Основные параметры конденсаторов: емкость, напряжение, температурная стабильность

Какие ключевые параметры конденсаторов необходимо учитывать при выборе. Как измеряется емкость конденсатора. Какое максимальное напряжение может выдержать конденсатор. Как температура влияет на характеристики конденсатора.

Емкость конденсатора — основной параметр

Емкость является ключевой характеристикой любого конденсатора. Она показывает, какой электрический заряд способен накопить конденсатор при заданном напряжении.

Емкость измеряется в фарадах (Ф), однако эта единица очень велика. Поэтому на практике используются дольные единицы:

• микрофарады (мкФ) — 10^-6 Ф
• нанофарады (нФ) — 10^-9 Ф
• пикофарады (пФ) — 10^-12 Ф

Номинальная емкость указывается производителем на корпусе конденсатора. Реальная емкость может отличаться от номинальной в пределах допуска.

Номинальное напряжение конденсатора

Номинальное напряжение — это максимальное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору в течение длительного времени без риска пробоя диэлектрика.

Превышение номинального напряжения может привести к выходу конденсатора из строя. Поэтому при выборе конденсатора необходимо учитывать максимальное рабочее напряжение в схеме.

Для конденсаторов переменного тока указывается действующее значение напряжения. При этом пиковое значение не должно превышать √2 от номинального.

Температурная стабильность емкости

Емкость конденсатора может изменяться при изменении температуры окружающей среды. Температурная стабильность характеризует величину этих изменений.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) показывает, на сколько процентов изменится емкость при изменении температуры на 1°C. Он измеряется в ppm/°C (миллионных долях на градус Цельсия).

Чем меньше ТКЕ, тем стабильнее емкость конденсатора при изменении температуры. Для прецизионных схем выбирают конденсаторы с низким ТКЕ.

Допустимое отклонение емкости

Допуск емкости показывает, насколько фактическая емкость конденсатора может отличаться от номинального значения. Он выражается в процентах.

Типичные значения допусков:

• ±20% — для бытовой электроники
• ±10% — для промышленного применения
• ±5% и меньше — для прецизионных устройств

Чем меньше допуск, тем дороже конденсатор. Поэтому допуск выбирают исходя из требований конкретной схемы.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ) характеризует потери энергии в конденсаторе на нагрев диэлектрика.

Чем меньше tgδ, тем лучше качество конденсатора. Для высокочастотных схем выбирают конденсаторы с малым tgδ.

Типичные значения tgδ:

• 0.1% — для керамических конденсаторов
• 0.5-1% — для пленочных конденсаторов
• 5-10% — для электролитических конденсаторов

Сопротивление изоляции

Сопротивление изоляции показывает, насколько хорошо конденсатор удерживает заряд. Оно измеряется в мегаомах (МОм).

Чем выше сопротивление изоляции, тем меньше ток утечки через диэлектрик. Для прецизионных схем выбирают конденсаторы с высоким сопротивлением изоляции.

Максимальная рабочая температура

Максимальная рабочая температура — это наибольшая температура, при которой конденсатор может нормально функционировать в течение всего срока службы.

Превышение максимальной рабочей температуры приводит к ускоренному старению диэлектрика и сокращению срока службы конденсатора.

Типичные значения максимальной рабочей температуры:

• 85°C — для бытовой электроники
• 105°C — для промышленного применения
• 125°C и выше — для автомобильной и военной техники

Частотные характеристики конденсатора

На высоких частотах проявляются паразитные параметры конденсатора — индуктивность выводов и потери в диэлектрике.

Основные частотные характеристики конденсатора:

• Собственная резонансная частота
• Добротность
• Эквивалентное последовательное сопротивление

Для высокочастотных схем выбирают конденсаторы с хорошими частотными характеристиками, например, керамические или пленочные.

Срок службы конденсатора

Срок службы показывает, как долго конденсатор будет сохранять свои параметры в пределах допусков при номинальных условиях эксплуатации.

На срок службы влияют:

• Качество материалов и технология изготовления
• Рабочая температура
• Приложенное напряжение
• Влажность окружающей среды

Для ответственных применений выбирают конденсаторы с длительным сроком службы, например, от 10000 часов и более.

Выбор оптимального конденсатора

При выборе конденсатора необходимо учитывать все его ключевые параметры в комплексе:

• Емкость и допуск
• Рабочее напряжение
• Температурную стабильность
• Частотные характеристики
• Габариты и стоимость

Правильный выбор конденсатора обеспечит надежную и стабильную работу электронного устройства в течение всего срока эксплуатации.

Виды и параметры конденсаторов — Онлайн-журнал «Толковый электрик»

Конденсатор – устройство, способное накапливать электрический заряд. В зависимости от назначения и конструкции конденсаторы делятся на ряд видов.В статье рассмотрим основные электрические параметры конденсаторов.

Ассортимент конденсаторов

Содержание

1. Электрические параметры конденсаторов
2. Конструктивные исполнения конденсаторов
3. Классификация конденсаторов по виду диэлектрика
4. Условные обозначения конденсаторов

Электрические параметры конденсаторов

Основные характеристики и единицы их измерения приведены в таблице

Номинальная емкость	С	Фарада
Допустимое отклонение емкости	∆С	%
Номинальное напряжение	U	Вольт
Температурная стабильность емкости	ТКЕ	%

Фарада – физическая величина, названная в честь английского физика Майкла Фарадея. Она слишком велика для использования в электротехнике. На практике емкость измеряют в микрофарадах (1мкФ = 10^-6 Ф), нанофарадах (1нФ = 10^-9 Ф) или пикофарадах (1пФ=10^-12Ф)

При нанесении величины емкости на корпус конденсатора для обозначения «нФ» дополнительно используют символы «nF», «пФ» — «рФ», а микрофараду обозначают сокращением «мкФ» или «μФ».

Примеры обозначения емкости конденсаторов

Емкость конденсаторов не может принимать произвольные значения. Они унифицированы и выбираются из стандартных рядов емкостей.

Допустимое отклонение емкости указывает, с какой точностью изготовлен конденсатор. Она указывает, в каком допустимом диапазоне может находиться величина емкости в процентах от номинала. Для измерительных устройств этот параметр выбирается как можно меньшим.

Номинальное напряжение – это напряжение, которое выдерживают обкладки конденсатора длительное время. При превышении этого параметра конденсатор выйдет из строя. Для переменного тока руководствуются не действующим, а амплитудным значением напряжения. Например, при выборе конденсатора для пуска электродвигателя на номинальное напряжение 380 В нужно использовать конденсатор на рабочее напряжение U>380∙√2=537, то есть, на 600 В.

Конденсатор емкостью 33 мкФ на напряжение 100 В.

Температурная стабильность характеризует диапазон, в котором изменяется емкость при изменении температуры окружающей среды. Для устройств, сохраняющих работоспособность в широком диапазоне температур, значение этого параметра выбирается более низким.

Конструктивные исполнения конденсаторов

Конденсаторы, емкость которых не может изменяться, называются конденсаторами постоянной емкости.

Но в некоторых цепях для обеспечения возможности регулировки работы схемы и установки точных параметров ее работы применяются подстроечные конденсаторы. Емкость их изменяется при помощи отвертки.

Подстроечные конденсаторы

В отличие от них конденсаторы переменной емкости применяются для выполнения пользовательских регулировок, например, для настройки радиоприемника на нужную волну.

Конденсатор переменной емкости

Существуют конденсаторы специального назначения. Например, конденсаторы для защиты от радиопомех и сглаживающих фильтров, располагающихся парами в одном корпусе.

Два конденсатора в одном корпусе

Отдельно выделяются конденсаторы для поверхностного монтажа или SMD-конденсаторы. Они технологичны для монтажа на автоматических конвейерных линиях, а размеры позволяют минимизировать габаритные размеры устройств.

SMD-конденсаторы

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика

Воздух в качестве диэлектрика использовался только для конденсаторов переменной емкости старого образца. Чем меньше материал между обкладками конденсатора проводит электрический ток, тем меньших размеров может быть изготовлен этот элемент на то же рабочее напряжение. При использовании определенных материалов можно получить конденсаторы с необходимыми свойствами.

В зависимости от материала диэлектрика между обкладками выпускаются конденсаторы:

Вакуумные

Воздушные

С газообразным диэлектриком

Керамические

Кварцевые

Стеклянные

Слюдяные

Бумажные

Металлобумажные

Электролитические

Полупроводниковые

Металло-оксидные

Полистирольные

Фторопластовые

Полиэтилентерефталатные

Лакопленочные

Поликарбонатные

Из всего этого перечня самыми распространенными в электротехнике являются бумажные и металлобумажные конденсаторы, использующиеся для схем запуска однофазных двигателей и для компенсации реактивной мощности. Всем известны электролитические конденсаторы, используемые в выпрямителях для сглаживающих фильтров. Их главная особенность – невозможность работы на переменном токе.

Электролитические конденсаторы

При ошибках в полярности подключения электролитических конденсаторов они выходят из строя, иногда – со взрывом. То же произойдет при превышении номинального напряжения электролитического и металлобумажного конденсатора, так как они выпускаются в герметичных корпусах.

Металлобумажный оксидный конденсатор в герметичном корпусе

Условные обозначения конденсаторов

Конденсатор постоянной емкости
Конденсатор переменной емкости
Подстроечный конденсатор
Электролитический конденсатор
Два конденсатора в общей обкладкой в одном корпусе

Оцените качество статьи:

Электроника

В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев Электроника. М: Высшая школа, 1991 г. — 622 с. В книге рассмотрены принципы работы и основы теории электронных приборов и схем, приведены основные сведения о принципе работы и свойствах типовых элементов электронных и оптоэлектронных устройств, усилительных каскадов, многокаскадных интегральных усилителей, аналоговых преобразователей электрических сигналов, электронных ключей, цифровых схем и автогенераторов. Второе издание (1-е-1982) дополнено новым материалом — пассивными компонентами электронных цепей, компонентами устройств для отображения информации, аналоговыми преобразователями электрических сигналов, перемножителями напряжений и детекторами электрических сигналов. К книге добавлены главы из первого издания, усеченные во 2-м. Для студентов вузов, обучающихся по направлениям «Биомедицинская техника», «Приборостроение», «Электроника и микроэлектроника». Будет полезен студентам других направлений электротехнического профиля: «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», «Электроэнергетика» и др. Оглавление ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ § 1.1. РЕЗИСТОРЫ Основные параметры резисторов § 1.2. КОНДЕНСАТОРЫ Основные параметры постоянных конденсаторов 1.3. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ Основные параметры катушки индуктивности (ГОСТ 20718—75) § 1.4. ТРАНСФОРМАТОРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Основные параметры трансформаторов питания ГЛАВА 2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ § 2.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Основные положения теории электропроводности. Примесная электропроводность. § 2.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Концентрация носителей зарядов. Уравнения непрерывности. § 2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ Контакт металл — полупроводник. Контакт двух полупроводников p- и n-типов. Свойства несимметричного p-n-перехода. p-n-переход смещен в прямом направлении Переход, смещенный в обратном направлении. Переходы p-i, n-i-, p+-p-, n+-n-типов. 2.4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛЬНЫХ p-n-ПЕРЕХОДОВ Пробой p-n-перехода. § 2.5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ § 2.6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ Выпрямительные диоды. Основные параметры выпрямительных диодов и их значения у маломощных диодов Импульсные диоды. Полупроводниковые стабилитроны. Варикапы. Диоды других типов. § 2.7. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Математическая модель транзистора. Три схемы включения транзистора. Инерционные свойства транзистора. Шумы транзистора. Н-параметры транзисторов. § 2.8. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИНЖЕКЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ § 2.9. ТИРИСТОРЫ Симметричные тиристоры. Основные параметры тиристоров и их ориентировочные значения § 2.10. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Основные параметры полевых транзисторов и их ориентировочные значения § 2.11. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ В МИКРОМИНИАТЮРНОМ ИСПОЛНЕНИИ Пассивные компоненты ИС. Конденсаторы. Индуктивности. Транзисторы ИС. Изоляция компонентов в монолитных интегральных узлах. ГЛАВА 3. КОМПОНЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ § 3.2. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА Основные параметры и характеристики светодиодов § 3.3. ФОТОПРИЕМНИКИ Основные характеристики и параметры фоторезистора Фотодиоды. Основные характеристики и параметры фотодиода Фототранзисторы. Основные характеристики и параметры фототранзистора Фототиристоры. Многоэлементные фотоприемники. Фотоприемники с внешним фотоэффектом. § 3.4. СВЕТОВОДЫ И ПРОСТЕЙШИЕ ОПТРОНЫ § 3 5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.6. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.7. ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Основные параметры газонаполненных матричных панелей неременного тока § 3.8. ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3. 9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ГЛАВА 4. УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ И ХАРАКТЕРИСТИКАХ § 4.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСИЛИТЕЛЯМ § 4.3. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ § 4.4. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Каскад с общим стоком. § 4.5. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ Входное сопротивление. § 4.6. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ § 4.7. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ Сложные эмиттерные повторители. § 4.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ § 4.9. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ И С КАСКОДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ТРАНЗИСТОРОВ § 4.10. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА И УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ИХ ОСНОВЕ 4.11. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ 4. 12. МОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ Каскад с ОБ трансформаторным входом и трансформаторным выходом. Двухтактные выходные каскады. § 4.13. БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ МОЩНЫЕ ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ ГЛАВА 5. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.1. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ Параметры RC-цепи связи. § 5.2. УСИЛИТЕЛИ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ 5.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.4. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ § 5.5. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ § 5.6. ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, ОХВАЧЕННЫХ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ § 5.7. УСТОЙЧИВОСТЬ УСИЛИТЕЛЕЙ И КОРРЕКЦИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛАВА 6. АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.1. МАСШТАБНЫЕ УСИЛИТЕЛИ 6.2. ЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 6.3. ИНТЕГРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Интеграторы на основе операционных усилителей. § 6.4. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Активные дифференцирующие устройства. § 6.5. АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ § 6. 6. МАГНИТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.7. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.8. ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ § 6.9. ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ § 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ И УСТРОЙСТВАХ § 7.2. ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ § 7.3. КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧЕВЫХ ЦЕПЯХ С БИПОЛЯРНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ 7.5. КЛЮЧИ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ ГЛАВА 8. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ТРИГГЕРЫ, АВТОГЕНЕРАТОРЫ § 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ § 8.2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 8.3. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ § 8.4. ТРИГГЕРЫ § 8.5. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ТРИГГЕРЫ § 8.6. ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ Генераторы напряжения прямоугольной формы. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Генераторы напряжения треугольной формы. Генераторы синусоидальных колебаний. Генераторы LC-типа. Генераторы с кварцевыми резонаторами и электромеханическими резонансными системами. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Приложение Схемы включения операционных усилителей ЛИТЕРАТУРА

Учебное пособие по конденсатору

— обозначение, параметры, соединения

• Калькуляторы
• Задачи проектирования

Войти

Добро пожаловать! Войдите в свою учетную запись

ваше имя пользователя

ваш пароль

Забыли пароль?

Создать учетную запись

Политика конфиденциальности

Зарегистрироваться

Добро пожаловать!Зарегистрируйте аккаунт

ваш адрес электронной почты

ваше имя пользователя

Пароль будет отправлен вам по электронной почте.

Политика конфиденциальности

Восстановление пароля

Восстановить пароль

ваш адрес электронной почты

Поиск

Модифицировано: 8 февраля, 2021

Статьи

СОДЕРЖАНИЕ

Конденсатор — фундаментальный Passive Electron не менее чем из двух электрических проводников (пластин) и разделяющего их диэлектрика (изолятора). После подачи напряжения на пластины происходит сбор начинается электрический заряд .
В зависимости от конструкции, параметров и типа системы, в которой применяются конденсаторы, они могут собирать энергию , включать (передача энергии), фильтровать и блокировать сигналы . Фильтры и RC-таймеры получили свое название от комбинации резистора и конденсатора в одной системе — и аналогично в системе RLC использовались резистор и конденсатор, но с добавлением катушки .

Рис. 1. Обозначение конденсатора

Емкость конденсатора (количество заряда, которое конденсатор может хранить) выражается в фарадах [Ф] . Несмотря на то, что 1 Фарад является крупной единицей, обычно производятся конденсаторы с емкостью пико [ пФ] , нано [ нФ ] и микро [ мкФ ] фарад.

C – емкость конденсатора [F – F арад]
Q — Электрический заряд на одной тарелке [ C — C OULOMB]
V — напряжение между пластинами V — V OLT]

84.

.

.

.

.

.

— V

.

4.

— V

4.

— V

— — V .

• электролитические – работают только на низких частотах, имеют значительную мощность и величину утечки,
• керамика – обычно работают на высоких частотах, из этого материала также изготавливаются триммеры, представляющие собой конденсаторы переменной емкости,
• полимерные – (пластиковые) – пригодны для работы при больших токах и отличаются высокой стойкостью к напряжению.

Конденсатор – Основные технические параметры

• Номинальная емкость – значение, указанное производителем, оно определяет емкость этого элемента,
• Допуск емкости – указывается в процентах [%], максимальное отклонение фактического значения элемента от его номинального значения,
• Номинальное напряжение – максимально допустимое значение напряжения для соответствующего компонента, обычно дается как сумма напряжения и пикового значения переменного напряжения,
• Испытательное напряжение – значение напряжения, которое конденсатор способен «выдержать» за короткое время,
• Температурный коэффициент емкости  ( ТСС )- описывает максимальное изменение емкости в заданном диапазоне температур,
• Утечка — отвечает за саморазряд конденсатора, зависит от сопротивления изоляции,
• Устойчивость к импульсам напряжения – описана оптимальная частота зарядки и разрядки конденсатора,
• Коэффициент рассеяния конденсатора (tan δ) – зависит от температуры и частоты, чем выше значение, тем хуже качество конденсатора.

Конденсаторы – последовательное и параллельное соединение

Как и в случае катушек индуктивности и резисторов, конденсаторы могут быть соединены параллельно и последовательно.

Последовательное соединение:

Рис. 2. Конденсаторы, соединенные последовательно

Емкость последовательно соединенных конденсаторов (в отличие от резисторов) можно описать следующей формулой:

конденсаторы, соединенные параллельно, находятся по формуле:

Электрический заряд параллельно соединенных конденсаторов представляет собой сумму накопленных на них зарядов – как показывает приведенное выше соотношение.

Рис. 3. Параллельное соединение конденсаторов

 

Михал

Инженер электроники и связи с дипломом магистра электроэнергетики. Светодизайнер опытный инженер. В настоящее время работает в сфере IT.

Английский

Часть 9 – Параметры испытаний и электрические свойства

Добро пожаловать в серию «Основы конденсаторов», в которой мы расскажем вам о тонкостях конденсаторов — их свойствах, классификации продуктов, стандартах испытаний и вариантах использования — чтобы помочь вам принять обоснованное решение о правильных конденсаторах для ваших конкретных задач. Приложения. После описания диэлектрических классификаций в нашей предыдущей статье давайте обсудим условия испытаний конденсаторов и их электрические свойства.

Электрические характеристики конденсаторов с керамическим чипом сильно зависят от условий испытаний, в первую очередь от температуры, напряжения и частоты. Эта зависимость от тестовых параметров более очевидна для сегнетоэлектрических диэлектриков класса II и незначительна или более легко предсказуема для составов класса I. Поэтому были установлены определенные отраслевые стандарты измерений, которые дают соответствующие пределы производительности для любого заданного электрического свойства и диэлектрической характеристики.

Зависимость от температуры

Температурный коэффициент (емкость и зависимость от температуры)

В целом, материалы с более высокой диэлектрической проницаемостью K при 25°C демонстрируют большее изменение при изменении температуры. Температурный коэффициент емкости (T _CC или T. C.) измеряет изменение емкости в зависимости от температуры и выражается в единицах ppm/°C (частей на миллион на градус Цельсия) для конденсаторов класса I и %ΔC (процентное изменение емкости). ) из измерения комнатной температуры для конденсаторов класса II.

Диэлектрические потери и температура

Диэлектрики класса I демонстрируют лишь незначительное изменение коэффициента диэлектрических потерь (DF) в зависимости от температуры в стандартном температурном диапазоне от -55°C до 125°C, тогда как диэлектрики класса II показывают общее снижение DF с температурой ( особенно в точке Кюри материала или вблизи нее). При комнатной температуре 25 °C отраслевые стандарты требуют, чтобы DF для стандартных диэлектриков класса I (таких как C0G-NP0) не превышала 0,1%, тогда как DF для диэлектриков класса II Mid-K (таких как X7R) не должен превышать 2,5. %, а DF диэлектриков класса II High-K (таких как Z5U и Y5V) не должен превышать 3,0%.

Рис. 1. Кривые коэффициента диэлектрических потерь в зависимости от температуры

 

Сопротивление изоляции и температура

материал, выдерживающий утечку тока. Поскольку тепловая энергия увеличивает диффузию носителей заряда, утечка тока увеличивается с температурой. Как правило, IR большинства диэлектриков при 125°C уменьшается на один-два порядка по сравнению с измерением при 25°C. Отраслевые стандарты требуют, чтобы показания ИК-излучения при 125°C превышали 100 Ом-Фарад (ОмФ).

 

Диэлектрическая прочность и температура

Диэлектрическая прочность изоляторов обратно пропорциональна температуре, поскольку тепло снижает собственное удельное сопротивление материала. Как правило, правильно спроектированный конденсатор прочной конструкции должен выдерживать нормальный диэлектрик при 25°C, выдерживая импульсное напряжение, даже при температуре 125°C.

 

Зависимость от постоянного напряжения

Коэффициент В постоянного тока (зависимость от емкости и постоянного напряжения)

При подаче постоянного напряжения все сегнетоэлектрические составы класса II в конечном итоге испытывают снижение диэлектрической проницаемости, и это влияние более серьезно для диэлектриков с более высокой диэлектрической проницаемостью. Такое поведение объясняется ограничением постоянного напряжения на реакцию поляризационных механизмов, которые приводят к увеличению диэлектрической проницаемости материала.

Как видно на рис. 2, ожидаемая емкость изменяется при увеличении напряжения смещения постоянного тока на 0,001 дюйма (0,0254 мм). Толщина отдельных диэлектрических слоев определяет нагрузку устройства в вольтах на мил во время работы. Следовательно, конденсаторы с одинаковой емкостью и номинальным напряжением могут вести себя совершенно по-разному в зависимости от внутренней конструкции конденсаторов. 9Рис. 2. Коэффициенты напряжения для смещения постоянного тока диапазон рабочих температур, при рабочем напряжении. Предполагая, что диэлектрик доступен с T.C. характеристики находятся в пределах ±15% от максимального ΔC, производителю обычно нужно учитывать только отрицательный вклад коэффициента напряжения.

Например, рассмотрим конденсатор X7R емкостью 0,1 мкФ, рассчитанный на 200 В постоянного тока. Этот многослойный керамический конденсатор (MLCC) состоит из 35 слоев толщиной 0,00018 дюйма или 0,0457 мм, что означает, что диэлектрические слои испытывают только 111 111 вольт/дюйм или 4,4 микрона при работе при 200 В постоянного тока. Поэтому согласно рисунку 2 коэффициент напряжения (VC) составляет всего -15%. Если Т.К. диэлектрика составляет ±7% ΔC, а VC составляет -15 % ΔC, тогда максимальная TVC составляет +7–22 % ΔC.

Формирование напряжения и старение

Диэлектрики класса II испытывают эффект ускоренного старения при воздействии постоянного напряжения даже при комнатной температуре, и этот эффект еще сильнее проявляется при более высоких напряжениях и с диэлектриками с повышенной диэлектрической проницаемостью. При производстве диэлектриков Mid-K с жестким допуском (±5%) или высоковольтных устройств продукт обычно повторно нагревают после испытаний на стойкость к ИК-излучению или диэлектрическому напряжению, чтобы сохранить допуск по емкости и установить новый цикл старения. Устройства X7R могут снизить номинальные характеристики емкости на 3% после испытаний на постоянное напряжение при 300 000 вольт/дюйм или 11,8 вольт/микрон.

Коэффициент рассеяния и напряжение постоянного тока

Диэлектрики класса II испытывают снижение диэлектрических потерь с увеличением напряжения. На самом деле, DF может быть уменьшена на 75% при смещении 100 000 вольт/дюйм или 3,9 вольт/микрон для диэлектриков X7R.

 

Зависимость от переменного напряжения

Коэффициент переменного напряжения (емкость и зависимость от переменного напряжения)

У конденсаторов класса II диэлектрическая проницаемость всегда увеличивается с увеличением испытательного напряжения переменного тока (при этом диэлектрики с более высоким значением K реагируют быстрее), до некоторого порогового напряжения значение достигается там, где эффект меняется на противоположный. Диэлектрики класса I, работающие в параэлектрическом состоянии, демонстрируют пренебрежимо малую или лишь ограниченную реакцию на переменное смещение.

В отраслевых стандартах указано испытательное напряжение 1,0 ±0,2 В _{действ.} для всех диэлектриков, за исключением некоторых корпусов High-K менее стабильного класса II, для которых производители обычно указывают 0,1 или 0,5 В _{действ.} . Следовательно, применение этих материалов при других напряжениях создает проблемы корреляции даже при низком напряжении (ниже 5 В _{действующее значение} / 0,001 «), как показано на рисунке 3. Как и в случае с коэффициентом постоянного напряжения, ситуация еще больше усложняется добавленной переменной конструкции конденсатора (т.е. диэлектрической толщины отдельных слоев)

. MLCC построены с тонкими диэлектрическими слоями, они не идеальны для использования в схемах с большим переменным напряжением и большим током, так как диэлектрические потери становятся весьма значительными между 5 и 20 В _rms /0,001″.

приложенное поле приводит к уменьшению измеренного значения емкости. Некоторые процессы поляризации имеют более медленное время реакции, которое не может поспевать за высокочастотным изменением полярности поля, что приводит к уменьшению диэлектрической проницаемости и увеличению диэлектрических потерь.

Эти эффекты являются общими для всех диэлектрических групп, но более преобладают в сегнетоэлектрических составах, которые демонстрируют большую ионную поляризацию. Типичные кривые для емкости и коэффициента рассеивания в зависимости от частоты показаны на рисунках 5 и 6.

Рисунок 5. емкость против частоты

Рисунок 6. Фактор диссипации VS. vs. Чаты

9999 Рисунок 6. Vs. Vs. Чаты

999999999999999999 Рисунок 6. Фактор диссипации.

Старение и зависимость от времени

Как обсуждалось в части 5 нашей серии, сегнетоэлектрические диэлектрики проявляют старение, при котором происходит потеря емкости по мере того, как ионы в кристаллической решетке смещаются и стабилизируются в положениях с более низкой потенциальной энергией.