсатора можно рассчитать по уравнению 1:
 Уравнение 1
Где:
Кл — емкость в фарадах
А — площадь пластины в квадратных метрах
d — расстояние между пластинами в метрах
ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала
ε равна относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, ε _r , умноженной на диэлектрическую проницаемость вакуума, ε ₀ . Относительная диэлектрическая проницаемость, ε _r, часто называют диэлектрической проницаемостью k.
Согласно уравнению 1 емкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости и площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Для увеличения емкости можно увеличить площадь пластин и уменьшить расстояние между ними. Поскольку относительная диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1, а относительная диэлектрическая проницаемость всех диэлектриков больше 1, вставка диэлектрика также увеличит емкость конденсатора. Конденсаторы обычно называют по типу используемого диэлектрического материала (таблица 1).

Таблица 1: Характеристики распространенных типов конденсаторов в зависимости от материала диэлектрика. (Источник таблицы: Digi-Key Electronics)

Несколько примечаний к записям столбца:

• Относительная диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая проницаемость конденсатора влияет на максимальное значение емкости, достижимое для данной площади пластины и толщина диэлектрика.
• Диэлектрическая прочность — это оценка сопротивления диэлектрика пробою под напряжением в зависимости от его толщины.
• Минимально достижимая толщина диэлектрика влияет на максимальную реализуемую емкость, а также на напряжение пробоя конденсатора.

Конструкция конденсатора

Конденсаторы доступны в различных конфигурациях физического монтажа, включая осевой, радиальный и поверхностный монтаж (рис. 2).

Рис. 2. Типы монтажа конденсатора или конфигурации включают осевой, радиальный и поверхностный монтаж. В настоящее время очень широко используется поверхностный монтаж. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Осевая конструкция основана на чередующихся слоях металлической и диэлектрической фольги или металлизированном с обеих сторон диэлектрике, свернутом в цилиндрическую форму. Соединения с токопроводящими пластинами могут осуществляться через вставной язычок или круглую токопроводящую торцевую заглушку.
Радиальный тип обычно состоит из чередующихся слоев металла и диэлектрика. Металлические слои соединяются на концах. Радиальные и осевые конфигурации предназначены для монтажа через отверстия. Конденсаторы для поверхностного монтажа
также используют чередующиеся проводящие и диэлектрические слои. Металлические слои на каждом конце соединяются припоем для поверхностного монтажа.

Модель схемы конденсатора

Модель схемы конденсатора включает три пассивных элемента схемы (рис. 3).

Рисунок 3: Модель цепи конденсатора состоит из емкостных, индуктивных и резистивных элементов. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Контурная модель конденсатора состоит из последовательно соединенных резистивных элементов, которые представляют собой омическое сопротивление проводящих элементов вместе с диэлектрическим сопротивлением. Это называется эквивалентным или эффективным последовательным сопротивлением (ESR).
Диэлектрические эффекты возникают, когда на конденсатор подаются сигналы переменного тока. Переменное напряжение заставляет поляризацию диэлектрика изменяться каждый цикл, вызывая внутренний нагрев. Нагрев диэлектрика является функцией материала и измеряется как коэффициент рассеяния диэлектрика. Коэффициент рассеяния (DF) является функцией емкости конденсатора и ESR и может быть рассчитан по уравнению 2:

Уравнение 2
Где:
X _C — емкостное реактивное сопротивление в омах (Ом)
ESR — эквивалентное последовательное сопротивление (в Ом).
Коэффициент рассеяния зависит от частоты из-за емкостного реактивного сопротивления и является безразмерным, часто выражается в процентах. Более низкий коэффициент рассеяния приводит к меньшему нагреву и, следовательно, к меньшим потерям.
Последовательно включен индуктивный элемент, называемый эффективной или эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL). Это представляет собой индукцию свинца и проводящего пути. Индуктивность и емкость, соединенные последовательно, вызывают последовательный резонанс. Ниже резонансной частоты серии устройство в основном проявляет емкостную характеристику, выше ее — более индуктивное. Эта последовательная индуктивность может быть проблематичной во многих высокочастотных приложениях. Поставщики минимизируют индуктивность, используя многослойную конструкцию, показанную в конфигурациях компонентов для радиального и поверхностного монтажа.
Параллельное сопротивление представляет собой сопротивление изоляции диэлектрика. Значения различных компонентов модели зависят от конфигурации конденсатора и материалов, выбранных для его изготовления.

керамические конденсаторы

В этих конденсаторах используется керамический диэлектрик. Существует два класса керамических конденсаторов: класс 1 и класс 2. Класс 1 основан на параэлектрической керамике, такой как диоксид титана. Керамические конденсаторы этого класса имеют высокий уровень стабильности, хороший температурный коэффициент емкости и малые потери. Благодаря присущей им точности они используются в генераторах, фильтрах и других радиочастотных устройствах.
В керамических конденсаторах класса 2 используется керамический диэлектрик на основе ферроэлектрических материалов, таких как титанат бария. Из-за высокой диэлектрической проницаемости этих материалов керамические конденсаторы класса 2 обладают более высокой емкостью на единицу объема, но имеют более низкую точность и стабильность, чем конденсаторы класса 1. Они используются для шунтирующих и соединительных устройств, в которых абсолютное значение пропускной способности не является критическим.
GCM1885C2A101JA16 от Murata Electronics является примером керамического конденсатора (рис. 4). Конденсатор класса 1 емкостью 100 пикофарад (пФ) имеет допуск 5 %, рассчитан на 100 вольт и поставляется в конфигурации для поверхностного монтажа. Этот конденсатор предназначен для использования в автомобилях при температуре от -55° до +125°C.

Рис. 4. GCM1885C2A101JA16 представляет собой керамический конденсатор для поверхностного монтажа класса 1 емкостью 100 пФ с допуском 5% и емкостью 100 В. (Источник изображения: Murata Electronics)

пленочные конденсаторы

В пленочных конденсаторах в качестве диэлектрика используется тонкая пластиковая пленка. Проводящие пластины могут быть выполнены в виде слоев фольги или двух тонких слоев металлизации, по одному на каждой стороне пластиковой пленки. Пластик, используемый для диэлектрика, определяет характеристики конденсаторов. Пленочные конденсаторы бывают разных видов:
Полипропилен (ПП): Обладают особенно хорошей переносимостью и стабильностью, низкими показателями ESR и ESL и высокой скоростью пробоя. Из-за температурных ограничений диэлектрика они доступны только в виде устройств с выводами. Конденсаторы PP находят применение в цепях, где встречается высокая мощность или высокое напряжение, таких как импульсные источники питания, балластные цепи, цепи высокочастотного разряда, а также в аудиосистемах, где их низкие ESR и ESL ценятся для целей производительности. целостность сигнала.
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) : Также называемые полиэфирными или майларовыми конденсаторами, эти конденсаторы являются наиболее объемно эффективными пленочными конденсаторами из-за их более высокой диэлектрической проницаемости. Как правило, они применяются в качестве радиальных направляющих устройств. Они используются для емкостных приложений общего назначения.
Полифениленсульфид (PPS): Эти конденсаторы изготавливаются только в виде устройств с металлизированной пленкой. Они обладают особенно хорошей температурной стабильностью и поэтому применяются в цепях, требующих хорошей стабильности частоты.
Примером пленочного конденсатора PPS является ECH-U1h201JX5 компании Panasonic Electronics Corporation. Устройство на 100 пФ имеет допуск 5%, рассчитано на 50 вольт и поставляется в конфигурации для поверхностного монтажа. Он имеет диапазон рабочих температур от -55° до 125°C и предназначен для общих электронных приложений.
Полиэтиленнафталат (PEN): Как и конденсаторы PPS, они доступны только в металлизированной пленочной конструкции. Они устойчивы к высоким температурам и доступны в конфигурации для поверхностного монтажа. Приложения ориентированы на те, которые требуют высоковольтных и высокотемпературных характеристик.
Конденсаторы из политетрафторэтилена (ПТФЭ) или тефлона характеризуются устойчивостью к высоким температурам и высоким напряжениям. Они изготавливаются как в металлическом, так и в листовом исполнении. Конденсаторы из ПТФЭ в основном находят применение, требующее воздействия высоких температур.

электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы отличаются высокими значениями емкости и высоким объемным КПД. Это достигается за счет использования жидкого электролита в качестве одной из его пластин. Алюминиевый электролитический конденсатор состоит из четырех отдельных слоев: катода из алюминиевой фольги; бумажный сепаратор, пропитанный электролитом; алюминиевый анод, химически обработанный для образования очень тонкого слоя оксида алюминия; и, наконец, еще один бумажный разделитель. Затем этот набор сворачивается и помещается в герметичную металлическую банку.
Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные устройства постоянного тока (DC), что означает, что приложенное напряжение должно быть приложено к указанным положительным и отрицательным клеммам. Неправильное подключение электролитического конденсатора может привести к взрыву, хотя в корпусах есть диафрагмы для сброса давления, чтобы уменьшить люфт и свести к минимуму возможность повреждения.
Основными преимуществами электролитического конденсатора являются высокие значения емкости, небольшие размеры и относительно низкая стоимость. Значения емкости имеют широкий диапазон допусков и относительно высокие токи утечки. Чаще всего электролитические конденсаторы применяются в качестве фильтрующих конденсаторов как в линейных, так и в импульсных источниках питания (рис. 5).

Рисунок 5: Примеры электролитических конденсаторов; все имеют емкость 10 микрофарад (мкФ). (Источник изображения: Kemet and AVX Corp.)

На рис. 5 слева направо ESK106M063AC3FA от Kemet представляет собой алюминиевый электролитический конденсатор с радиальными выводами, 10 мкФ, 20%, 63 В. Он может работать при температуре до 85°C и имеет срок службы 2000 часов. Он предназначен для электролитических применений общего назначения, включая операции фильтрации, развязки и байпаса.
Альтернативой алюминиевому электролитическому конденсатору является алюминиево-полимерный конденсатор, в котором жидкий электролит заменен твердым полимерным электролитом. Полимерный алюминиевый конденсатор имеет более низкое ESR, чем алюминиевый электролитический, и более длительный срок службы. Как и все электролитические конденсаторы, они поляризованы и находят применение в источниках питания в качестве фильтрующих и развязывающих конденсаторов.
El A758BG106M1EDAE070 от Kemet представляет собой 10 мкФ, 25 В, алюминиевый полимерный конденсатор с радиальными выводами, с увеличенным сроком службы и повышенной стабильностью в широком диапазоне температур. Он предназначен для промышленных и коммерческих приложений, таких как зарядные устройства для мобильных телефонов и медицинская электроника.
Танталовые конденсаторы представляют собой еще одну форму электролитических конденсаторов. В этом случае на танталовом листе химически формируется слой оксида тантала. Его объемная эффективность лучше, чем у алюминиевого электролита, но максимальные уровни напряжения обычно ниже. Танталовые конденсаторы имеют более низкое ESR и более высокую термостойкость, чем алюминиевые электролитические, а значит, они лучше выдерживают процесс пайки.
El T350E106K016AT от Kemet представляет собой 10 мкФ, 10%, 16 В, танталовый конденсатор с радиальными выводами. Он предлагает преимущества небольшого размера, низкой утечки и низкого коэффициента рассеяния для фильтрации, байпаса, связи по переменному току и приложений синхронизации.
Последний тип электролитического конденсатора – это электролитический оксид ниобия. Разработанный во время нехватки тантала, ниобиевый электролитический конденсатор заменяет тантал ниобием и пятиокисью ниобия в качестве электролита. Из-за более высокой диэлектрической проницаемости он предлагает меньший размер упаковки на единицу емкости.
Примером электролита на основе оксида ниобия является NOJB106M010RWJ от AVX Corp. Это конденсатор емкостью 10 мкФ, 20%, 10 вольт в конфигурации для поверхностного монтажа. Как и танталовый электролит, он используется для связи по переменному току, байпаса и фильтрации.

Слюдяные конденсаторы

Слюдяные конденсаторы (в основном серебряная слюда) характеризуются жестким допуском емкости (±1%), низким температурным коэффициентом емкости (обычно 50 ppm/°C), исключительно низким коэффициентом рассеяния и малым изменением емкости в зависимости от приложенное напряжение. Жесткий допуск и высокая стабильность делают их подходящими для радиочастотных цепей. Слюдяной диэлектрик покрыт с обеих сторон для обеспечения проводящих поверхностей. Слюда является стабильным минералом, который не взаимодействует с большинством распространенных электронных загрязнителей.
El MC12FD101J-F от Cornell Dubilier Electronics представляет собой слюдяной конденсатор емкостью 100 пФ, 5%, 500 вольт в конфигурации для поверхностного монтажа (рис. 6). Он используется в радиочастотных приложениях, таких как МРТ, мобильные радиостанции, усилители мощности и генераторы. Его температура рассчитана на работу в диапазоне от -55° до 125°C.

Рис. 6. Конденсатор MC12FD101J-F компании Cornell Dubilier Electronics представляет собой слюдяной конденсатор для поверхностного монтажа, предназначенный для радиочастотных приложений. (Источник изображения: Cornell Dubilier Electronics)

Заключение:

Конденсаторы являются важным компонентом в конструкции электроники. За прошедшие годы был разработан широкий спектр типов устройств с различными характеристиками, которые делают некоторые конденсаторные технологии особенно подходящими для конкретных приложений. Для проектировщиков получение хороших практических знаний о различных типах, конфигурациях и спецификациях является ценным усилием, чтобы обеспечить оптимальный выбор для данного приложения.
 

Просмотров сообщений: 1,068

Embedded Adventures — Учебные пособия — Типы конденсаторов

Конденсаторы можно найти практически во всех областях электроники, так как они используются для самых разных задач.

Некоторые конденсаторы используются для соединения, другие для разъединения, а третьи могут использоваться в фильтры, а некоторые могут использоваться для сглаживания напряжения питания. Некоторые конденсаторы предназначены для использования в низкочастотных цепях, в то время как другие предназначены для высокочастотных частотные цепи.

В дополнение к обычному использованию конденсаторов предназначенные для использования в схемотехнике, существуют также «паразитные» емкости. Это нежелательные паразитные емкости, которые обнаруживаются в почти любой тип компонента, такой как резисторы, транзисторы, микросхемы и даже индукторы. Как упоминалось в первой статье о конденсаторах, любые два проводника с изолирующим пространством между ними можно считать конденсатором. Даже два дорожки на печатной плате могут иметь небольшую емкость. Эти емкости однако обычно очень мала и обычно находится в диапазоне пикофарад (пФ), где 1 пикофарад = 1 микромикрофарад, и эти малые емкости будут только быть проблемой на очень высоких частотах.

В самом конденсаторе много нежелательных характеристики, препятствующие работе цепи. Например, многие типы потеряют значительную часть своей емкости на высоких частотах, что делает их непригодными для радиочастотных приложений. У некоторых видов паразитируют индуктивности, которые также замедляют работу цепи. емкость конденсатора также может изменять значение в зависимости от частоты цепи (Гц) и/или с температурой окружающей среды.

Многие виды очень чувствительны к температуре крайности.

Электролитические конденсаторы имеют тенденцию терять емкость как при повышении, так и при более низкие температуры за пределами их диапазона. В зависимости от диэлектрика материал, многие конденсаторы сгорают, если переменный ток подается в течение длительного времени. период с достаточно высокой амплитудой и частотой, даже если он работает в пределах указанные диапазоны.

Обычному любителю, вероятно, не придется знать все подробности о различных типах, так как они обычно используют только общие электролитические и керамические конденсаторы общего назначения, но иногда они могут нужен конденсатор с лучшей температурной стабильностью, например металлопленочный или полипропилен. Первое, на что следует обратить внимание при выборе конденсатора, это диапазон работы, поэтому можно найти конденсатор, который будет надежно работать в их цепь. Они также должны иметь некоторое представление о размере и форме конденсатор, что бы вписаться в их схему, и должен ли он быть осевым, с выводом, выходящим с каждого конца, как резистор, или радиальным, с обоими выводами выходит из одного конца.

При принятии решения о том, какой тип конденсатора использовать в цепи, важно учитывать различные преимущества и недостатки их рабочих параметров. Некоторые параметры, которые обычно учитываются: номинальная емкость (C), рабочее напряжение (WV), допуск (±%), Ток утечки, рабочий Температура (T), температурный коэффициент (TC), поляризация и эквивалент Последовательное сопротивление (ESR).

Емкость уже обсуждалась, и значения могут варьироваться от от 1 пФ в керамическом до примерно 1 фарад в электролитическом конденсаторе (или суперконденсаторе).

Рабочее напряжение — максимальное длительное напряжение постоянного или переменного тока. (среднеквадратичное значение), которое может безотказно прикладываться к конденсатору при работе в диапазон его температур. Как правило, рабочее напряжение напечатано на боковой стороне конденсатор относится к его рабочему напряжению постоянного тока. Рабочее напряжение может быть где угодно от 10В до 1000В, в зависимости от типа.

Ток утечки определяется сопротивлением изоляции как приложено напряжение, и это очень малый ток утечки, который протекает через диэлектрика или вокруг его краев. Более низкая диэлектрическая проницаемость означает более высокую изоляционное сопротивление. Полипропиленовые и полистирольные конденсаторы имеют низкую токи утечки и конденсаторы электролитического типа (танталовые и алюминиевые) имеют очень большие токи утечки.

Рабочая температура — это диапазон температур, при котором значение емкости может все еще оставаться в пределах допустимого уровня.

Температура Коэффициент — максимальное изменение емкости в определенном диапазоне температур. Температурный коэффициент конденсатора обычно выражается в частях на миллион на градус по Цельсию (частей на миллион/°C) или как процентное изменение в определенном диапазоне температуры.

Некоторые конденсаторы (конденсаторы класса 2) увеличивают свою емкость по мере температура повышается, и они имеют положительный температурный коэффициент (P). Некоторый конденсаторы уменьшают свою стоимость при повышении температуры, и они имеют отрицательный температурный коэффициент (N). Например «P150» означает +150 «N100» означает -100 частей на миллион/°C и т. д. Некоторые конденсаторы, такие как керамические, Слюда или полиэстер имеют маркировку «NPO», что означает Отрицательный-положительный-ноль, что соответствует нулевому температурному коэффициенту.

Поляризация обычно относится только к электролитическим или конденсаторы танталового типа. Они обычно поляризованы тем, что напряжение подключенный к клеммам конденсатора, должен иметь правильную полярность, т.е. положительное на положительное и отрицательное на отрицательное. Неправильная поляризация может вызвать оксидный слой внутри конденсатора разрушается. Поляризованные конденсаторы всегда имеют отрицательную клемму, отмеченную различными способами, в зависимости от типа.

Эквивалентное последовательное сопротивление — импеданс конденсатора по переменному току при использовании высоких частот и представляет собой сопротивление, измеренное между двумя выводами на определенной частоты и температуры.

Обычно только значение емкости, рабочее напряжение, а иногда допуск напечатан или закодирован на конденсаторе в Разнообразие способов. Если конденсатор поляризован, это также будет отмечено. Керамические, слюдяные и полиэфирные конденсаторы иногда имеют свою температуру. коэффициент, напечатанный на них, как описано выше.

Каждое семейство или тип конденсатора использует свой собственный уникальная система идентификации с какой-то схемой букв, цветовыми кодами, или числовые коды. После выбора определенного типа конденсатора (керамический, пленки, пластика или электролита и т. д.), схему кодирования типа можно использовать для выясните, что означает маркировка конденсатора.

Существуют четыре основные категории использования, которые общий для конденсаторов):

Конденсатор связи — Пропускает сигналы переменного тока из одной секции цепь к другой, блокируя любые компоненты постоянного тока.

Развязка конденсатор — Удаляет любой переменный ток сигналы, которые могут находиться в точке смещения постоянного тока или шине питания.

Сглаживающий конденсатор — Принципиально то же, что и развязывающий конденсатор, но обычно используется только в сочетании с источником питания.

Времязадающий конденсатор — Используется с резистором и/или катушкой индуктивности в резонансный или зависимый от времени контур. Конденсатор обеспечит элемент необходим для фильтрации, генерации, настройки схемы и т. д. Времязадающий конденсатор может также использоваться для цепей синхронизации, где время, необходимое для зарядки и разряд определяет работу схемы.

Вынос списка обеспечивает более подробную объяснение наиболее распространенных типов конденсаторов:

Керамические конденсаторы

  Керамический дисковый конденсатор используется там, где недорогая, небольшая, точная емкость требуется при хорошей температуре стабильность. Керамические типы обычно очень хорошо работают на высоких частотах. имеют очень низкий коэффициент потерь. Они изготавливаются путем нанесения две стороны небольшого фарфорового или керамического диска с серебром, а затем сочетаются во многих слоях. Иногда для очень низких частот используется один керамический диск. емкость. Керамические диэлектрики обычно не имеют такого высокого уровня емкости на единицу объема, как некоторые типов, что приводит к более низким значениям емкости. Керамический конденсаторы используются в основном для развязки или обхода высокочастотных сигналов К земле, приземляться. Они не так часто используются для других приложений, потому что они демонстрируют большие нелинейные изменения емкости в зависимости от температуры.

 Есть разнообразие типов диэлектриков для керамических конденсаторов, наиболее распространенные формы:

COG: Этот тип имеет низкие значения емкости, но обеспечивает высокий уровень стабильности. из-за низкой диэлектрической проницаемости.

X7R:   Имеет более высокие значения емкости, так как имеет диэлектрическая проницаемость намного выше, чем у COG, но с меньшей стабильностью.

Z5U:  Используется для еще более высоких значений емкость, но имеет более низкую стабильность, чем COG или X7R.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы являются наиболее популярным типом для значений больше примерно 1 микрофарад, имеющих один из самых высоких уровней емкость для заданного объема.

Это тип обычно использует алюминиевую фольгу в качестве материала пластины, хотя другие типы здесь также используется фольга.

Очень тонкий слой оксида выращивают электрохимически или с помощью анодирования процесс на одной из пластин из фольги для формирования диэлектрика. Этот фильм менее толщиной менее десяти микрон, и позволяет изготавливать конденсаторы с большой значение емкости в малом корпусе. Полужидкий раствор электролита или лист бумаги, пропитанный электролитом, помещают между двумя фольгами, а затем они наматываются друг на друга и помещаются в банку.

Есть также является типом «протравленной фольги», который отличается от типа простой фольги, только что описанного в что оксид алюминия на анодной и катодной фольгах химически травится до увеличить площадь поверхности и диэлектрическую проницаемость. Фольгированные электролитические конденсаторы с травлением обычно используются в цепях связи, блокировки постоянного тока и обходных цепях, в то время как простые фольгированные лучше подходят в качестве сглаживающих конденсаторов в источниках питания.

Электролитические конденсаторы поляризованы, и если их подключить с обратным напряжением, то приведет к разрушению тонкого оксидного слоя и повреждению устройства. Из-за тонкий слой, рабочее напряжение намного ниже, чем у других типов конденсаторы, поэтому здесь также следует соблюдать осторожность.

диапазон допуска для электролитических конденсаторов довольно велик и составляет около 20%. Они плохо работают на высоких частотах и ​​ограничены примерно 100 кГц максимум. Типичные значения емкости алюминиевого электролитического конденсатора диапазон от 1 мкФ до 47 000 мкФ.

Танталовые конденсаторы

Тантал конденсаторы аналогичны электролитическим конденсаторам, , но вместо использования пленки оксида на алюминии используют пленку оксида на тантале.

Использование оксида тантала в качестве диэлектрика обеспечивает гораздо меньшую утечку токи и лучшую стабильность емкости.

Он также обеспечивает гораздо более высокий уровень емкость на единицу объема, чем у электролита. Этот тип конденсатора также поляризованы, а положительный вывод — положительный вывод обычно идентифицируется знаком полярности. Их рабочее напряжение намного меньше, чем электролитический, и он может варьироваться от одного вольта до максимум 35 вольт. Тантал конденсаторы больше подходят для использования в блокировочных, шунтирующих, развязка, фильтрация и синхронизация приложений, чем электролитические конденсаторы.

Типичные значения емкости находятся в диапазоне от 47 нФ до 470 мкФ.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы являются наиболее доступными из всех типов конденсаторов, состоящая из большого количества разные типы с основным отличием между ними являющиеся диэлектрическими свойствами. Несколько типов пленочных конденсаторов перечислены как следует, с поликарбонатом, Наиболее распространены полиэстер и полистирол:

Поликарбонат — Это чаще всего выбирается из-за температурной стабильности. Эти конденсаторы имеют очень высокое сопротивление изоляции, низкий температурный коэффициент и умеренная уровни диэлектрических потерь, которые могут увеличиваться с увеличением частоты.

Полиэстер – Эти конденсаторы также имеют очень высокое сопротивление изоляции и умеренные уровни диэлектрические потери, которые могут увеличиваться с частотой, но допуск обычно примерно от 5% до 10%. Полиэфирные пленочные конденсаторы используются там, где недорогая среда емкость требуется при умеренно высоком напряжении с умеренно хорошим температурная стабильность и толерантность.

Полистирол – Эти имеют хорошую температурную стабильность, низкую устойчивость и низкие потери, но, как правило, громоздкий. Недостатки включают относительно высокую индуктивность, стоимость и восприимчивость. к очищающим растворителям. Они в основном используются там, где требуется небольшая емкость. и в настроенных схемах (генераторы и фильтры), где стабильность частоты важный.

Полипропилен — Имеют очень высокая устойчивость (1%), очень низкие диэлектрические потери и почти полное отсутствие изменений емкость в диапазоне частот. Полипропилен конденсаторы используются в основном в приложениях силовой электроники.

Конденсаторы пленочного типа обычно доступны в диапазонах емкости от 5 пФ до 100 мкФ в зависимости от Фактический тип конденсатора и его номинальное напряжение.

Обычно они неполярные. Они, как правило, используются для различных назначения как конденсатор общего назначения, хотя их высокая частота производительность обычно не так хороша, как у керамических типов.

Основное преимущество пленочных конденсаторов по сравнению с бумажно-пленочными типов заключается в том, что они хорошо работают в условиях высокой температуры, имеют меньшие допуски, очень долгий срок службы и высокая надежность. Типы бумаги используются редко из-за восприимчивость к влаге, непредсказуемая переносимость и сложность изготовления по сравнению с современными пластмассовыми диэлектрическими типами.

Конденсаторы из серебряной слюды

Конденсаторы из серебряной слюды используют слюду в качестве диэлектрика и имеют серебряные пластины. Их изготавливают путем напыления серебряных электродов непосредственно на к пленочному диэлектрику из слюды. Для достижения требуемой емкости несколько используются слои.

Хорошо работают на высоких частотах и ​​имеют высокий температурный коэффициент. Они идеально подходят для таких применений, как фильтры, резонансные схемы и ВЧ-генераторы, хотя они и дороги. Из-за это , они используются гораздо меньше в настоящее время, как керамическая и некоторые пластиковые пленки типы конденсаторов были разработаны с очень хорошим уровнем производительности, конденсаторы из серебряной слюды используются гораздо реже, чем раньше.