Конденсаторы какие бывают. Конденсаторы: виды, устройство, применение и принцип работы

Что такое конденсатор и как он работает. Какие бывают виды конденсаторов. Из чего состоит конденсатор. Где применяются конденсаторы. Как выбрать подходящий конденсатор.

Что такое конденсатор и принцип его работы

Конденсатор — это пассивный электронный компонент, который способен накапливать и хранить электрический заряд. Простейший конденсатор состоит из двух проводящих пластин (обкладок), разделенных диэлектриком (изолятором).

Принцип работы конденсатора основан на явлении электростатической индукции. При подключении напряжения к обкладкам конденсатора на них накапливаются противоположные по знаку электрические заряды. Чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними, тем больше заряда может накопить конденсатор.

Основная характеристика конденсатора — электрическая емкость, которая измеряется в фарадах (Ф). Емкость показывает, какой заряд накапливается на обкладках при подаче определенного напряжения.

Основные виды конденсаторов

Существует множество разновидностей конденсаторов, различающихся по конструкции и применяемым материалам. Рассмотрим основные виды:

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы используют в качестве диэлектрика специальную керамику. Их основные преимущества:

• Компактные размеры
• Высокая удельная емкость
• Стабильность характеристик
• Низкая стоимость

Керамические конденсаторы широко применяются в высокочастотных цепях, фильтрах, блоках питания. Емкость обычно от единиц пФ до единиц мкФ.

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах одной из обкладок служит электролит. Их особенности:

• Большая удельная емкость
• Полярность (важно соблюдать при подключении)
• Относительно высокие токи утечки

Электролитические конденсаторы применяют в цепях фильтрации, развязки, в импульсных источниках питания. Емкость от единиц мкФ до десятков тысяч мкФ.

Пленочные конденсаторы

В пленочных конденсаторах диэлектриком служит полимерная пленка. Их достоинства:

• Низкие диэлектрические потери
• Высокая стабильность
• Возможность работы на высоких напряжениях

Пленочные конденсаторы используют в высоковольтных цепях, фильтрах, цепях коррекции. Типичная емкость от долей нФ до единиц мкФ.

Устройство и конструкция конденсаторов

Несмотря на разнообразие видов, все конденсаторы имеют схожую базовую конструкцию:

1. Две проводящие обкладки (электроды) из металлической фольги, пленки или пластин
2. Диэлектрик между обкладками (керамика, оксидная пленка, полимер и т.д.)
3. Выводы для подключения
4. Защитный корпус (не всегда)

Для увеличения емкости применяют различные технологии:

• Многослойная конструкция с чередованием слоев электродов и диэлектрика
• Скручивание электродов и диэлектрика в рулон
• Использование пористых материалов с большой площадью поверхности

Основные параметры конденсаторов

При выборе конденсатора учитывают следующие ключевые характеристики:

• Номинальная емкость — основной параметр, измеряется в фарадах
• Рабочее напряжение — максимально допустимое напряжение
• Допуск емкости — отклонение фактической емкости от номинала
• Температурный коэффициент емкости — изменение емкости при нагреве
• Тангенс угла потерь — характеризует диэлектрические потери
• Максимальный импульсный ток — пиковый ток разряда

Применение конденсаторов в электронике

Благодаря способности накапливать заряд, конденсаторы выполняют множество важных функций в электронных устройствах:

• Накопление энергии и сглаживание пульсаций в источниках питания
• Разделение постоянной и переменной составляющих сигнала
• Частотная фильтрация в аналоговых и цифровых схемах
• Создание резонансных контуров
• Генерация импульсов и колебаний
• Запуск электродвигателей

Без конденсаторов невозможна работа большинства современных электронных устройств — от бытовой техники до сложного промышленного оборудования.

Как выбрать подходящий конденсатор

При выборе конденсатора для конкретной схемы необходимо учитывать:

1. Требуемую емкость и допуск
2. Рабочее напряжение схемы
3. Частотный диапазон работы
4. Температурные условия эксплуатации
5. Допустимые размеры и способ монтажа
6. Стоимость и доступность компонента

Для ответственных применений рекомендуется выбирать конденсаторы с запасом по напряжению и емкости. Также важно учитывать особенности разных типов конденсаторов.

Особенности эксплуатации конденсаторов

При работе с конденсаторами следует соблюдать некоторые правила:

• Не превышать максимальное рабочее напряжение
• Соблюдать полярность для полярных конденсаторов
• Учитывать изменение параметров при нагреве
• Не допускать механических повреждений
• Разряжать высоковольтные конденсаторы перед работой с ними

При соблюдении правил эксплуатации современные конденсаторы способны работать долгие годы без ухудшения характеристик.

Перспективы развития конденсаторов

Основные направления совершенствования конденсаторов:

• Увеличение удельной емкости
• Снижение внутреннего сопротивления
• Повышение рабочих напряжений и токов
• Улучшение температурной стабильности
• Миниатюризация размеров

Активно развиваются суперконденсаторы, сочетающие высокую емкость и малое внутреннее сопротивление. Они находят применение в системах накопления энергии, электротранспорте.

Конденсаторы остаются одним из важнейших компонентов современной электроники. Их совершенствование открывает новые возможности для создания более эффективных и компактных устройств.

Виды конденсаторов, их устройство и применение

✅ Дата публикации: 26.01.2021 | 📒 Советы мастеру | 🕵 Комментариев нет

Виды конденсаторов

Содержание статьи:

• 1 Классификация конденсаторов
  • 1.1 Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах
  • 1.2 Что нужно знать про полярность конденсаторов
• 2 Конструктивные особенности конденсаторов

Пожалуй, невозможно найти таких устройств, в конструкции которых не было бы конденсаторов. Несмотря на простое и незамысловатое устройство, конденсаторы играют важную роль в электрической схеме.

Конденсатор состоит из обкладок в виде пластин, которые накапливают электрический заряд. Друг от друга обкладки изолирует диэлектрик, материалы и состав которого во многом влияют на свойства и характеристики конденсаторов.

Конденсаторы классифицируются по многим параметрам, среди которых можно выделить два основных, это емкость и полярность. В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, что такое конденсатор, какие виды конденсаторов бывают, про устройство и применение конденсаторов в радиоэлектронике.

Классификация конденсаторов

Конденсаторы бывают различных видов, с переменной и постоянной емкостью, изолированные и неизолированные, навесного типа и с защелкивающимися выводами. Основная характеристика всех конденсаторов — это емкость и способы её изменения.

По типу емкости конденсаторы бывают:

• Постоянными и переменными. В постоянных конденсаторах нет возможности изменять емкость, в переменных есть. Для этого в конструкции конденсаторов предусмотрена регулировка положения обкладок, посредством которых и изменяется конденсаторная емкость.
• Нелинейные и подстроечные конденсаторы. Нелинейные конденсаторы могут менять свою емкость в зависимости от воздействия температуры. Ярким примером таких конденсаторов являются вариконды и термоконденсаторы.

Также конденсаторы классифицируются и по способу монтажа. Бывают конденсаторы навесного типа, для установки на печатные платы, с винтовыми выводами и другие.

Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах

Как уже упоминалось выше, между обкладками конденсатора располагается диэлектрик, материалы изготовления которого во многом влияют на свойства конденсатора. Так, например, основным изолятором в низкочастотных конденсаторах служит органическая плёнка.

В конденсаторах постоянного тока в качестве диэлектрика используется бумага и политетрафторэтилен, а также другие, комбинированные материалы.

Что нужно знать про полярность конденсаторов

Есть неполярные конденсаторы, которые могут быть включены в схему без соблюдения полярности, а есть наоборот, такие конденсаторы, где нужно строго соблюдать полярность. В первую очередь это электролитические конденсаторы или как их еще часто называют, оксидные конденсаторы.

При подключении электролитических конденсаторов очень важно придерживаться полярности. При несоблюдении этого правила конденсатор может вздуться, а его корпус разорвёт на части.

Конструктивные особенности конденсаторов

Воздушные конденсаторы — широко применяются в радиоприёмниках и радиостанциях. В качестве изолятора в них используется воздух. Такие конденсаторы хорошо работают на высоких частотах.

Керамические конденсаторы — имеют широкий интервал диэлектрической проницаемости. В свою очередь это позволило заключить в небольшой керамический корпус большие значения конденсаторных емкостей.

Пленочные конденсаторы — способны выдерживать большие токи, но имеют сравнительно небольшую емкость. Пленочные конденсаторы одни из самых стойких конденсаторов к электрическому пробою.

Полимерные конденсаторы — малое сопротивление и высокий импульсный ток, а также постоянный температурный коэффициент, позволили широко использовать полимерные конденсаторы в импульсных источниках и многих других устройствах.

Электролитические конденсаторы — один из самых распространённых видов конденсаторов. Все электролитические конденсаторы являются поляризованными, то есть, при их подключении важно соблюдать правильную полярность.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Виды электрических конденсаторов и их назначение

В этом материале мы очень подробно поговорим про конденсаторы, расскажем, зачем они нужны, каких видов бывают и многое другое. По своей сути это довольно простое устройство, но при этом сегодня без них трудно представить наш мир: конденсаторы встречаются повсеместно. В этой статье не будет схем и подробного разбора, а также глубокой теории — все это интересно лишь узкому кругу специалистов. Тут мы попробуем простым языком и не слишком длинно рассказать все, что нужно знать про конденсаторы.

Что такое и зачем нужен

Электрический конденсатор это двухполюсник который применяется для накопления заряда и его последующей отдачи. Каждый конденсатор имеет определенную емкость, разумеется, ничего общего с емкостью аккумуляторов она не имеет. Если говорить про электронные схемы, то конденсатор является вторым по распространенности после резисторов. Конденсаторы бывают постоянной или переменной емкости, бывают разных типов и из разных материалов, но об этом мы еще поговорим ниже. То есть, основная задача конденсатора это сперва накапливать электроэнергию, после чего отдавать её. Также стоит отметить, что конденсаторы относят к пассивным электронным компонентам.

Конденсаторы выполняют сразу ряд задач, благодаря чему они и используются так широко. Например, поддержание разницы потенциалов. Есть электронные компоненты, которые крайне чувствительны к падению напряжения, некоторые из них просто прекратят работу, либо перезапустятся, что крайне нежелательно во многих случаях. Если просадка напряжения происходит на короткий промежуток времени, то её компенсирует конденсатор, отдав накопленную энергию. Он не может заменить источник бесперебойного питания, емкость конденсатора значительно меньше, впрочем, тут есть разные варианты. Также конденсаторы выполняют роль фильтра низких и высоких частот. Кстати, не стоит думать, что типичный конденсатор это маленькое устройство, которое видели большинство людей. Они бывают очень большими и весят десятки, а то и сотни килограмм.

Характеристики конденсатора

Вне зависимости от типа и устройства, у каждого конденсатора есть набор характеристик. По своей сути это очень простые устройства, поэтому и параметров у них довольно мало. Стоит отметить, что есть не только обычные характеристики, но и так называемые паразитные, которые оказывают негативное влияние на их работу. Когда конденсатор подбирают под конкретную сферу использования, учитывают все характеристики. В рамках этой статьи мы поговорим только про основные, а такие как тангенс угла диэлектрических потерь или диэлектрическую абсорбцию рассматривать не будем. Напоминаем, что в нашей статье мы стараемся говорить простыми словами и коротко.

Емкость конденсатора

Емкость является главным параметром конденсатора, тут можно увидеть аналогию с аккумуляторами, правда единица измерения тут другая и называется фарад, ампер-часы тут не используются. Кстати, один фарад (фарадей) это примерно 26,8 А*ч. Емкость большинства конденсаторов измеряется в микрофарадах или пикофарадах. Впрочем, есть отдельные конденсаторы, которые имеют емкость в десятки фарад, то есть, этот показатель у них в десятки раз больше, чем у обычных аккумуляторов. Правда, такие конденсаторы имеют ограниченную сферу применения и зачастую изготавливаются под заказ, под конкретное оборудование, где требуется такая емкость.

Если нужно большая емкость, то здесь могут соединить параллельно несколько конденсаторов. Тут есть нюансы, которые мы рассматривать не будем, но этот способ используется довольно часто. Также к емкости можно отнести удельную емкость. Это отношение собственно емкости к массе или объему конденсатору, такой же показатель есть и у аккумуляторов. Максимальная удельная емкость есть у тех конденсаторов, которые имеют минимальную толщину диэлектрика, но для таких повышается вероятность пробоя, что является проблемой. Про пробой мы еще поговорим ниже.

Номинальное напряжение

Стандартный показатель для всех электрических устройств. В случае конденсатора номинальное напряжение это максимально допустимое значение. В указанных пределах конденсатор будет работать нормально и сохранит свою работоспособность. Если же напряжение будет выше, то конденсатор может выйти из строя. Вероятность этого зависит от уровня превышения, а также времени. Но сама по себе эта характеристика достаточно простая, тут выбирают исходя из фактического напряжения, которое будет проходить через конденсатор, возможно делают это с небольшим запасом.

Вероятность взрыва

Да, есть и такой параметр, так как вероятность взрыва конденсатора не такая уж и маленькая, это вообще достаточно распространенное явление. О причинах можно рассказывать долго, но главной является повышенная температура, из-за которой происходит перегрев конденсатора и его взрыв. Но не стоит думать, что это именно опасный взрыв, нет, все не так. В современных конденсаторах устанавливают предохранительный клапан (актуально для устройств с большой емкости), либо делаю специальную верхнюю крышку, в небольших моделях. В компьютерах да и вообще в быту можно увидеть последний вариант. Многие видели вздутую верхнюю крышку конденсатора. Это не говорит о том, что он уже вышел из строя, но говорит о том, что скоро это произойдет. Ну а если крышка разорвана, то конденсатор нужно менять.

В старых моделях подобное было не предусмотрено, поэтому при взрыве от них могли отлетать осколки. И скорость их была такая, что они могли представлять опасность для здоровья человека. Убить не могли (если говорить про небольшие конденсаторы), но нанести травмы — вполне. Также стоит отметить, что есть разные типы конденсаторов и в них вероятность взрыва, как и его опасность — разная. Например, есть танталовые конденсаторы, которые состоят из тантала и двуокиси марганца. И эти два вещества, перемешанные вместе, при определенных условиях инициируют химическую реакцию, что приводит к взрыву конденсатора. Но, повторимся, современные устройства, которые широко используются в быту и т.д. не представляют опасности.

Это основные характеристики конденсаторов, как мы писали выше, про дополнительные и второстепенные в рамках данной статьи мы рассказывать не будем. Далее поговорим о различных видах конденсаторов, которые сегодня применяются наиболее широко. Про совсем специфические, которые применяются весьма ограниченно, мы рассказывать не будем.

Виды конденсаторов

Конструкция конденсатора может быть разной, как и материалы из которого он изготовлен. Разумеется, от этого зависят и его свойства с характеристиками, поэтому и существуют разные виды. В простейшем виде конденсатор представляет собой два электрода (называются обкладками), которые имеют форму пластин. Они разделены диэлектриком, на практике слоев диэлектрика может быть много, да и сами электроды могут быть многослойными или в виде лент. Современные конденсаторы довольно сильно отличаются от самых первых, не только по своей конструкции, но и по используемым в них материалам.

Металлобумажные

Металлобумажные конденсаторы являются разновидностью бумажных. В них в качестве диэлектрика выступает бумага. Но не обычная, а специальная, предназначенная именно для конденсаторов. Обкладки делают из фольги. Этот вид используется в цепях как высокой, так и низкой частоты. Главный минус бумажного конденсатора это его низкая прочность, поэтому сегодня они хоть и не вышли из употребления, но используются все реже. А вот металлобумажный является его более продвинутой разновидностью. Тут вместо фольг напыляют металл на бумажный диэлектрик и все это помещено в механический корпус, который предотвращает случайное повреждение всей конструкции. У металлобумажных конденсаторов неплохая удельная емкость, они герметичные, при этом они недорогие и довольно универсальные. Используются они довольно широко, хотя и не повсеместно, свои минусы у них есть.

Керамические

Выглядят как керамические круги на металлических ножках, либо имеют форму похожую на круг, подобные конденсаторы видели многие. Могут быть как в виде одной пластины, так и целой пачки. Электроды, которые из металла, напыляют на керамические пластины и крепят с выводами конденсатора. Свойства этого типа напрямую зависят от вида керамики, которая используются. Главное различие это электрическая проницаемость, которая может варьироваться в очень большом диапазоне. Основная особенность керамических конденсаторов это высокая емкость при небольшом размере, при этом они способы работать с любой поляризацией и не обладают высокими утечками. Из-за компактности их часто применяют в небольших устройствах. Цена на керамические конденсаторы выше, чем на большинство других типов.

Электролитические

Здесь в качестве диэлектрика выступает оксид металла, который образовывается электрохимическим способом на одной обложке, которая сделана из того же металла. В качестве второй обложки выступает электролит (отсюда и название), который может быть как жидким, так и сухим. Подавляющее большинство электролитических конденсаторов являются поляризованными, поэтому они могут работать исключительно с соблюдением полярности. Если она перепутана, то это вызовет химическую реакцию, которая необратима, то есть, конденсатор выйдет из строя. Более того, в ходе этого процесса начнет выделяться газ, а это может привести уже к взрыву. Впрочем, как мы писали выше, в современных устройствах в конструкции предусмотрена такая вероятность и в низ газ просто выйдет без особых последствий. Но сам конденсатор придется менять. Разновидностью этого типа являются ионисторы, которые также могут называть «суперконденсаторы» — их емкость может быть несколько тысяч фарад. Электролитические конденсаторы в свою очередь разделяются на несколько подтипов о которых мы расскажем ниже.

Танталовые

Танталовые конденсаторы это одна из разновидностей электролитических. Название от того, что электрод сделан из тантала. Именно про них мы уже упоминали выше, когда рассказывали про взрывоопасность конденсаторов. В любом случае, это их недостаток, но вместе с тем у них есть и ряд достоинств: они устойчивы к внешним воздействиям, ток утечки у них низкий, размер очень компактный из-за высокой удельной емкости. Именно это объясняет использование танталовых конденсаторов не смотря на их потенциальную опасность. Но, повторимся, современные не являются опасными.

Алюминиевые

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют довольно большую емкость, но нормально работать могут только на малых частотах, что ограничивает сферу их применения. Для положительного электрода здесь используют алюминий, а в качестве диэлектрика выступает триоксид алюминия. Это еще одна разновидность электролитических конденсаторов, о которых мы рассказывали выше. У них высокое соотношение емкости и к размеру, это довольно распространенный тип сегодня.

Пленочные

Этот вид также можно отнести к современным, в качестве диэлектрика тут выступает пленка из различных видов пластика, отсюда и название. Электроды либо напыляют на пленку (более дорогой способ производства), либо делают в виде фольги, которая спрессовывается с пленкой. Применяются довольно широко, у них есть как свои плюсы, так и минусы, которые в большей степени зависят от типа пластика. Например, если это полистирол, то максимальная температура эксплуатации не может превышать +70 градусов по Цельсию, тогда как другие виды пластика способны выдерживать до +120-130 градусов. Некоторые типы устойчивы к пробою и имеют другие свойства. В целом же пленочные конденсаторы характеризуются низким током утечки, но имеют они небольшую емкость по сравнению с другими типами конденсаторов. Тем не менее, некоторые их свойства делают пленочные конденсаторы весьма распространенными в некоторых областях.

Это наиболее распространенные типы конденсаторов, хотя есть и другие. Например, полимерные, которые сегодня постепенно вытесняют электролитические. Или воздушные, где диэлектриком является воздух, но сегодня они применяются очень редко.

Классификация конденсаторов

Разумеется, конденсаторы классифицируются не только по видам, которые обусловлены используемыми материалами и особенностями конструкции, но и по другим параметрам. Про это можно рассказывать очень долго, но в рамках этой статье мы коротко расскажем про другие способы классификации. Это имеет прямое отношение к выбору подходящего варианта. Хотя в этом материале мы и не рассказываем, как выбрать конденсатор, но, тем не менее, после прочтения этой статьи определенные выводы вы сделаете. Ну а если уж мы коснулись вопроса выбора, то в подавляющем большинстве случаев такого вопроса вообще нет. Просто потому, что взамен вышедшего из строя конденсатора нужно просто купить аналогичный и ничего выдумывать тут не нужно. Но вернемся к их классификации.

Конденсаторы классифицируют по изменению емкости, где выделяют постоянной и переменной емкости. Первые никак не меняют этот показатель, вторые меняют его при воздействии различных факторов, например, температуры. Конденсаторы переменной емкости также разделяют на нелинейные и подстроечные. Конденсаторы иногда разделяют по назначению, хотя эта классификация фактически не используется и значения не имеет. Но их можно разделить на две группы: общего и специального назначения. Первая предназначена для широкого применения, вторая для использования в особых условиях эксплуатации. Специальные конденсаторы зачастую разрабатывают и производят под заказ, хотя и здесь есть серийные изделия.

Конденсаторы классифицируют также по типу монтажа, где выделяют навесные, с защелкивающимися выводами, винтовыми выводами и для печатной установки. Способ монтажа зависит от устройства, где будет использоваться конденсатор. Например, если это винтовой вывод, то здесь предусмотрена резьба для соединения, подобные конденсаторы используют с радиаторами. Также их разделяют по способу защиты, это не то, о чем мы писали выше, когда рассказывали про взрывоопасность, это про условия эксплуатации. Тут есть незащищенные конденсаторы, которые предназначены для обычных условий, есть защищенные, которые не боятся высокой влажности. Они могут быть неизолированными или изолированными, также отдельно выделяют уплотненные, корпус которых заполнен разными материалами, а также герметичные, которые, соответственно, полностью герметичны. Также их разделяют по форме, но она в большей степени зависит от вида. Впрочем, некоторые виды конденсаторов могут быть любой формы, чаще всего используется цилиндрическая или плоская, но есть и сферические.

Это основная информация, которую нужно знать про конденсаторы. Конечно, мы про многое не рассказали, но если попытаться написать про все, статья будет очень длинной. Хотя сам по себе конденсатор это довольно простое устройство, но с их фактическим использованием связано очень много нюансов, рассказать про которые в одной статье попросту невозможно. Ну а если вы хотели найти здесь ответ на вопрос, какой конденсатор выбрать взамен вышедшего из строя, то он очень простой. Просто покупайте аналогичный по форме, виду, характеристикам. Это не тот случай, когда нужно что-то изобретать, особенно в том случае, если вы мало что в этом понимаете. Подключение конденсатора не является очень сложной задачей, хотя тут есть моменты, которые нужно знать. Но об этом поговорим в другой статье.

Как работают конденсаторы. Все, что вам нужно знать

Почти во всех электрических цепях есть хотя бы один конденсатор. Вместе с катушками индуктивности и резисторами конденсаторы составляют три основных компонента, очень полезных в электронике.

Знание принципа устройства конденсаторов и их работы поможет вам ориентироваться в электронике в целом.

Прочтите, чтобы узнать больше о конденсаторах.

 

Содержание

Что такое конденсаторы?

 

Рис. 1. Конденсаторы и микросхемы

 

Конденсатор представляет собой электрический компонент, используемый для хранения энергии в виде электрического заряда.

Типы практичных конденсаторов могут сильно различаться. Однако все конденсаторы содержат как минимум две пластины конденсатора (электрические проводники). Изолятор (диэлектрик) разделяет электрические пластины конденсатора.

Единица измерения емкости в системе СИ измеряет заряд конденсатора.

Строительство конденсации

Рисунок 2: Конденсаторы в пластингах

Обычно плиты по коньянкам должны быть проводящими пластинами и изготовленными из материалов, таких как Tantalum и Aluminum. С другой стороны, диэлектрический материал конденсатора может быть изоляционным стеклом, пластиком, керамикой или бумагой.

Основной функцией диэлектрического материала является обеспечение изоляции между пластинами конденсатора. Таким образом, он препятствует прохождению постоянного тока.

Функциональность конденсатора, емкость, измеряется в фарадах. Эффективная емкость прямо пропорциональна площади поверхности электрических пластин. Он также пропорционален диэлектрической проницаемости ε используемого изоляционного материала.

Следовательно, чем ближе расположены электрические пластины, тем выше емкость.

Имея в виду эту информацию, давайте копнем глубже, чтобы узнать о различных типах конденсаторов и методиках их использования.

Различные типы конденсаторов и их методы использования

Рисунок 3: Ремонт электроники

AIR

. конденсаторные пластины. Обычно воздушные конденсаторы имеют относительно небольшую емкость от 100 пФ до 1 нФ.

Из-за того, что воздух является диэлектрическим материалом, воздушный конденсатор представляет собой конденсатор большего размера для увеличения уровней емкости. Таким образом, его неблагоприятно использовать в большинстве электрических цепей. Воздушные конденсаторы распространены в схемах настройки радио.

 

Майлар

 

Это специальный конденсатор с уникальными характеристиками по сравнению с электролитическими и другими конденсаторами, такими как конденсаторы из пластиковой пленки. Конденсаторы из майлара могут выдерживать большие значения перепада напряжения в небольшом корпусе.

Более того, конденсаторы обладают высокой устойчивостью к внешним факторам, таким как влага. Часто производители используют конденсаторы майлара в схемах таймеров, таких как счетчики, будильники и часы.

 

Как работают конденсаторы— Стекло

 

Конденсатор со стеклянной пленкой, как правило, твердотельный, и обычно работает в диапазоне от 10 до 1000 пФ. Большинство стеклянных конденсаторов дороги; следовательно, они используются в прибыльных устройствах. Стеклянные конденсаторы подходят для высоковольтных приложений.

 

Как работают конденсаторы — Керамика

 

Исторически керамика была одним из первых изоляционных материалов, которые использовались в производстве конденсаторов.

Из-за таких факторов, как размер, электрические характеристики и паразитные емкостные эффекты, керамические конденсаторы имеют несколько геометрий. Примеры включают конденсаторы с барьерным слоем и керамические трубчатые конденсаторы.

Керамические конденсаторы подразделяются на два основных типа; керамические дисковые конденсаторы (CDC) и многослойные керамические конденсаторы (MLCC).

Производители используют технологию поверхностного монтажа для производства многослойных керамических конденсаторов. MLCC обычно меньше по размеру, что делает их удобными для использования в большинстве электронных схем.

MLCC обычно имеют емкость от 1 нФ до 1 мкФ. в некоторых случаях это значение может достигать 100 мкФ.

Кроме того, производители покрывают керамический диск серебряной пленкой с обеих сторон для получения CDC. Этот метод покрытия помогает уменьшить потери емкости CDC.

В результате паразитных эффектов, таких как индуктивность и сопротивление, керамические конденсаторы обеспечивают высокочастотную характеристику. Вы можете найти большинство керамических конденсаторов в высокочастотных цепях, таких как рентгеновские аппараты, аппараты МРТ и антенны.

Керамический конденсатор является распространенным типом конденсатора, который используется в различных схемах по всему миру.

Как работают конденсаторы- Суперкапациторы

Рисунок 4: Плата

Они являются потенциалами с электрохимическими уровнями по сравнению с потенциалами. Производители могут классифицировать суперконденсаторы среди электролитических конденсаторов. В качестве альтернативы они описывают их как перезаряжаемые батареи, известные как ультраконденсаторы.

 

Как работает конденсатор？

 

Следовательно, металл электрически нейтрален.

Электрический ток (постоянный или переменный) протекает при подключении любого потока мощности к электрическим пластинам. Электроны движутся от батареи через положительную металлическую пластину к отрицательному металлическому проводу. Положительная пластина действует как положительная клемма, а отрицательная клемма действует как отрицательная клемма.

Диэлектрик между пластинами предотвращает прохождение электронов через конденсатор и их накопление на электрических приемниках.

Когда электроны насыщают электронные проводники, батарея теряет электрическую энергию, чтобы вставить больше электроники в конденсатор. Уже перемещенные электроны отталкивают новые. Поэтому конденсатор приобретает полный заряд.

Положительная пластина приобретает суммарный отрицательный заряд, а отрицательная пластина приобретает такой же положительный заряд. Следовательно, конденсатор имеет электрическое поле, удерживающее выступы на проводящих пластинах.

Примеры применения конденсаторов

Рис. 6: конденсаторы в электронном компоненте

ИСПРАВЛЕНИЯ (Шатра). ПРИМЕР. микросхема и источник питания.

Фильтруют помехи на выходе источников питания, например пульсации напряжения. Всякий раз, когда что-то прерывает подачу питания, шунтирующие конденсаторы обеспечивают подачу питания, следовательно, обход источника питания.

Конденсатор действует как источник питания при отключении основного источника питания. Это также полезно в случаях, когда есть потеря мощности.

 

Как работают конденсаторы — Фильтрация сигналов

 

Конденсаторы используют свои определенные периоды отклика, чтобы блокировать низкочастотные сигналы, но пропускают высокие частоты.

В радиоприемниках конденсаторы помогают отсеивать нежелательные частоты, кроме того, конденсаторы фильтруют частоты в низкочастотных динамиках.

 

Как работают конденсаторы. Конденсаторы для хранения электроэнергии

 

Хранение электроэнергии — еще одно важное применение конденсаторов. Конденсатор хранит относительно меньше энергии, чем небольшая батарея. Однако они служат значительно дольше и быстрее отдают электроэнергию. Следовательно, конденсаторы подходят для использования в цепях, требующих большого выброса энергии.

 

Заключение

 

Понимание состава конденсатора имеет ключевое значение для понимания режима его работы. Мы изложили все критические аспекты этих устройств.

Надеемся, что мы решили все вопросы, которые у вас возникали по поводу этих устройств. Если нет, не беспокойтесь. Вы можете связаться с нами в любое время, и мы ответим на все ваши вопросы.

 

 

Конденсаторы — Компоненты УЗО

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это электронное устройство, которое накапливает 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. Напряжение, подаваемое на пластины, создает электрическое поле на диэлектрике, которое заставляет пластины накапливать заряд. Заряд остается после отключения источника напряжения, что позволяет сохранять энергию до тех пор, пока конденсатор не разрядится (позволяя накопленной энергии выполнять работу).

Что такое емкость?

Емкость — это количество заряда, которое может накапливаться при заданном напряжении электрическим компонентом, называемым конденсатором.

Какие факторы влияют на емкость?

Размер проводящих пластин и диэлектрическая проницаемость изолирующего диэлектрического материала определяют емкость.

Как оцениваются конденсаторы? И почему это важно?

Конденсаторы оцениваются по емкости, рабочему напряжению, допуску, току утечки, рабочей температуре, эквивалентному последовательному сопротивлению и т. д.

На что влияет емкость?

Чем больше емкость конденсатора, тем дольше он заряжается и разряжается. Это означает, что для нарастания напряжения (зарядки) или падения (разрядки) требуется больше времени. Это делает емкость полезной для фильтрации небольших изменений напряжения, которые длятся лишь короткий промежуток времени, то есть высокочастотных переходных процессов.

Что такое паразитная емкость и почему она важна в электронных схемах?

Между любыми двумя проводящими материалами существует непреднамеренная (паразитная) емкость – чем ближе расстояние и размер, тем больше значение. Это необходимо учитывать при проектировании схемы, поскольку это может повлиять на скорость ее работы. Например, большой транзистор может обеспечить более быстрое переключение, но его больший размер означает, что между его выводами существует большая паразитная емкость, и это может снизить скорость цепи, управляющей им.

Конденсаторная схема, модель

Модель цепи конденсатора состоит из емкостных, индуктивных и резистивных элементов.

Модель цепи конденсатора состоит из последовательного резистивного элемента, представляющего омическое сопротивление проводящих элементов вместе с диэлектрическим сопротивлением.

Эффективная последовательная индуктивность (ESL) — это паразитная индуктивность в конденсаторе или резисторе.

Эффективное последовательное сопротивление (ESR) — это резистивная составляющая эквивалентной схемы конденсатора. Конденсатор можно смоделировать как идеальный конденсатор, соединенный последовательно с резистором и катушкой индуктивности. Сопротивление резистора равно ESR.

ЧТО ТАКОЕ СТАРЕНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ? ЭТО ОБРАТИМО?

«Старение» относится к естественному процессу, при котором керамические конденсаторы X7R, X5R, Z5U и Y5V демонстрируют снижение емкости и коэффициента рассеяния с течением времени. Это вызвано постепенной перестройкой кристаллической структуры керамики. Чтобы обратить вспять этот эффект старения при хранении, детали можно «обезстарить», прокаливая их при +125ºC в течение 4 часов или от ½ до 1 часа при +150ºC. Это приведет к тому, что емкость деталей увеличится и вернется к своему первоначальному значению. Следует отметить, что детали, подвергшиеся старению, а затем подвергнутые воздействию температур выше точки Кюри (обычно +120ºC), например, пайке и температурному циклированию, могут немного подняться в цене. По мере снижения температуры ниже точки Кюри емкость постепенно возвращается к своим прежним значениям. Старение происходит со скоростью, которая уменьшается примерно линейно с логарифмом времени. NPO/C0G и танталовые конденсаторы имеют другую молекулярную структуру, которая практически не подвержена старению, и поэтому они остаются практически неизменными с течением времени.

 

Скорость старения в некоторой степени пропорциональна диэлектрической проницаемости или диэлектрической проницаемости материалов и обычно выражается в процентах на десятилетие в час (т. е. 1–10 часов, 10–100 часов, 100–1000 часов и т. д. Старение происходит сначала быстро, а затем гораздо медленнее с течением времени. Максимальные скорости старения следующие: %
(фактические ставки могут быть ниже)
 

Поскольку емкость быстро изменяется сразу после дестарения, измерения емкости задерживаются на 24 часа (так называемая «последняя плавка»).

НА ЧТО ВЛИЯЕТ НА НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ ИЛИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ КОНДЕНСАТОРОВ?

Параллельное : При параллельном подключении общая емкость равна сумме значений отдельных емкостей. При последовательном соединении общая емкость снижается до обратного уровня (прямо противоположного резисторам). Например, если три конденсатора емкостью 1,0 мкФ, 0,10 мкФ и 0,010 мкФ соединены параллельно, общая емкость будет равна:

 

C = C1 + C2 + C3 = 1,0 мкФ + 0,10 мкФ + 0,010 мкФ = 1,11 мкФ не равны. Если они равны, номинальное напряжение такое же, как у одиночного конденсатора.

 

Серия: Если те же три конденсатора соединены последовательно, сложите их обратные значения следующим образом:

 

1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/1 мкФ + 1/0,1 мкФ + 1/0,01 мкФ = 1/0,009, поэтому C = 0,0090 мкФ

 

Номинальное напряжение последовательных конденсаторов равно сумме номинальных напряжений отдельных конденсаторов, если они имеют одинаковое значение. Если конденсаторы разной емкости и используются в цепи переменного тока, деление напряжения не будет одинаковым.

 

Делитель напряжения переменного тока: Емкостные делители могут использоваться с входными сигналами переменного тока. Поскольку входное напряжение постоянного тока не проходит через конденсаторы, случай постоянного тока не имеет значения. Формула для определения переменного выходного напряжения емкостного делителя выглядит следующим образом:

 

В _вых = (В _в * C1) / (C1 + C2)

 

Пример: В следующей схеме выходное напряжение будет: 0,050 мкФ + 0,010 мкФ) = 8,333 В переменного тока. Выходное напряжение, как правило, не зависит от входной частоты, однако, если реактивное сопротивление конденсаторов слишком низкое на интересующей частоте, допустимый выходной ток также будет очень низким.

КАКОВА ПОЛЯРНОСТЬ ДЛИННОЙ НОГИ КОНДЕНСАТОРА?

В танталовом конденсаторе с радиальными выводами (RCD серии TR) длинный вывод всегда является положительным или анодным выводом конденсатора. На конденсаторе также должна быть указана полярность. Исключением являются неполярные конденсаторы (например, керамические конденсаторы RCD серии CEA или CER), на которых не будет маркировки полярности. Неполярные конденсаторы могут по-прежнему иметь разную длину выводов, но это не указывает на какую-либо ориентацию полярности.

ПОЧЕМУ ЗНАЧЕНИЕ ЕМКОСТИ ИЗМЕНИЛОСЬ ПРИ ПОДАЧЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА КЕРАМИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР?

Керамические конденсаторы класса 2 (X7R, X5R) и класса 3 (Y5V, Z5U) имеют проблемы, отсутствующие у конденсаторов класса 1 (NPO, COG) и пленочных конденсаторов, включая очень плохой температурный дрейф, высокий коэффициент емкости по напряжению. и высокий коэффициент рассеяния по напряжению (все они различны для переменного и постоянного тока), высокий частотный коэффициент емкости и значительная скорость старения. Конденсаторы класса 2 лучше всего подходят для связи (блокировки по постоянному току) и обхода источника питания. В основном они используются в линейных приложениях, где производительность и стабильность не имеют большого значения. Конденсаторы класса 3 следует использовать только для блокировки и обхода постоянного тока. Изменение емкости из-за старения, температурного коэффициента и коэффициента напряжения необходимо учитывать при использовании конденсаторов класса 2 или 3, особенно класса 3. Для достижения наилучших характеристик используйте детали с низким процентом номинального напряжения. Приложенное напряжение настолько сильно влияет на некоторые свойства, что эти конденсаторы обычно характеризуются не более чем 1 вольт переменного или постоянного тока. В таблице ниже показано, что происходит с емкостью при приложении постоянного напряжения к различным керамическим материалам. Емкость по отношению к напряжению переменного тока обычно имеет противоположный результат (емкость увеличивается в значении). Цифры являются приблизительными и несколько различаются в зависимости от значения емкости.

КАКОВЫ ТИПИЧНЫЕ ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ КЕРАМИЧЕСКИХ ЧИП-КОНДЕНСАТОРОВ?

Керамические конденсаторы достаточно надежны. Отказы обычно возникают в результате перегрузок по напряжению или механического воздействия. Наиболее распространенной причиной отказов в полевых условиях является высокая утечка (т. е. низкое сопротивление изоляции), обычно связанная с микротрещинами. Когда задействованы высокие уровни энергии, микротрещины могут привести к катастрофическому отказу. При более низких уровнях энергии поврежденные микросхемы могут продолжать функционировать в течение длительного времени. Оборудование для проверки цепей, как правило, идентифицирует только крышки с высоким уровнем утечки. Причина этого в том, что трещина (или, точнее, воздушный зазор в диэлектрике, образующийся в результате трещины) действует как конденсатор, что затрудняет обнаружение повреждения. Поскольку напряжение напряжения концентрируется в области трещины, это ухудшает объемное удельное сопротивление, вызывая со временем еще более высокие уровни утечки, особенно в условиях высоких температур и влажности.

 

Причинами трещин, как правило, являются механические напряжения (чрезмерное изгибание платы, удары/вибрация при обращении, тестировании, демонтаже панелей, давление захвата и установки и т.  д.) или термические напряжения (чрезмерная температура или продолжительность пайки, тепловое расширение) /несоответствие). В дополнение к проблемам, связанным с пользователем
Неисправности также могут быть вызваны:

• неправильной поверхностной проводимостью, т. е. попаданием флюса под чип или загрязнением внешней поверхности (чаще встречается в системах «без очистки»), что приводит к шунтирующим путям утечки.
• Сломанные выводы
• Высокие импульсные токи
• Старение – значение емкости обычно уменьшается в результате нормального процесса старения диэлектриков X5R, X7R, Z5U, Y5V.
• Изменения напряжения и температуры также могут оказывать существенное влияние на значение емкости этих диэлектриков, что приводит к временному смещению деталей за пределы номинального диапазона допуска
• Открытые/прерывистые паяные соединения из-за надгробного камня, плохой паяемости печатных плат или микросхем, выщелачивания контактного покрытия, размещения чипа или пайки, соединений холодной пайки и т. д.
• Неправильное обращение или обработка производителем конденсатора может привести к трещинам или пустотам в диэлектрике.
• Неправильная маркировка или сортировка по производителю

Примечание. Нередки случаи, когда узловой анализ с помощью оборудования ICT (внутрисхемное тестирование) ошибочно характеризует чип-конденсатор как несоответствующий, когда на самом деле неисправен другой компонент.

ЧТО НА САМОМ ДЕЛЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТ КАЖДЫЙ СИМВОЛ В «X7R», «Z5U» И Т. Д.?

3-значные обозначения описывают, как определенный тип керамического конденсатора будет работать в заданном диапазоне температур. См. разбивку в следующей таблице. Код был присвоен Ассоциацией электронной промышленности (EIA).

.

В = +22/-82%

Самая низкая рабочая температура	Высокая рабочая температура	Максимум. 0429
		Без смещения DC	at 50%.	R = +15/-15%
Z = +10ºC	7 = 125ºC	S = +22/-22%	S = +22/ -22%
Y = -30ºC	8 = 150ºC	U = +22-56%	U = +22-56%

Прецизионные конденсаторы обозначаются как COG (также известные как NPO), что указывает на температурный коэффициент для наихудшего случая 30 частей на миллион/°C (0,003%/°C).

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ КОНДЕНСАТОР, ЕСЛИ Я НЕ ЗНАЮ НОМЕР ДЕТАЛИ УЗО?

1. Сообщите номер детали конкурента или, если он недоступен, сообщите, является ли это обычной деталью со сквозным отверстием (аксиальной, радиальной или дисковой) или для поверхностного монтажа.