Современные конденсаторы: обзор полимерных и гибридных технологий

Какие преимущества имеют полимерные конденсаторы перед традиционными электролитическими. Как устроены гибридные конденсаторы. В каких областях применяются современные полимерные и гибридные конденсаторы.

Основные типы современных полимерных и гибридных конденсаторов

Современные полимерные и гибридные конденсаторы представлены несколькими основными типами:

• Многослойные полимерные алюминиевые конденсаторы
• Выводные полимерные алюминиевые конденсаторы
• Полимерные танталовые конденсаторы
• Полимерные гибридные алюминиевые конденсаторы

Рассмотрим особенности конструкции и характеристики каждого из этих типов.

Многослойные полимерные алюминиевые конденсаторы

Данный тип конденсаторов использует проводящий полимер в качестве электролита и алюминиевый катод. Их основные характеристики:

• Диапазон рабочих напряжений: 2-35 В
• Диапазон емкостей: 2,2-560 мкФ
• Очень низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — от 3 мОм
• Компактные размеры
• Предназначены для поверхностного монтажа

Благодаря низкому ESR и малым габаритам, многослойные полимерные конденсаторы часто применяются в портативной электронике.

Выводные полимерные алюминиевые конденсаторы

Данные конденсаторы также используют алюминиевые обкладки и полимерный электролит, но имеют рулонную конструкцию. Их особенности:

• Более широкий диапазон рабочих напряжений: 2,5-100 В
• Больший диапазон емкостей: 3,3-2700 мкФ
• Очень низкое ESR — от 5 мОм
• Выпускаются как для выводного, так и для поверхностного монтажа

Рулонная конструкция позволяет достичь более высоких значений емкости и рабочего напряжения по сравнению с многослойными конденсаторами.

Преимущества полимерных конденсаторов

Современные полимерные конденсаторы обладают рядом важных преимуществ по сравнению с традиционными электролитическими конденсаторами:

• Более низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
• Повышенная надежность и длительный срок службы
• Способность выдерживать высокие импульсные токи
• Стабильность параметров при изменении температуры
• Высокая удельная емкость

Рассмотрим эти преимущества более подробно.

Низкое эквивалентное последовательное сопротивление

Низкое ESR полимерных конденсаторов обеспечивает:

• Меньшие потери энергии
• Более высокую эффективность в высокочастотных схемах
• Снижение уровня пульсаций и шумов в цепях питания

Например, некоторые модели имеют ESR всего 3-5 мОм, что в несколько раз ниже, чем у стандартных электролитических конденсаторов.

Повышенная надежность и длительный срок службы

Полимерные конденсаторы обладают более высокой надежностью благодаря:

• Отсутствию жидкого электролита, который может высыхать
• Устойчивости к термоциклированию
• Способности к самовосстановлению при пробоях

Это обеспечивает срок службы в 2-3 раза больший по сравнению с обычными электролитическими конденсаторами.

Гибридные полимерные конденсаторы: лучшее от двух технологий

Гибридные полимерные конденсаторы сочетают в своей конструкции жидкий и твердый полимерный электролит. Это позволяет объединить преимущества обоих типов:

• Высокую удельную емкость жидкостных электролитических конденсаторов
• Низкое ESR и высокую надежность полимерных конденсаторов

Какие характеристики имеют гибридные конденсаторы? Основные параметры:

• Диапазон рабочих напряжений: 25-80 В
• Диапазон емкостей: 10-330 мкФ
• ESR: 20-120 мОм

Хотя ESR гибридных конденсаторов выше, чем у чисто полимерных, оно все равно значительно ниже, чем у стандартных электролитических. При этом гибридные конденсаторы способны работать при более высоких напряжениях.

Применение полимерных и гибридных конденсаторов в IT-инфраструктуре

Современные полимерные и гибридные конденсаторы находят широкое применение в оборудовании для IT-инфраструктуры. Почему они так востребованы в этой области?

• Повышенная надежность и длительный срок службы критичны для серверов, коммутаторов, маршрутизаторов
• Низкое ESR обеспечивает стабильность питания высокопроизводительных процессоров
• Компактные размеры позволяют увеличить плотность компонентов

Какие конкретные преимущества дает применение полимерных конденсаторов в IT-оборудовании?

• Увеличение времени бесперебойной работы
• Снижение энергопотребления
• Уменьшение габаритов источников питания
• Повышение надежности при работе в условиях высоких температур

Таким образом, использование современных конденсаторных технологий позволяет создавать более эффективную и надежную IT-инфраструктуру.

Полимерные и гибридные конденсаторы в автомобильной электронике

Автомобильная промышленность является еще одной важной областью применения полимерных и гибридных конденсаторов. Какие факторы обуславливают их востребованность?

• Жесткие условия эксплуатации (высокие температуры, вибрации)
• Требования к надежности и длительному сроку службы
• Необходимость работы при высоких импульсных токах

Ведущие производители выпускают специальные серии конденсаторов для автомобильных приложений. Какими особенностями они обладают?

• Соответствие автомобильным стандартам (например, AEC-Q200)
• Расширенный температурный диапазон (-55…+150°C)
• Повышенная стойкость к вибрациям и ударам
• Низкий уровень ESR во всем диапазоне рабочих температур

В каких автомобильных системах применяются полимерные и гибридные конденсаторы?

• Электронные блоки управления двигателем
• Системы помощи водителю
• Информационно-развлекательные системы
• Преобразователи напряжения для гибридных и электромобилей

Использование современных конденсаторов позволяет повысить надежность и эффективность автомобильной электроники.

Перспективы развития полимерных и гибридных конденсаторов

Технологии производства полимерных и гибридных конденсаторов продолжают активно развиваться. Какие тенденции наблюдаются в этой области?

• Дальнейшее снижение ESR
• Увеличение удельной емкости
• Расширение диапазона рабочих напряжений
• Уменьшение габаритных размеров
• Повышение надежности и срока службы

Какие конкретные улучшения ожидаются в ближайшем будущем?

• Снижение ESR многослойных полимерных конденсаторов до 2 мОм
• Увеличение емкости до 680 мкФ в компактных корпусах
• Появление гибридных конденсаторов на напряжения 16 В и 100 В
• Повышение устойчивости к импульсным токам

Эти усовершенствования сделают полимерные и гибридные конденсаторы еще более привлекательными для применения в различных областях электроники.

Заключение

Современные полимерные и гибридные конденсаторы обладают рядом важных преимуществ по сравнению с традиционными технологиями:

• Низкое эквивалентное последовательное сопротивление
• Высокая надежность и длительный срок службы
• Способность работать при высоких импульсных токах
• Стабильность характеристик в широком диапазоне температур

Эти преимущества обеспечивают их широкое применение в таких областях как:

• IT-инфраструктура
• Автомобильная электроника
• Промышленная автоматика
• Силовая электроника

Дальнейшее развитие технологий производства полимерных и гибридных конденсаторов позволит еще больше расширить сферу их применения и сделать электронные устройства более эффективными и надежными.

Полимерные и гибридные конденсаторы: конструкции, характеристики, приложения

Конденсаторы, построенные на основе проводящих полимеров, характеризуются отличными электрическими характеристиками и высокой надежностью. Гибридная технология сочетает в себе преимущества электролитических и полимерных конденсаторов. В данной статье рассматриваются основные вопросы, касающиеся полимерных и гибридных конденсаторов.

С первого взгляда конденсаторы кажутся достаточно простыми электронными компонентами, но подобрать оптимальный конденсатор с каждым годом становится все сложнее. Дело в том, что за последние несколько лет разнообразие присутствующих на рынке компонентов значительно расширилось. В значительной степени это стало следствием развития полимерных конденсаторов (рис. 1).

Рис. 1. Разнообразие конденсаторов значительно увеличилось, в том числе благодаря развитию полимерных конденсаторов

В полимерных конденсаторах проводящий слой полимера выступает в качестве электролита. В гибридных конденсаторах полимер используется в сочетании с жидким электролитом. В любом случае, полимерные конденсаторы превосходят обычные электролитические и керамические конденсаторы по целому ряду характеристик:

• по электрическим параметрам;
• по уровню стабильности;
• по долговечности;
• по надежности;
• по безопасности;
• по стоимость жизненного цикла.

Различные полимерные и гибридные конденсаторы оказываются весьма близки по уровню напряжений, частотным характеристикам, рабочим параметрам окружающей среды и другим требованиям эксплуатации. В данной статье даются рекомендации по выбору оптимального конденсатора. В ней также рассматриваются конкретные приложения, в которых полимерные или гибридные конденсаторы будут более оптимальным выбором по сравнению с традиционными электролитическими или даже керамическими конденсаторами.

Конструктивные исполнения полимерных конденсаторов

Полимерные конденсаторы имеют четыре конструктивных исполнения с учетом гибридного варианта. Между собой они отличаются типом корпуса, материалами электролита и электродов.

Многослойные полимерные алюминиевые конденсаторы используют проводящий полимер в качестве электролита и имеют алюминиевый катод (рис. 2). Эти конденсаторы перекрывают диапазон рабочих напряжений 2…35 В и характеризуются емкостью 2,2…560 мкФ. Отличительной чертой данного типа полимерных конденсаторов является их чрезвычайно низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Например, некоторые из полимерных конденсаторов SP-Cap™ от Panasonic имеют значения ESR от 3 мОм, что является одним из самых низких значений в отрасли. Конденсаторы SP-Cap покрыты защитным слоем компаунда и предназначены для поверхностного монтажа. Благодаря хорошим электрическим характеристикам и компактному размеру они находят свое применение в различных портативных электронных устройствах и в других приложениях, требующих низкопрофильных компонентов, которые не будут мешать установке радиаторов.

Рис. 2. Конструкция многослойного полимерного конденсатора

Выводные полимерные алюминиевые конденсаторы также используют алюминиевые обкладки и проводящий полимер в качестве электролита, но имеют рулонную конструкцию (рис. 3).

Рис. 3. Конструкция выводного полимерного конденсатора

По сравнению с другими типами полимерных конденсаторов конденсаторы с рулонной конструкцией перекрывают более широкий диапазон рабочих напряжений и емкостей. Для них диапазон напряжений составляет 2,5…100 В, а диапазон емкостей 3,3…2700 мкФ. Как и рассмотренные выше многослойные полимерные конденсаторы, рулонные конденсаторы характеризуются чрезвычайно низкими значениями ESR. Некоторые из конденсаторов OS-CON™ от Panasonic имеют значения ESR мене 5 мОм (рис. 4). Существуют рулонные конденсаторы для поверхностного монтажа, хотя они все равно являются не столь компактными, как многослойные полимерные конденсаторы.

Рис. 4. Внешний вид конденсаторов OS-CON™ от Panasonic

Полимерные танталовые конденсаторы используют проводящий полимер в качестве электролита, а катод у них изготовлен из тантала (рис. 5).

Рис. 5. Конструкция полимерного танталового конденсатора

Полимерные танталовые конденсаторы охватывают диапазон рабочих напряжений 2…35 В и диапазон емкостей 3,9…1500 мкФ. Они также характеризуются низким значением ESR. Например, у некоторых моделей конденсаторов POSCAP™ от Panasonic значения ESR начинаются от 5 мОм (рис. 6). Конденсаторы POSCAP предназначены для поверхностного монтажа и являются самыми компактными на рынке. Например, размер POSCAP M составляет всего 2,0 x 1,25 мм. Существуют также и другие варианты типоразмеров.

Рис. 6. Внешний вид конденсаторов POSCAP™ от Panasonic

Полимерные гибридные алюминиевые конденсаторы. Как следует из их названия, эти конденсаторы используют комбинацию жидкого и твердого электролита (проводящего полимера) и алюминий в качестве катода (рис. 7). Такая конструкция заимствует лучшие качества у различных типов конденсаторов. В частности полимер обеспечивает низкое значение ESR. В то же время, жидкая часть электролита может выдерживать высокие напряжения и гарантирует повышенную удельную емкость благодаря большой эффективной площади электродов. Гибридные конденсаторы характеризуются диапазоном рабочих напряжений 25…80 В и емкостью 10…330 мкФ. ESR у гибридных конденсаторов составляет 20…120 мОм, что выше, чему других полимерных конденсаторов, однако такой результат можно считать отличным, учитывая, что их используют в мощных приложениях.

Рис. 7. Конструкция гибридного полимерного алюминиевого конденсатора

Преимущества полимерных конденсаторов

Несмотря на различия в конструктивном исполнении и перечне используемых материалов, все рассмотренные выше типы полимерных конденсаторов имеют целый ряд общих важных достоинств:

Чтобы подтвердить самовосстанавливающуюся природу полимерных и гибридных конденсаторов, было проведено множество испытаний. В одном из тестов сравнивались полимерные конденсаторы SP-Cap от Panasonic с обычными конденсаторами Tantalum-MnO2. Полимерные конденсаторы без проблем выдерживали короткие импульсы тока до 7 А, в то время как танталовые конденсаторы начинали «дымиться» уже при 3 А и загорались при 5 А. Подобное повышение безопасности имеет важные схемотехнические и финансовые последствия. Обычно, чтобы обеспечить безопасность при использовании танталовых конденсаторов, рабочее напряжение выбирается на 30-50% меньше, чем указанный для них рейтинг напряжения. Это приводит к необходимости использования более высоковольтных танталовых конденсаторов с меньшей емкостью, а значит к росту числа конденсаторов и увеличению стоимости. Для полимерных конденсаторов Panasonic, напротив, гарантируется безотказная работа даже при напряжениях 90% от номинала.

Рассмотрим отдельно преимущества гибридных полимерных конденсаторов.

Преимущества гибридных полимерных конденсаторов

Рабочие частоты современных электронных устройств постоянно увеличиваются, а их габариты наоборот уменьшаются. Это делает гибридные конденсаторы все более привлекательными для самых разнообразных приложений.

Как уже было сказано выше, гибридные конденсаторы характеризуются отличной стабильностью параметров при работе на повышенных частотах. Они также обладают и целым рядом других преимуществ, которые делают их оптимальным выбором для таких приложений как компьютерные серверы, устройства резервного копирования, а также приводы электродвигателей, блоки управления автомобильным двигателем, камеры безопасности и светодиодное освещение.

Среди достоинств гибридных конденсаторов следует выделить:

Компактность и надежность гибридных конденсаторов совместно обеспечивают значительную экономическую выгоду, несмотря на высокую стоимость этих компонентов. Например, способность выдерживать значительные импульсные токи приводит к увеличению срока службы и снижению общей стоимости на 20%. В рассмотренном выше примере с блоком питания 48 В, стоимость гибридных конденсаторов составила только 50% от стоимости алюминиевых электролитов. Такая экономия стала возможной благодаря сокращению размера печатной платы, увеличению срока службы и уменьшению стоимости гарантийного обслуживания.

Теперь, когда проанализированы основные достоинства полимерных и гибридных конденсаторов, рассмотрим основные области их применения.

Полимерные и гибридные конденсаторы для IT-инфраструктуры

Слабым звеном в оборудовании для IT-сферы являются конденсаторы, используемые в источниках питания. Наиболее распространенной причиной преждевременного отказа электролитических конденсаторов становится высыхание жидкого электролита, что является следствием длительной работы в условиях повышенной температуры. Обычные танталовые конденсаторы являются одним из возможных решений этой проблемы. Однако, как было сказано выше, танталы оказываются весьма чувствительными к перенапряжениям. По этой причине, чтобы защититься от потенциального возгорания, разработчикам приходится использовать танталы при напряжениях меньше номинального.

Другим решением проблемы высыхания электролита становятся современные полимерные конденсаторы, которые позволяют увеличить жизненный цикл и надежность IT-оборудования, такого как серверы, коммутаторы, маршрутизаторы и модемы.

Полимерные конденсаторы с рулонной конструкцией, в частности OS-CON, не имеют жидкого электролита и поэтому имеют чрезвычайно долгий срок службы. Танталовые полимерные конденсаторы, например POSCAP, не содержат кислорода. Поэтому они не склонны к возгоранию при пробое. Конденсаторы SP-Cap имеют аналогичное «безопасное» поведение при отказе.

Все три семейства полимерных конденсаторов также обладают и другими важными достоинствами, востребованными в данном сегменте электронного оборудования:

• компактные размеры;
• низкое сопротивление ESR;
• способность выдерживать значительные импульсные токи;
• значительный срок службы.

Полимерные и гибридные конденсаторы для автомобильных приложений

Полимерные конденсаторы все чаще используются в автомобильной электронике. В частности полимерные и гибридные конденсаторы от Panasonic отвечают следующим требованиям:

• Семейства POSCAP, OS-CON, а также гибридные полимерные конденсаторы соответствуют стандартам AEC.
• Конденсаторы производятся на сертифицированном предприятии.
• При производстве используется Production Part Approval Process (PPAP).

Полимерные и гибридные конденсаторы для промышленных приложений

Количество электронных устройств, используемых в промышленности, постоянно растет. Это приводит к необходимости повышения надежности, в том числе и конденсаторов. Задача усложняется тем фактом, что промышленные условия эксплуатации зачастую оказываются достаточно агрессивными.

Полимерные и гибридные конденсаторы идеально подходят для промышленных приложений, поскольку они обладают целым рядом важных достоинств:

• Длительный срок службы. Это преимущество особенно важно для промышленных установок со значительным сроком эксплуатации.
• Способность выдерживать значительные импульсные токи. Высокие импульсные токи являются следствием работы электродвигателей и емкостной нагрузки.
• Высокая рабочая температура. В промышленности оборудование зачастую эксплуатируется при повышенных температурах.
• Высокие рабочие напряжения.
• Высокая удельная емкость.

В качестве конкретных промышленных приложений для полимерных и гибридных конденсаторов можно привести приводы электродвигателей, силовые инверторы и промышленное освещение. Полимерные конденсаторы, например, POSCAP и SP-Cap могут применяться в системах управления и промышленных контроллерах, благодаря отличным электрическим характеристикам и компактным габаритам.

Заключение

Полимерные конденсаторы выпускаются с 1990 года. При этом они продолжают развиваться, как с точки зрения электрических характеристик, так и с точки зрения уменьшения габаритов. В качестве примера можно рассмотреть линейку многослойных алюминиевых полимерных конденсаторов от Panasonic. Новые модели будут обладать еще меньшим последовательным сопротивлением (от 2 мОм) и еще большей емкостью (до 680 мкФ).

Новые танталовые полимерные конденсаторы также демонстрируют снижение ESR и уменьшение габаритов. Например, от конденсаторов типоразмера B с габаритами 3,5×2,8 мм следует ожидать падения ESR с 9 до 6 мОм.

Линейки гибридных конденсаторов также развиваются. Например, Panasonic предлагает новые модели с напряжениями 16 В и 100 В. Кроме того, срок службы и устойчивость к броскам тока для них будут увеличены.

Эти постоянные технические усовершенствования делают полимерные и гибридные конденсаторы все более привлекательной альтернативой традиционным танталовым конденсаторам и многослойным керамическим конденсаторам (MLCC).

Современный конденсатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Современный конденсатор

Cтраница 1

Современные конденсаторы выполняют регенеративного типа с нагревом переохлажденного конденсата до температуры насыщения отработавшего пара; их поверхность нагрева выполнена обычно из латунных прямых трубок диаметром 24 — 28 мм.  [2]

Современные конденсаторы с рациональной компоновкой трубных пучков обеспечивают глубокую деаэрацию конденсата и требуют использования деаэрационных конденсатосборников только при малых расходах пара.  [4]

Современные конденсаторы хорошо защищены от влаги; их конструкции допускают работу при ударных и вибрационных нагрузках, действующих на РЭА в процессе эксплуатации. Вакуумные типы конденсаторов исключают влияние на их электрическую прочность разряженной атмосферы.  [5]

Современные конденсаторы характеризуются очень малыми потерями.  [6]

Современные конденсаторы большей частью двухходовые.  [7]

Современные конденсаторы с неорганическим диэлектриком можно разбить на следующие основные группы: слюдяные, керамические ( высокочастотные и низкочастотные), стеклянные и тонкослойные конденсаторы с неорганическим диэлектриком.  [8]

Емкость современных конденсаторов может составлять от долей пикофа-рады до нескольких десятков тысяч микрофарад в одной единице, а номинальное рабочее напряжение может лежать в пределах от нескольких вольт до нескольких сотен киловольт.  [10]

В современных конденсаторах наибольшее влияние на потери оказывает температура.  [12]

В современных конденсаторах горловину крепят к выходному патрубку турбины с помощью сварки, исключающей присосы атмосферного воздуха. Таким образом, конденсатор и корпус ЦНД оказываются жестко связанными.  [13]

В современных конденсаторах практически всегда осуществляется пленочная конденсация.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

История конденсаторов часть 2: современная эра / Хабр

В предыдущих сериях:
История конденсаторов часть 1: первые открытия
Конденсаторы для «чайников»

В начале истории конденсаторов они использовались в основном для получения первых представлений об электричестве, ещё даже до того, как были открыты электроны. Это было время для публичных демонстраций достижений науки, например, в виде держащихся за руки людей, через которых пропускали ток конденсатора. Современная эра развития конденсаторов начинается в конце 18-го века, когда началось практическое применение электричества, потребовавшее изготовления конденсаторов с определёнными свойствами.

Лейденские банки

Маркони с передающим аппаратом

Одним из примеров практического использования стали искровые трансмиттеры, появившиеся до 1900 года и существовавшие в первом и втором десятилетиях. Трансмиттеры набирали большое напряжение для разряда через зазор, и потому с этой целью использовались керамические конденсаторы, которые могли выдержать такое напряжение. Кроме того, для этого требовалась высокая частота. Это были, по сути, лейденские банки, и для получения нужной ёмкости им требовались большие размеры.

Слюда

В 1909 году Уильям Дубилье [William Dubilier] изобрёл слюдяные конденсаторы меньшего размера, которые использовались на принимающей стороне в резонансных контурах беспроводного оборудования.

Ранние слюдяные конденсаторы представляли собою слои слюды и медной фольги, сжатые вместе в «пакетные слюдяные конденсаторы». Они были ненадёжными, и из-за того, что между слоями слюды и фольги оставались воздушные зазоры, были подвержены коррозии и окислению, а расстояние между пластинами могло меняться, что приводило к изменениям ёмкости.

В 1920-х были разработаны слюдяные конденсаторы с применением серебра, в которых слюда была с обеих сторон заключена в металл, что устраняло воздушные зазоры. Благодаря тонкому металлическому покрытию их размер можно было уменьшить, и они были очень надёжными. Конечно, развитие не остановилось на этом. Давайте рассмотрим историю современных конденсаторов, отмеченную рядом прорывов, следовавших один за другим.

Керамика

Многослойные керамические конденсаторы вокруг микропроцессора

В 1920-х слюды в Германии было мало, и там экспериментировали с новыми поколениями керамических конденсаторов. Было обнаружено, что у рутила (диоксида титана) ёмкость линейно зависит от температуры, и они могут заменить слюдяные конденсаторы. Их сначала производили в небольших количествах, а затем более крупными партиями в 1940-х. Они состояли из дисков, покрытых с двух сторон металлом.

Для увеличения ёмкости использовалась ещё одна разновидность керамики, титанат бария, и у неё диэлектрическая постоянная была в 10 раз выше, чем у слюды или диоксида титана. Но электрически параметры у неё были менее стабильными, и в результате её можно было использовать вместо слюды только там, где не требовалось надёжности. После Второй Мировой этот недостаток был исправлен.

Начавшая работу в 1961 году американская компания представила многослойный керамический конденсатор (multi-layer ceramic capacitor, MLCC), у которого размеры были меньше, а ёмкость – больше. К 2012 году ежегодное производство MLCC из титаната бария достигало уже 10¹² штук.

Алюминиевые электролитические

Электролитический конденсатор

В 1890-х Чарльз Поллак открыл, что слой оксида на алюминиевом аноде проявляет стабильность в нейтральной или щелочной среде, и получил в 1897 году патент на алюминиевый электролитический конденсатор с бурой. Первые «мокрые» электролитические конденсаторы» появились в радиоприёмниках в 1920-х, но их срок жизни был ограничен. «Мокрыми» их называли из-за содержания воды. Это была ёмкость с металлическим анодом, погружённым в раствор буры или другого электролита, растворённого в воде. Внешняя часть контейнера служила второй пластиной. Их использовали в телефонных АТС для уменьшения шума реле.

Патент на предка современного электролитического конденсатора был заявлен в 1925 году Сэмюэлем Рубеном. Он сделал бутерброд из гелеобразного электролита, расположенного между анодом, покрытым оксидом, и второй пластиной из металлической фольги, устранив необходимость в контейнере с водой. В результате получился «сухой» электролитический конденсатор. Всё это серьёзно уменьшило размер и стоимость конденсаторов.

В 1936-м компания Cornell-Dubilier представила свои алюминиевые электролитические конденсаторы, в которых были такие улучшения, как загрубление поверхности анода, помогавшее увеличить ёмкость. Компания Hydra-Werke, принадлежавшая AEG, примерно в то же время начала их массовое производство в Берлине.

После Второй Мировой быстрое развитие технологий радио и телевидения привело к увеличению производства конденсаторов и разнообразия их стилей и размеров. Среди улучшений были уменьшение утечек тока и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), увеличение температурных рамок и срока службы благодаря использованию новых органических электролитов. Дальнейшие разработки в 1970-1990-х годах продолжили эту тенденцию, уменьшая утечки, ESR и увеличивая рабочие температуры.

В начале 2000-х годов случилась т.н. «конденсаторная чума», из-за того, что производители использовали для изготовления конденсаторов украденный рецепт электролита, который оказался неполным. Отсутствие стабилизирующих компонентов приводило к раннему выходу конденсаторов из строя.

Танталовые электролитические

Танталовый конденсатор поверхностного размещения

Танталовые электролитические конденсаторы впервые начали изготавливать для военных нужд в 1930-х. Они использовали закрученную танталовую фольгу и жидкий электролит. В 1950-х в Bell Laboratories изготовили первый танталовый конденсатор с твёрдым электролитом. Они растирали тантал в порошок и спекали его в цилиндр. Сначала использовались жидкие электролиты, но потом было обнаружено, что диоксид марганца можно использовать в качестве твёрдого электролита.

И хотя основные изобретения были сделаны в Bell Labs, в 1954-м Sprague Electric Company улучшила процесс изготовления, и начала производить первые коммерчески доступные танталовые конденсаторы с твёрдым электролитом.

В 1975 появились полимерные танталовые электролитические конденсаторы с гораздо большей проводимостью. В них проводящие полимеры заменяли диоксид марганца, что приводило к уменьшению ESR. NEC выпустили полимерный танталовый конденсатор в 1995 году для поверхностного монтажа, а в 1997 за ними последовала и Sanyo.

Стоимость танталовой руды на рынке нестабильна, и пару раз скачки уже случались – в 1980 и в 2000/2001 годах. Последний скачок привёл к разработке ниобиевых электролитических конденсаторов с электролитом из диоксида марганца, свойства которых были примерно сравнимы с танталовыми.

Полимерная плёнка

Конденсаторы на полимёрной плёнке

Конденсаторы на металлизированной бумаге были запатентованы в 1900-м году Г.Ф. Мэнсбриджем [G.F. Mansbridge]. Металлизировали бумагу, покрывая её связующим веществом, содержавшим частички металла. В начале 1900-х их активно использовали как развязывающие конденсаторы в телефонии. Во время Второй мировой Bosch улучшила процесс и производила их, покрывая бумагу лаком, который затем покрывался металлом путём вакуумного напыления. В 1954-м Bell Labs изготовили металлизированную лаковую плёнку толщиной 2,5 мкм отдельно от бумаги, что позволило создавать конденсаторы ещё меньшего размера. Этот конденсатор можно считать первым полимерным.

Исследования пластика, проводимые специалистами по органической химии во время Второй мировой, привели к развитию этой темы. Одним из них в 1954 году стал первый майларовый конденсатор. Торговую марку «майлар» в 1952 году представила компания Dupont, и это был очень прочный полиэтилентерефталат (PET), плёнка на основе синтетического полиэфирного волокна. В 1954 был произведён конденсатор на майларовой плёнке толщиной 12 мкм. К 1959 году список включал конденсаторы, сделанные при помощи полиэтилена, полистирена, политетрафторэтилена (PTFE), PET и поликарбоната. К 1970-м в электронных устройствах использовались конденсаторы из плёнки и фольги без бумаги.

Двойные (суперконденсаторы)

Суперконденсаторы

И вот история приводит нас к последнему типу конденсаторов, и очень интересному, поскольку их ёмкость измеряется уже в тысячах фарад. В начале 1950-х исследователи в General Electric использовали свои наработки в области топливных ячеек и перезаряжаемых батарей для экспериментов с конденсаторами с пористыми электродами из углерода. Это привело к патенту Беккера на «Электролитический конденсатор низкого напряжения с пористыми углеродными электродами». GE не стала заниматься дальнейшими разработками, но заложенные в патент принципы привели к созданию конденсаторов очень высокой ёмкости.

Компания Standard Oil из Огайо разработала ещё одну их версию, и в итоге продала в 1970-х лицензию компании NEC, которая довела их до коммерческого варианта под торговой маркой «суперконденсатор». Они работали с напряжением в 5,5 В и имели ёмкости до 1 Ф. Они достигали объёма в 5 куб.см. и использовались в качестве резервного источника питания для компьютерной памяти.

Профессор Брайан Эванс Конвэй из Оттавского университета работал над электрохимическими конденсаторами из оксида рутения с 1975 по 1980 годы. В 1991 он описал разницу между суперконденсаторами и батареями в электрохимическом хранении заряда, а полностью описал различия в 1999 году, снова введя в оборот термин «суперконденсатор».

Продукты и рынки для суперконденсаторов постепенно появлялись. Известные торговые марки – это Goldcaps, Dynacap и PRI Ultracapacitor, последняя из которых связана с первыми суперконденсаторами, обладающими небольшим внутренним сопротивлением, разработанными в 1982 году компанией Pinnacle Research Institute (PRI) для нужд военных.

Относительно свежие разработки на рынке включают литий-ионные конденсаторы, в которых аноды из активированного угля покрываются ионами лития. Их ёмкость составляет тысячи фарад при напряжении в 2,7В.

Почему старые электролитические конденсаторы больше современных при одинаковой емкости | Электронные схемы

советский и современный зарубежный конденсатор сравнение

советский и современный зарубежный конденсатор сравнение

Давно обратил внимание на такую штуку с электролитическими конденсаторами: старые конденсаторы,у которых такая-же емкость и рабочее напряжение что и у современных,имеют размеры существенно больше современных.В чем-же дело,неужели раньше электролит или фольга были настолько хуже чем сегодня?

советский и зарубежный электролитический конденсатор сравнение

советский и зарубежный электролитический конденсатор сравнение

Для проверки взял советский конденсатор к50-12 емкостью 5000 мкФ и на напряжение 25В. Из зарубежного выбрал CapXon 4700мкФ*25В. Конденсатор nichicon на 10000 мкФ разбирать не стал,но на фото показал для сравнения.

проверка емкости конденсатора на тестере

проверка емкости конденсатора на тестере

Для начала проверил конденсаторы на тестере.Как видно,зарубежный конденсатор просел по емкости по сравнению с советским,но ESR и добротность(Vloss) у CapXon лучше.

тест конденсатора к50-12

тест конденсатора к50-12

Теперь пора разобрать конденсаторы,чтобы рассмотреть их внутренности.Оба конденсатора представляют из себя два рулона,которые состоят из двух обкладок фольги и бумаги,которая пропитана электролитом.Рулоны помещаются в алюминиевый стакан и герметизируются.

что внутри электролитического конденсатора

что внутри электролитического конденсатора

Что советский,что зарубежный конденсатор устроены одинаково.

анодная и катодная фольга электролитического конденсатора

анодная и катодная фольга электролитического конденсатора

Две алюминиевые фольги.Одна темного цвета а другая светлая.Темная фольга-это анодная фольга,при работе конденсатора на ее поверхности образуется диэлектрик-оксид алюминия.Светлая фольга-это вывод катода,к которому плотно соединена бумага с электролитом.

из чего состоит электролитический оксидный конденсатор

из чего состоит электролитический оксидный конденсатор

Прямой ответ на вопрос,в чем все таки отличие этих конденсаторов я не нашел,ведь видно,что состоят они одинаково.Но здесь надо вспомнить про суперконденсатор-ионистор,который обладает огромной емкостью при небольших размерах.Это достигнуто благодаря применению пористого материала в обкладках,из за чего площадь электрода становится очень большой,хотя размер ионистора небольшой.

пористая анодная фольга в электролитическом конденсаторе

пористая анодная фольга в электролитическом конденсаторе

Скорее всего дело в пористости анодной фольги электролитического конденсатора.В современных конденсаторах этих пор больше и в итоге площадь фольги как обкладки больше,нежели чем в старых конденсаторах.Возможно еще играет роль состав электролита.

Чему не учат о конденсаторах

Davide Bortolami

|&nbsp Создано: 8 Февраля, 2021 &nbsp|&nbsp Обновлено: 16 Июня, 2021

В инженерной деятельности мы часто применяем сотни эмпирических правил для упрощения тех аспектов, над которыми работаем.

Если бы мы запускали квантово-физическое моделирование всякий раз, когда необходимо поморгать светодиодом, мы бы никогда ничего не добились. Тем не менее, многие из этих правил были сформулированы в прошлом, когда индустрия электроники радикально отличалась от нынешней.

Сегодня мы собираемся забыть, чему нас учили о том, что такое конденсатор. Кроме того, мы рассмотрим, как использовать конденсаторы с учетом современной электроники.

Чем конденсатор больше не является

Одно из общераспространенных мнений состоит в том, что основная роль конденсатора заключается в хранении заряда, подобно тому, как ведро с водой наполняется одной чашкой и в то же время опустошается другой.

Если вы когда-либо вступали в дискуссию “протекает ли ток через конденсатор” и уходили больше в политику, чем в физику, вы знаете, что типовые аналогии не имеют особого смысла, когда речь идет о переменном токе. Конденсатор – это просто два проводника, разделенных диэлектриком, и нигде в основных физических объяснениях его свойств вы не найдете объяснения того, что с этим делать.

Хранение энергии – это лишь одно из множества применений конденсатора, таких как фильтрация, формирование и инвертирование электрических сигналов и импедансов. Мы привыкли думать, что это основное применение конденсатора, поскольку это было его первым применением на заре электричества постоянного тока и электроскопа Уильяма Гилберта, изобретенного в XV веке.

Назначение конденсатора

Такие термины, как развязывающий и байпасный (шунтирующий) конденсатор, часто используются как синонимы – я сам совершал эту ошибку бесчисленное количество раз.

Это приводит к большой путанице, поскольку для разных целей часто требуются конденсаторы с разными электрическими и физическими параметрами, такими как форм-фактор, номинальное напряжение, ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) и профиль собственного резонанса.

Конденсаторы называют по-разному не только исходя из технологии, по которой они созданы (керамический, электролитический), но и их назначения.

В следующих разделах рассмотрено несколько из наиболее распространенных назначений конденсаторов.

Рис. 1. Конденсаторы на современной плате. Если присмотреться, вы заметите различные типы конденсаторов, используемые в цепях разного назначения. Изображение от Michael Dziedzic

Байпасный конденсатор

Назначением байпасного конденсатора является передача радиочастотной энергии (переменного тока достаточно высокой частоты) от одной части платы к другой. Соответственно, о хранении заряда речи не идет вообще. Байпасный конденсатор предназначен для проведения, а не для хранения.

Для этого необходим тщательный подбор конденсатора с минимально возможным импедансом на нужных частотах. Этого можно достичь максимально близким соответствием собственной резонансной частоты конденсатора и частоты сигнала.

Собственная резонансная частота – это частота, на которой резонирует емкость и паразитная индуктивность и на которой конденсатор имеет наименьшее возможное сопротивление. Математически емкость и индуктивность как будто пропадают и остается только эквивалентное последовательное сопротивление.

Для частот выше собственной резонансной частоты конденсатор начинает всё меньше работать как конденсатор и всё больше – как индуктивность.

Рис. 2. Зависимость импеданса от частоты для различных конденсаторов. Изображение от Elcap, Jens Both

На что следует обращать внимание

Одна из наиболее распространенных ошибок, которые допускаются при использовании байпасных конденсаторов для контроля электромагнитного излучения (особенно при шунтировании экранов земли), заключается в том, что их размещение ограничивается только источником шума, который нужно устранить.

Для постоянного тока это имело бы смысл – закоротить сигнал максимально близко к источнику, чтобы получить как можно более низкие его значения, минимизировать сопротивление (импеданс) между коротким замыканием (конденсатором) и источником.

Для переменного тока и особенно для радиочастотного диапазона, из-за волновой природы электрических сигналов быстрое увеличение импеданса между областью рядом с источником шума и остальной частью заземляющего слоя может быть источником отражений, т.е. энергии, отраженной из-за несоответствия импедансов. Опять же, это противоречит традиционному описанию “энергии, отраженной из-за рассогласования линий”, которое верно лишь отчасти.

При использовании байпасных конденсаторов нужно попытаться снизить импеданс экранов питания и земли, распределив конденсаторы по плате. В зависимости от используемой частоты, структуры слоев и диэлектрического материала платы, могут понадобиться конденсаторы в диапазоне от пикофарад до нанофарад

Развязывающий конденсатор

У линейных регуляторов, таких как широко используемый 7805, есть внутренний контур обратной связи, который сравнивает выходное и опорное напряжение и соответствующим образом регулирует ток для поддержания стабильного выходного сигнала.

Теоретически линейные регуляторы можно использовать без внешнего конденсатора – по крайней мере, если мы игнорируем любые проблемы, связанные с автоколебаниями. Чтобы получить стабильный выходной сигнал, требуемый ток должен изменяться с достаточно медленной скоростью нарастания, чтобы линейный регулятор мог успевать за ним. Учитывая, что большинство из них построено на технологии BJT начала 80-х годов, эти скорости нарастания совсем не высокие.

Рис. 3. Пример внутренней схемы типового линейного регулятора, подобного 7805

Аналогичным образом, импульсные преобразователи DC-DC имеют основную частоту переключения и не могут регулировать выходной сигнал быстрее этой частоты.

Многие современные цифровые устройства генерируют переходные процессы тока с частотными составляющими в сотни мегагерц, что намного больше, чем может обеспечить любой регулятор (если мы не говорим об экзотических драйверах лазерных диодов).

Развязывающие конденсаторы работают на границе между стабильным напряжением, регулируемым схемой источника питания постоянного тока, и потреблением прерывистого тока современными цифровыми устройствами.

Даже небольшой импеданс между источником питания и устройством быстро приведет к выходу напряжения питания за пределы допустимого диапазона при возникновении пика тока.

Развязывающие конденсаторы действуют как временные локализованные накопители энергии, что уменьшает импеданс источника для значений в диапазоне между нескольких мегагерц и нескольких сотен мегагерц.

Для частот выше сотен мегагерц большинство SMD-конденсаторов имеют высокий импеданс и являются неэффективными. Вместо этого необходимо использовать такие методы, как скрытая емкость (buried capacitance) в стеке слоев.

На что следует обращать внимание

Развязывающие конденсаторы полезны только в относительно узком частотном диапазоне, в основном из-за ограничений, связанных с их паразитными свойствами.

Главный параметр, на который следует обратить внимание – это, опять же, собственная резонансная частота. Разделительные конденсаторы эффективны только на частотах ниже их собственной резонансной частоты.

При выборе конденсатора часто бывает полезно придерживаться следующих эмпирических правил:

• От постоянного тока до килогерц – конденсатор не требуется, источник питания может работать сам по себе.
• От килогерц до мегагерц – электролитические конденсаторы высоких номиналов полезны для более низкого диапазона частот, но их высокое последовательное сопротивление ограничивает их работу из-за низкой резонансной частоты. В диапазоне МГц многие электролитические конденсаторы уже являются сильно индуктивными.
• От мегагерц до 200 МГц – керамические конденсаторы, в зависимости от диэлектрика, размера корпуса и технологии изготовления, обычно подходят для этого диапазона.
• Свыше 200 Мгц – керамические конденсаторы становятся неэффективными. В этих случаях, будет лучше использовать вместо них скрытую емкость.

Сглаживающий конденсатор

Сглаживающие конденсаторы используются для поддержания стабильного напряжения во время недостающих циклов линии питания и поддержки пикового тока. Для этого нужны конденсаторы высокой емкости, и поэтому они обычно являются электролитическими.

Их можно считать маленькими источниками бесперебойного питания.

Чему не учат о керамических конденсаторах

Керамические конденсаторы, несомненно, являются фундаментальными пассивными компонентами в современной электронной промышленности, и их удельная емкость увеличивается со скоростью, сравнимой с плотностью транзисторов в кремнии, что делает доступными многие современные конструкции с высокой плотностью.

Они действительно являются чудом техники, но у них также есть несколько особенностей, о которых нужно знать.

Чем меньше, тем лучше

Керамика – замечательный, но хрупкий материал. Керамические конденсаторы могут треснуть из-за изгиба печатной платы, например, при сборке больших плат (или панелей), неправильном разделении плат скрайбированием или неправильном обращении во время транспортировки.

Растрескивание при изгибе – опасное явление, поскольку если конденсатор используется в силовых устройствах с высокими токами, он зачастую может выйти из строя и вызвать возгорание.

Вопреки распространенному мнению, конденсатор меньшего размера имеет превосходные электрические и механические характеристики. Они с меньшей вероятностью треснут, и они имеют более высокую собственную резонансную частоту.

Если вашему продукту требуется высокая надежность при механических нагрузках, есть несколько методов, которые вы можете использовать для уменьшения соответствующих отказов:

• Не размещайте конденсаторы длинной стороной в том же направлении, в котором изгибается плата.
• Используйте конденсаторы минимально возможного размера, например 0402.
• Используйте конденсаторы типа “soft-terminated”, которые не замыкаются под нагрузкой, и/или керамические конденсаторы X2/Y2.
• Размещайте трассировку вокруг конденсаторов для снятия механического напряжения.
• Если вы выбрали конденсаторы, которые размыкаются, всегда используйте параллельно как минимум два из них, чтобы ваша схема могла иметь достаточную емкость для нормальной работы при выходе из строя одного из них.

Типы диэлектриков

C0G, X7R… У диэлектриков странные названия и набор самых разных свойств. Далее представлены их характеристики и случаи, когда их использовать лучше всего:

• C0G/NP0 – самые модные керамические конденсаторы на рынке. Обычно они доступны в диапазоне от 1 пФ до 100 нФ и имеют допуск 5%. NP0 означает “положительный-отрицательный-ноль”, для формы графика ТКЕ конденсатора, которая выглядит плоской во всем диапазоне температур. Именно их следует использовать, когда требуются точные значения и стабильность.
• X7R – современная рабочая лошадка. Они имеют отличные коэффициенты напряжения и температуры и популярны в диапазоне от 100 пФ до 22 мкФ. Они наиболее широко используются для развязки и имеют широкий диапазон температур от -55°C до 125°C.
• X5R – аналогичен X7R, но рассчитан на 85°C вместо 125°C.
• Y5V – может достигать чрезвычайно высокого значения емкости, но при низких отклонениях от номинального напряжения и температуры (допускается потеря до 82% емкости).
• Z5U – аналогично Y5V, конденсаторы Z5U имеют плохие характеристики по напряжению и температуре и стоят очень дешево. Допускается использование только до -10°C и применяются только для развязки в недорогом бытовом оборудовании.

На что следует обращать внимание

Использование конденсаторов с разными диэлектриками может привести к неожиданным результатам.

Например, конденсаторы Z5U очень дешевы и используют диэлектрик из титаната бария. Этот материал имеет высокую диэлектрическую постоянную, что обеспечивает отличное отношение емкости к объему, а также собственную резонансную частоту, обычно от 1 до 20 МГц.

Конденсаторы NP0 лучше работает на частотах выше 10 МГц, так почему бы не использовать их вместе для работы в более широком диапазоне частот?

К сожалению, когда конденсаторы Z5U и NP0 соединены параллельно, материал с более высокой диэлектрической проницаемостью снижает резонансную частоту NP0, и это сочетание приводит к худшим общим характеристикам, чем просто качественный Z5U.

Однако вопрос «почему» определенно выходит за рамки моей компетенции. Если вы понимаете это явление, пожалуйста, напишите мне.

Диэлектрические потери

Если вы закоротите выход заряженного конденсатора, то обнаружите, что полностью разряженный конденсатор сидит на скамейке и смотрит на вас печальными глазами. Однако это не всегда так. Почти все конденсаторы, за единственным заметным исключением вакуумных конденсаторов, сохраняют часть своего заряда после разрядки.

Это происходит потому, что случайно ориентированные молекулярные диполи со временем выравниваются электрическим полем, и их новая ориентация сохраняется даже в отсутствии этого поля.

Керамические конденсаторы могут удерживать до 0,6% заряженного напряжения для NP0 и до 2,5% для X7R.

Емкость, зависящая от напряжения

Конденсаторы Y5V могут терять до 82% своей емкости при номинальном напряжении, в то время как конденсаторы NP0 имеют практически горизонтальную характеристику.
Если у вас есть устройства, в которых нужно изменять выходное напряжение, например, с помощью настраиваемого источника напряжения, требуемого стандартом USB-PD, который Марк Харрис обсуждал в своей недавней статье, вы можете столкнуться с непредсказуемой работой схемы.

Инструменты проектирования в Altium Designer® включают в себя всё необходимое, чтобы идти в ногу с новыми технологиями. Поговорите с нами сегодня и узнайте, как мы можем улучшить ваш процесс проектирования.

Конденсаторы / Продукция / Гириконд

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Каким же образом формируется и какими факторами определяется емкость конденсатора?

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

U = q/C,

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

 

 

                          Рис. 1                                                                  Рис. 2 

Картина электрического поля одиночных       Картина электрического поля

                    электродов                                            сближенных электродов

                         

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

 

В общем случае емкость конденсатора описывается выражением:

С= ε_о ε S/d,

где:      ε_о – диэлектрическая постоянная,

S – площадь электродов,

d – расстояние между электродами.

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

                                                 С =Δq / ΔU,            или точнее:         

                                                 С = dq / dU.

 

Важнейшим параметром конденсатора является его номинальное напряжение (U_ном).

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

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

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

 

 

Рис. 3

Схема замещения реального конденсатора

 

 

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

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

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

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

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

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

 

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

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

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

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

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

 

Применяемые в современной радиоэлектронной аппаратуре конденсаторы с оксидным диэлектриком подразделяются:

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

 

Наиболее распространенными в современной аппаратуре являются:

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

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

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

 

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

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

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

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

К специальным конденсаторам с органическим диэлектриком следует отнести:

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

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

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

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

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

 

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

 

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

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

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

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

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

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

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

 

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

 

Виды конденсаторов — Основы электроники

Узнав, что же такое конденсатор, рассмотрим, какие бывают виды конденсаторов.

Итак, виды конденсаторов можно классифицировать по нескольким признакам:

• по назначению;
• по характеру изменения емкости;
• по способу монтажа;
• по характеру защиты от внешних воздействий.

Иногда в литературе термин «виды конденсаторов» меняют на «группы конденсаторов», что одинаково по своему смысловому значению.

Классификация видов конденсаторов показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Виды конденсаторов.

Рассмотрим более подробно виды конденсаторов, а точнее характеристики видов конденсаторов.

Конденсаторы общего назначения – конденсаторы, применяемые в большинстве видов радиоэлектронной аппаратуры. К конденсаторам этого вида не применяются особые требования.

Конденсаторы специального назначения – конденсаторы, к которым предъявляются особые требования (по напряжению, частоте, виду действующих сигналов и т.д.) в зависимости от той цепи, где они установлены. Например к данному виду конденсаторов относятся: импульсные, высоковольтные, пусковые, помехоподавляющие, а так же и другие конденсаторы.

Конденсаторы постоянной емкости – это конденсаторы, чья емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации аппаратуры не меняется.

Конденсаторы переменной емкости – применяются в цепях, где требуется изменение емкости в процессе эксплуатации. При этом изменение емкости может производится различными способами: механически, путем изменения управляющего напряжения, изменением температуры окружающей среды.

Подстроечные конденсаторы – не применяются в цепях с оперативным изменением емкости. В основном их используют для первоначальной настройки аппаратуры или периодической подстройки цепей, где требуется малый диапазон изменения емкости.

Конденсаторы, используемые для печатного монтажа – это конденсаторы которые применяются в аппаратуре с обычными печатными платами с отверстиями для выводов радиокомпонентов. У таких конденсатов выводы изготовлены из проволоки круглого сечения.

Конденсаторы, используемые для навесного монтажа. Этот вид конденсаторов очень многообразен по исполнению выводов. Здесь могут использоваться мягкие и жесткие выводы, радиальные или аксиальные выводы, выводы, изготовленные из ленты или проволоки круглого сечения, а так же с выводами в виде опорных винтов и проходных шпилек (проходные конденсаторы). К конденсаторам для навесного монтажа можно отнести более современные конденсаторы с выводами под винт.

Конденсаторы, используемые для поверхностного монтажа( SDM-конденсаторы). Отдельно необходимо выделить SDM-конденсаторы, так как они находят все большее и большее применение в современной радиоэлектронной аппаратуре. Другое название таких конденсаторов – безвыводные. У этого вида конденсаторов в качестве выводов используются части его копруса.

Конденсаторы с защёлкивающимися выводами (Snap in). Вид современных конденсаторов, в которых выводы изготовлены таким образом, что при установки в отверстия платы они жестко «защелкиваются», это позволяет качественно и с удобствами осуществить их пайку.

Конденсаторы с выводами под винт. Интересный вид конденсаторов для поверхностного монтажа. В выводах конденсаторов этого вида нарезана резьба. В основном эти конденсаторы применяются в блоках питания, где преобладает ток большой величины и необходимо надежно подключить выводы к силовым проводам. Использование выводов под винт так же делает возможным установку конденсатора на радиатор.

Незащищенные конденсаторы – вид конденсаторов, который не допускают к работе в условиях повышенной влажности. Возможно эксплуатация этих конденсаторов в составе герметизированной аппаратуры.

Защищенные конденсаторы – могут работать в условия повышенной влажности.

Неизолированные конденсаторы – при использовании этого вида конденсаторов не допускается касания их корпусом шасси аппаратуры.

Изолированные конденсаторы – имеют хорошо изолированный корпус, что делает возможным касания шасси аппаратуры или ее токоведущих поверхностей.

Уплотненные конденсаторы – в конденсаторах этого вида используется корпус, уплотненный органическими материалами.

Герметизированные конденсаторы – эти конденсаторы имеют герметизированный корпус, что исключает взаимодействие внутренней конструкции конденсатора с окружающей средой.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

конденсаторов

НОВИНКА! ‣ — Пакеты электронных компонентов Amazon. Посетите страницу Amazon Electronic Component Packs.

Что такое современные конденсаторы?

За последние 100 лет (я беру здесь некоторую лицензию, потому что какие-то конденсаторы действительно существовали еще в 1900 году) в конструкции конденсаторов произошло много замечательных изменений.

Типы, которые были в моде, скажем, 25 лет назад, больше не подходят для требуемой цели.Одним из таких типов может быть серебристо-слюда, которая была в моде для компонентов, определяющих частоту в радио. Сегодня я бы не стал рассматривать это ни на секунду, потому что современные керамические типы намного более стабильны с четко определенными температурными коэффициентами и допусками. Точно так же современные типы полистирола значительно улучшаются.

Вот список некоторых наиболее распространенных типов и их свойств.

Переменные воздуха

Параметры качества воздуха сегодня используются редко, главным образом из-за связанных с этим затрат.Новые воздушные переменные почти непозволительно дороги для радиолюбителей или электронных хобби. Существует большой рынок излишков или бывших в употреблении типов, но даже они относительно дороги и обычно требуют дополнительного дорогостоящего редукционного привода и циферблатного механизма.

Сегодня они в значительной степени вытеснены диодами с регулируемым напряжением, синтезаторами частоты и цифровыми устройствами считывания.

Триммерные воздушные переменные были заменены более экономичными и миниатюрными типами керамической или пластиковой пленки с различными диапазонами.

Конденсаторы настр. Миниатюрные

Конденсаторы керамические

Керамические конденсаторы обычно выбирают для применений с низкой емкостью, где рабочая частота может быть очень высокой. Керамика предлагает более низкое СОЭ, чем, скажем, тантал. Кроме того, керамика имеет преимущество в том, что она менее чувствительна к переходным напряжениям и не чувствительна к полярности. http://www.kemet.com/

Конденсаторы монолитные с синей микросхемой

Конденсаторы керамические высоковольтные

Переходные конденсаторы из металлизированного полипропилена

Неполяризованные переходные конденсаторы

Tag Танталовые конденсаторы

Тантал обычно выбирают для применений, в которых рабочая частота не превышает 10 МГц, а требуемая емкость очень высока.http://www.kemet.com/

Конденсаторы электролитические

Суперконденсаторы

Конденсаторы из металлизированного полиэстера или майлара

MKT миниатюрные полиэфирные конденсаторы

MKT миниатюрные полиэфирные конденсаторы

Конденсаторы сети 250 В перем. Тока

Конденсаторы коррекции коэффициента мощности

Ссылка на страницу

НОВИНКА! — Как перейти по прямой ссылке на эту страницу

Хотите создать ссылку на мою страницу со своего сайта? Нет ничего проще.Знания HTML не требуются; даже технофобы могут это сделать. Все, что вам нужно сделать, это скопировать и вставить следующий код. Все ссылки приветствуются; Искренне благодарю вас за вашу поддержку.

Скопируйте и вставьте следующий код для текстовой ссылки :

<а href = "https://www.electronics-tutorials.com/basics/modern-capacitors.htm" target = "_ top"> посетите страницу Яна Пурди VK2TIP "Современные конденсаторы"

, и он должен выглядеть так:
Посетите Ян Пурди VK2TIP «Современные конденсаторы» Страница

ВЫ ЗДЕСЬ: ГЛАВНАЯ> ОСНОВНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА> ЕМКОСТЬ> СОВРЕМЕННЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ

автор Ян К.Purdie, VK2TIP сайта www.electronics-tutorials.com заявляет о моральном праве на быть идентифицированным как автор этого веб-сайта и всего его содержания. Copyright © 2000, все права защищены. См. Копирование и ссылки. Эти электронные учебные пособия предназначены для индивидуального частного использования, и автор не несет никакой ответственности за применение, использование, неправильное использование любого из этих проектов или учебных пособий по электронике, которое может привести к прямому или косвенному ущербу или убыткам, связанным с этими проектами или учебными пособиями. .Все материалы предоставляются для бесплатного частного и общественного использования.
Коммерческое использование запрещено без предварительного письменного разрешения www.electronics-tutorials.com.

---

Copyright © 2000 — 2001, все права защищены. URL — https://www.electronics-tutorials.com/basics/modern-capacitors.htm

Обновлено 5 мая 2001 г.

Связаться ВК2ТИП

Керамический конденсатор

| Типы | Направляющая конденсатора

Что такое керамические конденсаторы?

В керамическом конденсаторе в качестве диэлектрика используется керамический материал.Керамика была одним из первых материалов, который использовался при производстве конденсаторов, поскольку это был известный изолятор. В керамических конденсаторах использовались многие геометрические формы, некоторые из которых, например, керамические трубчатые конденсаторы и конденсаторы с барьерным слоем, сегодня устарели из-за своего размера, паразитных эффектов или электрических характеристик. Типы керамических конденсаторов, наиболее часто используемые в современной электронике, — это многослойный керамический конденсатор, иначе называемый керамическим многослойным чип-конденсатором (MLCC), и керамический дисковый конденсатор.MLCC являются наиболее производимыми конденсаторами, количество которых составляет около 1000 миллиардов устройств в год. Они изготавливаются по технологии SMD (поверхностного монтажа) и широко используются благодаря небольшим размерам. Керамические конденсаторы обычно изготавливаются с очень маленькими значениями емкости, обычно от 1 нФ до 1 мкФ, хотя возможны значения до 100 мкФ. Керамические конденсаторы также очень малы по размеру и имеют низкое максимальное номинальное напряжение. Они не поляризованы, что означает, что их можно безопасно подключать к источнику переменного тока.Керамические конденсаторы имеют отличную частотную характеристику из-за низких паразитных эффектов, таких как сопротивление или индуктивность.

Определение керамического конденсатора

Керамический конденсатор — это конденсатор, в котором в качестве диэлектрика используется керамический материал. Двумя наиболее распространенными типами являются многослойные керамические конденсаторы и керамические дисковые конденсаторы.

Характеристики

Точность и допуски

Сегодня доступны два класса керамических конденсаторов: класс 1 и класс 2.Керамические конденсаторы класса 1 используются там, где требуется высокая стабильность и низкие потери. Они очень точны, а значение емкости стабильно в зависимости от приложенного напряжения, температуры и частоты. Конденсаторы серии NP0 обладают емкостной термической стабильностью ± 0,54% в общем диапазоне температур от -55 до +125 ° C. Допуски номинального значения емкости могут составлять всего 1%.

Конденсаторы

класса 2 имеют высокую емкость на единицу объема и используются для менее чувствительных приложений.Их термическая стабильность обычно составляет ± 15% в диапазоне рабочих температур, а допустимые отклонения от номинальных значений составляют около 20%.

Преимущества размера

Когда требуется высокая плотность упаковки компонентов, как в случае с большинством современных печатных плат (ПП), устройства MLCC предлагают большое преимущество по сравнению с другими конденсаторами. Чтобы проиллюстрировать этот момент, корпус многослойного керамического конденсатора «0402» имеет размеры всего 0,4 мм x 0,2 мм. В такой упаковке 500 и более слоев керамики и металла.Минимальная толщина керамики по состоянию на 2010 год составляет порядка 0,5 мкм.

Высокое напряжение и высокая мощность

Керамические конденсаторы большего размера могут быть изготовлены так, чтобы выдерживать гораздо более высокие напряжения, и они называются силовыми керамическими конденсаторами. Они физически намного больше, чем те, что используются на печатных платах, и имеют специальные клеммы для безопасного подключения к источнику высокого напряжения. Силовые керамические конденсаторы могут быть изготовлены так, чтобы выдерживать напряжения в диапазоне от 2 кВ до 100 кВ, с указанной мощностью намного выше 200 вольт-ампер.

Меньшие MLCC, используемые в печатных платах, рассчитаны на напряжение от нескольких вольт до нескольких сотен вольт, в зависимости от области применения.

Конструкция и свойства керамических конденсаторов

Конденсаторы керамические дисковые

Керамические дисковые конденсаторы изготавливаются путем покрытия керамического диска серебряными контактами с обеих сторон. Для достижения большей емкости эти устройства могут быть сделаны из нескольких слоев. Керамические дисковые конденсаторы обычно представляют собой компоненты со сквозными отверстиями и выходят из употребления из-за своего размера.Вместо них используются MLCC, если позволяют значения емкости. Керамические дисковые конденсаторы имеют значение емкости от 10 пФ до 100 мкФ с широким диапазоном номинальных напряжений от 16 вольт до 15 кВ и более.

Многослойный керамический конденсатор (MLCC)

MLCC производятся путем точного смешивания мелко измельченных гранул параэлектрических и сегнетоэлектрических материалов и альтернативного наслаивания смеси металлическими контактами. После завершения наслоения устройство нагревается до высокой температуры, и смесь спекается, в результате чего получается керамический материал с желаемыми свойствами.Полученный конденсатор в основном состоит из множества конденсаторов меньшего размера, соединенных параллельно, что увеличивает емкость. MLCC состоят из 500 и более слоев с минимальной толщиной слоя примерно 0,5 мкм. По мере развития технологии толщина слоя уменьшается, и достигаются более высокие емкости для того же объема.

Применения керамических конденсаторов

Принимая во внимание, что MLCC являются наиболее широко производимыми конденсаторами в электронной промышленности, само собой разумеется, что у этих конденсаторов есть бесчисленное множество применений.Интересным высокоточным и мощным приложением является резонансный контур в передающих станциях. Конденсаторы высокой мощности класса 2 используются в источниках питания высоковольтных лазеров, силовых выключателях, индукционных печах и т.д. размером с песчинку. Они также используются в преобразователях постоянного тока в постоянный, которые создают большую нагрузку на компоненты в виде высоких частот и высоких уровней электрических шумов.Керамические конденсаторы также могут использоваться в качестве конденсаторов общего назначения, поскольку они не поляризованы и доступны с большим разнообразием емкости, номинального напряжения и размеров. Многие любители, особенно в области робототехники, знакомы с керамическими дисковыми конденсаторами, используемыми в щеточных двигателях постоянного тока, чтобы минимизировать радиочастотный шум.

воздушный конденсатор | Типы | Направляющая конденсатора

Что такое воздушные конденсаторы?

Воздушные конденсаторы — это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется воздух. Простейшие воздушные конденсаторы состоят из двух токопроводящих пластин, разделенных воздушным зазором.Воздушные конденсаторы могут быть выполнены с переменной или постоянной емкостью. Воздушные конденсаторы постоянной емкости используются редко, поскольку существует множество других типов с превосходными характеристиками. Переменные воздушные конденсаторы используются чаще из-за их простой конструкции. Обычно они состоят из двух наборов полукруглых металлических пластин, разделенных воздушными зазорами. Один набор фиксирован, а другой прикреплен к валу, который позволяет пользователю вращать узел, тем самым изменяя емкость по мере необходимости. Чем больше перекрытие между двумя наборами пластин, тем выше емкость.Состояние максимальной емкости достигается, когда перекрытие между двумя наборами пластин является наибольшим, а состояние наименьшей емкости достигается при отсутствии перекрытия.

Переменные воздушные конденсаторы используются в случаях, когда необходимо изменять емкость. Иногда они используются в резонансных цепях, таких как радиотюнеры, смесители частот или приложения для согласования импеданса антенн. Еще одно применение переменных конденсаторов — создание прототипа электронной схемы.Иногда проще найти подходящее значение конденсатора методом проб и ошибок, чем рассчитывать его точно.

Определение воздушного конденсатора

Воздушные конденсаторы — это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрической среды используется воздух, расположенный между проводящими пластинами.

Характеристики

Значение диэлектрической постоянной материала является мерой количества электрической энергии, запасенной в материале при заданном напряжении. Поскольку конденсаторы представляют собой устройства, используемые для хранения электрической энергии, более высокие диэлектрические постоянные являются предпочтительными.Однако диэлектрическая проницаемость воздуха приблизительно равна диэлектрической проницаемости вакуума, которая является самой низкой диэлектрической постоянной, возможной для материала, и составляет _o = 8,854 * 10 ^-12 Ф / м. Это означает, что для достижения больших значений емкости необходим конденсатор большой емкости. Еще один важный фактор — электрическая прочность. Диэлектрическая прочность ограничивает максимальное напряжение, которое может быть приложено к материалу, прежде чем он потеряет свои изолирующие и диэлектрические свойства и начнет действовать как проводник.Электрическая прочность воздуха ниже, чем у многих других материалов, что делает воздушные конденсаторы непригодными для высоких напряжений.

Воздушные конденсаторы имеют небольшую емкость, которая обычно составляет от 100 пФ до 1 нФ. Максимальное рабочее напряжение зависит от физических размеров конденсатора. Высокое рабочее напряжение требует, чтобы расстояние между пластинами было достаточным, чтобы избежать электрического пробоя воздуха. Если произойдет пробой, это вызовет искру между пластинами, конденсатор не будет работать должным образом и даже может быть поврежден электрической дугой.Следовательно, конденсаторы, работающие при более высоких напряжениях, обычно физически больше, чтобы между пластинами оставалось достаточно места. Типичное рабочее напряжение составляет от нескольких десятков до нескольких тысяч вольт. Для более высоких рабочих напряжений иногда используется конденсатор аналогичной конструкции, однако воздух откачивается из устройства, а в качестве диэлектрика используется вакуум. Диэлектрическая проницаемость вакуума почти такая же, как у воздуха, но напряжение пробоя выше и не зависит от влажности воздуха и загрязнения твердыми частицами.

Воздушные конденсаторы неполярные. Это означает, что воздушные конденсаторы можно безопасно использовать независимо от полярности постоянного тока, что полезно в некоторых приложениях. Они безопасны для использования в приложениях переменного тока, если не превышается максимальное номинальное напряжение.

Конструкция и свойства воздушных конденсаторов

Конденсаторы с переменным воздушным зазором обычно изготавливаются из двух групп полукруглых металлических пластин. Одна группа закреплена, а другая может вращаться с помощью соединенного с ней вала.Две группы зажаты с воздушным зазором между каждыми двумя пластинами. Пользователь изменяет емкость, вращая вал и увеличивая или уменьшая перекрытие между двумя группами пластин. Механизмы понижающего редуктора могут использоваться для повышения точности и обеспечения более точной настройки и лучшего управления емкостью. Тщательно спроектировав форму пластин, можно получить, например, линейную или логарифмическую функцию угла поворота от емкости. Чтобы улучшить характеристики воздушных конденсаторов, иногда воздух откачивают из герметичной камеры, и это создает вакуумный конденсатор.Другие материалы, такие как пластиковая фольга, также могут использоваться в качестве диэлектрического материала.

Несмотря на относительно низкое напряжение пробоя и низкую диэлектрическую проницаемость воздуха и вакуума, они все же имеют некоторые преимущества перед другими материалами. Наиболее важным преимуществом является низкий ток утечки, а это означает, что рабочие потери внутри воздушного конденсатора минимальны, особенно при низкой влажности.

Конденсатор переменной емкости многосекционный

Существует несколько специальных типов переменных конденсаторов, учитывая их конструкцию.Один из типов — это многосекционный переменный конденсатор, который имеет два или более конденсатора одинаковой или разной емкости, подключенных к одному и тому же валу. Вращение вала управления повлияет на емкости всех конденсаторов на нем, и благодаря тщательному проектированию можно использовать один переменный конденсатор для одновременной настройки нескольких цепей, таких как преселектор, входной фильтр и генератор в приемном блоке. .

Конденсатор переменной емкости типа бабочка

Конденсаторы переменной емкости типа «бабочка»

имеют два статора и ротор, расположенные таким образом, что вращение ротора будет одинаково изменять емкость между ротором и любым статором.

Дифференциальный переменный конденсатор

Дифференциальные переменные конденсаторы также используют два статора, однако вращение вала управления увеличивает емкость на одном статоре и снижает емкость на другом. Таким образом, емкость между двумя статорами остается постоянной.

Применения для конденсаторов переменной емкости

Применения конденсаторов переменной емкости в основном ограничиваются цепями переменного тока. Для большинства приложений требуются высокая частота, высокая мощность и низкие потери.Они используются в приложениях для настройки радио, настройки антенн и т. Д. Воздушные конденсаторы интересны для военных приложений из-за присущей им устойчивости к электромагнитным импульсам, которые могут быть созданы намеренно для разрушения электронного оборудования, но также являются побочным продуктом ядерного взрыва. Современные приложения включают в себя согласующие радиочастотные сети для контроля плазмы при осаждении проводящего материала на кремниевые пластины, а также медицинские сканеры МРТ, для которых требуются немагнитные переменные конденсаторы.Поскольку воздушные конденсаторы изготовлены из немагнитного алюминия, они отлично работают в сильных магнитных полях.

Конденсатор слюдяной

| Типы | Направляющая конденсатора

Что такое слюдяные конденсаторы?

Слюда — группа природных минералов. Серебряные слюдяные конденсаторы — это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется слюда. Есть два типа слюдяных конденсаторов: зажимные слюдяные конденсаторы и серебряные слюдяные конденсаторы. Фиксированные слюдяные конденсаторы в настоящее время считаются устаревшими из-за их худших характеристик.Вместо них используются серебряные слюдяные конденсаторы. Они сделаны из листов слюды, покрытых металлом с обеих сторон. Затем эта сборка покрывается эпоксидной смолой для защиты от окружающей среды. Слюдяные конденсаторы обычно используются, когда конструкция требует стабильных, надежных конденсаторов относительно небольших номиналов. Это конденсаторы с низкими потерями, что позволяет использовать их на высоких частотах, и их значение не сильно меняется со временем.

Минералы слюды очень стабильны электрически, химически и механически.Из-за своей специфической кристаллической структуры связывания он имеет типичную слоистую структуру. Это позволяет изготавливать тонкие листы порядка 0,025-0,125 мм. Чаще всего используются слюда мусковит и флогопит. Первый обладает лучшими электрическими свойствами, а второй имеет более высокую термостойкость. Слюда добывают в Индии, Центральной Африке и Южной Америке. Большой разброс в составе сырья приводит к высокой стоимости проверки и сортировки. Слюда не реагирует с большинством кислот, воды, масел и растворителей.

Определение конденсатора слюдяного типа

Серебряные слюдяные конденсаторы используют слюду в качестве диэлектрика. Они обладают отличными высокочастотными свойствами благодаря низким резистивным и индуктивным потерям и очень стабильны во времени.

Характеристики

Точность и допуски

Минимальный допуск для конденсаторов из серебряной слюды может составлять всего ± 1%. Это намного лучше, чем практически все другие типы конденсаторов. Для сравнения, некоторые керамические конденсаторы могут иметь допуск до ± 20%.

Устойчивость

Конденсаторы

Mica очень стабильны и очень точны. Их емкость мало меняется со временем. Это связано с тем, что в конструкции отсутствуют воздушные зазоры, которые со временем могут измениться. Также сборка защищена от влаги и других воздействий эпоксидной смолой. Это означает, что внешние воздействия, такие как влажность воздуха, не влияют на слюдяные конденсаторы. Их емкость не только стабильна во времени, она также стабильна в широком диапазоне температур, напряжений и частот.Средний температурный коэффициент составляет около 50 ppm / ° C.

Низкие потери

Конденсаторы

слюдяные имеют низкие резистивные и индуктивные потери (высокая добротность). Их характеристики в основном не зависят от частоты, что позволяет использовать их на высоких частотах. Эти превосходные характеристики имеют свою цену: конденсаторы из серебряной слюды громоздки и дороги.

Устройство и свойства слюдяных конденсаторов

Конструкция серебряных слюдяных конденсаторов относительно проста.В старых слюдяных конденсаторах использовались тонкие листы слюды, покрытые тонкими листами серебра. Эти слои были зажаты и добавлены электроды. Однако из-за физических дефектов слоев слюды и серебра имелись небольшие воздушные зазоры, что ограничивало точность зажимаемых слюдяных конденсаторов. Кроме того, эти воздушные зазоры могут создавать проблемы из-за механических нагрузок, и значение емкости со временем будет меняться.

Серебряные слюдяные конденсаторы после Второй мировой войны изготавливаются путем нанесения серебра непосредственно на поверхность слюды и их наслаивания для достижения желаемой емкости.После того, как слои собраны, добавляются электроды, и сборка инкапсулируется. Керамика или эпоксидные смолы используются в качестве герметизирующего материала, чтобы защитить конденсатор из серебряной слюды от внешних воздействий, таких как влажность.

Серебряные слюдяные конденсаторы имеют относительно небольшое значение емкости: обычно от нескольких пФ до нескольких нФ. Слюдяные конденсаторы самой большой емкости могут достигать значений 1 мкФ, хотя это редкость. Серебряные слюдяные конденсаторы обычно рассчитаны на напряжение от 100 до 1000 вольт, хотя существуют специальные высоковольтные слюдяные конденсаторы, предназначенные для использования передатчика RF, которые рассчитаны на напряжение до 10 кВ.

Применения для слюдяных конденсаторов

Конденсаторы из серебряной слюды

используются в приложениях, требующих низких значений емкости и высокой стабильности при низких потерях. В основном они используются в силовых радиочастотных цепях, где стабильность имеет первостепенное значение.

Серебряные слюдяные конденсаторы используются в высокочастотных схемах настройки, таких как фильтры и генераторы. Иногда они используются в импульсных приложениях в качестве демпферов. Хотя когда-то они были очень популярны как качественные конденсаторы, в настоящее время их все чаще заменяют конденсаторы других типов из-за их размера и стоимости, которая может достигать нескольких долларов за штуку.

В ВЧ-системах с низким энергопотреблением хорошей заменой слюдяным конденсаторам являются керамические конденсаторы. Если допуски емкости и низкие потери являются важным фактором, можно использовать керамические конденсаторы класса 1, поскольку эти конденсаторы имеют аналогичные допуски за небольшую часть цены.

В некоторых приложениях все еще незаменимы серебряные слюдяные конденсаторы. Например, разработчики схем по-прежнему обращаются к слюдяным конденсаторам для мощных приложений, таких как радиопередатчики. Еще одна сфера применения, где по-прежнему широко используется серебряная слюда, — это приложения высокого напряжения из-за высокого напряжения пробоя слюды.

5 Основные области применения конденсаторов в современном техническом оборудовании

В современном техническом оборудовании используются несколько основных областей применения конденсаторов. Конденсаторы — один из основных компонентов современной электроники. Благодаря разнообразию применения конденсаторы могут использоваться в различных отраслях промышленности на различных потребительских рынках.
Каждый тип конденсатора имеет определенные атрибуты, которые позволяют ему хорошо работать в определенных приложениях. Понимание основных функций конденсатора необходимо для разработки схемы, ремонта домашнего электрического оборудования или просто улучшения ваших технических возможностей.
Прочтите, чтобы узнать об основных применениях конденсаторов в современном техническом оборудовании.

Накопитель энергии

Одно из самых популярных применений конденсаторов — накопление энергии. В конденсаторах энергия хранится в электрическом поле. Когда аккумулятор подключен к пластинам конденсатора, он может эффективно заряжаться. Работа, необходимая для зарядки конденсатора, может быть сохранена в конденсаторе в виде потенциальной электрической энергии. При правильной интеграции эти приложения обеспечивают плавные колебания тока между сигналами или схемами управления.Конденсаторы для накопления энергии предоставляют изобретателям возможность разумно управлять электроэнергией во всем своем оборудовании. Надежные конденсаторы встроены в десятки современных технических устройств, чтобы обеспечить адекватное хранение энергии.

Регулировка мощности

Регулировка мощности — основное применение надежного конденсаторного оборудования. Эти компоненты кондиционирования необходимы для улучшения качества энергии, подаваемой на чувствительное электрическое оборудование. Благодаря полезным функциям аккумулирования энергии в конденсаторах эти приложения обеспечивают постоянное напряжение на надлежащем стабильном уровне.При эффективной доставке к чувствительному техническому оборудованию приложения для регулирования мощности позволяют нагрузочному оборудованию работать должным образом. Как правило, из-за их сложных приложений функции стабилизации мощности обычно зарезервированы для керамических или танталовых конденсаторов. Такое оборудование, как танталовые конденсаторы, обеспечивает более высокую емкость, повышенную стабильность во времени и превосходные частотные характеристики. Конденсаторы являются важными компонентами оборудования, чтобы гарантировать адекватные приложения для регулирования мощности в современном техническом оборудовании.

Развязка сигналов

Многие конденсаторы используются в современном техническом оборудовании для обеспечения надежной развязки сигналов. При правильной настройке технология разделительных конденсаторов изменила нашу жизнь. Разделение предотвращает нежелательную группировку в подсистемах. Обычно это делается путем подключения локализованных конденсаторов рядом с выводами питания на интегральных электрических схемах. Эта непосредственная близость подавляет связь через различные соединения в вашем источнике питания.Чтобы обеспечить надлежащее функционирование, специальные разделительные конденсаторы могут быть подключены параллельно сигнальному тракту вашего оборудования. При правильной настройке и контроле это гарантирует, что нежелательные компоненты переменного тока могут быть эффективно отфильтрованы. Чтобы гарантировать стабильную работу оборудования, конденсаторы являются важными аппаратными компонентами, обеспечивающими функции развязки сигналов.

Электронная фильтрация шума

В некоторых современных технических устройствах используются конденсаторы для обеспечения функций электронной фильтрации шума в источниках питания.Фильтры обычно используются для удаления определенных нежелательных частей сигнала. Конденсаторы обычно используются для блокировки определенных излучаемых частот и уменьшения общих частотных помех. Эти устройства используются для подавления входящего электронного шума, исходящего от линии электропитания. При правильной настройке конденсаторы могут значительно снизить влияние источников шума на определенные устройства. Во многих случаях это приводит к значительному повышению производительности устройства в сочетании с надежностью источника питания.Учтите важность оборудования электронной фильтрации шума для доставки приложений электронной фильтрации шума к вашему источнику питания.

Дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование — это основное применение конденсаторов в современном техническом оборудовании. Эта практика обычно называется емкостным зондированием из-за требуемых аппаратных компонентов. В ряде современных приложений используется технология емкостного зондирования для обнаружения, анализа и измерения близости. Одно из наиболее распространенных технических приложений — это сенсоры.Множество датчиков, определяющих ускорение, влажность и силу. Точно так же датчики могут измерять давление, положение и смещение.
Подавляющее большинство датчиков полагаются на конденсаторы для выполнения этих функций. В ряде устройств интерфейса пользователя используются конденсаторы для управления сенсорными экранами и съемными трекпадами. Конечно, эти интерфейсы обычно встречаются в мобильных телефонах, планшетах, ноутбуках и цифровых аудиоплеерах. Конденсаторы необходимы для обеспечения эффективных технических операций, чтобы гарантировать приложения дистанционного зондирования.
Как мы видели, в современных технических устройствах используются десятки уникальных конденсаторных применений. Одно из самых популярных устройств — это конденсаторное накопление энергии. Эти компоненты могут быть дополнительно использованы для регулирования мощности в современных технических устройствах. В то же время во многих устройствах используются конденсаторы для функций связи и развязки сигналов.
Во многих современных технических компонентах дополнительно используются конденсаторы для электронной фильтрации шума.Кроме того, многие современные датчики используют конденсаторы для функций дистанционного зондирования. Примите во внимание упомянутые выше моменты, чтобы узнать об основных применениях конденсаторов в современном техническом оборудовании.

Любые факты, цифры или ссылки, приведенные здесь, сделаны автором и не всегда отражают одобрение iU, если иное не разработано официальным персоналом iU. Эта статья была впервые опубликована 6 июня 2020 года.

Современные конденсаторы, май 1963 г. Мир электроники

Май 1963 г. Мир электроники Оглавление Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники.См. Статьи из Electronics World , опубликовано в мае 1959 г. — Декабрь 1971 г. Все авторские права подтверждаются.

Конденсатор наука развивалась очень быстрыми темпами с момента появления электроники и электротехники. схема. С раннего Лейдена конденсатор типа jar (названный в честь города, где он был изобретен Эвальдом Георгом фон Клейстом), постоянное совершенствование материалов для электролитов и металлических пластин, а также упаковки привело к невероятно высокой плотности хранения, миниатюрным размерам, высокому напряжению и току, монтажу конфигурация, низкое ESR, высокочастотная работа, цена, стабильность, экстремальный температурный допуск, и другие параметры.Всегда поучительно и интересно читать историю, которая привела к современное состояние конденсаторного искусства.

Современные конденсаторы

Джон Р. Коллинз

Вдохновленные сложными потребностями современной электроники, разработчики наделили старый, знакомый компонент с разнообразием и возможностями, о которых не ожидалось много лет назад.

Хотя много лет назад разработка конденсаторов достигла весьма продвинутой стадии, на этом все возможные комбинации материалов и конфигураций не закончились.По мере роста электронных приложений требования, предъявляемые к обычным компонентам, также расширяются. Затем производители обращаются к своим накопленным магазин ноу-хау для ответов на новые проблемы. После нескольких лет такой стимуляции «старый» продукт может обрести совершенно новый вид даже без революционных изменений дизайна.

Текущие требования к военно-космическим программам и сложному промышленному оборудованию размещаются высокие требования к производителям конденсаторов. Работа при высоких температурах становится все более важной, например, и с эффектами радиации нужно считаться.Такие факторы привели к производству конденсаторов, которые являются весьма специфическими, хотя в конечном итоге они могут найти широкое применение. Единицы на рис. 1, например, практически не поддаются разрушению в самых суровых условиях окружающей среды. Размер и вес имеют первостепенное значение для использования в воздухе и в космосе, поэтому особое внимание уделяется типы с максимальной емкостью на единицу объема (рис. 2).

Многие материалы, которые используются сейчас, не сильно отличаются от тех, что использовались в прошлом.Однако каждый теперь доводится до предела своих возможностей, так что даже традиционные бумажные и фольговые конденсаторы теперь соответствуют спецификациям, неизвестным много лет назад, а современные стеклянные конденсаторы мало похожи на наследственные лейденские кувшины!

С другой стороны, многие разработки все еще находятся на лабораторной стадии. К ним относятся высокотемпературные диэлектрики до 750 ° C (почти 1400 ° F), тонкопленочные диэлектрики депонированный на кремниевых пластинах (результат недавней полупроводниковой технологии), напечатанный тантал / оксид тантала типы и микроскопические RC-комбинации для использования в качестве интегральных сетей и схем.

Основные факторы

Рис. 1. Эти монолитные стеклянные диэлектрики, производимые Corning, могут выдерживать жесткие условия окружающей среды. условия.

Хотя конденсатор можно определить просто как устройство для хранения электрического заряда, он может быть используется для выполнения одной из многих функций в электронике, включая передачу переменного тока. при блокировке постоянного тока, в обход р.ф. к земле, фильтруя пульсации выпрямленных напряжений, корректируя фазовый угол и часть резонансного контура.Каждое приложение предъявляет разные требования, и количество типов увеличилось. из этих потребностей. Чтобы прояснить их, полезен предварительный обзор основ.

Конденсатор образуется, когда два проводника разделены изолятором. Величина емкости зависит от площади двух проводников, расстояния между ними и материала, используемого для изолятор. Для максимальной емкости проводящие пластины делаются как можно большими, а расстояние между ними как можно меньше.Практические ограничения на размер проводов устанавливаются требованиями к пространству; тем не менее, если расстояние очень мало, опасность возникновения дуги возрастает.

Качество изолятора, называемого диэлектриком, измеряется по отношению к воздуху. Воздух имеет диэлектрик постоянная (обозначенная буквой K), равная 1. Другие вещества с более высокой диэлектрической проницаемостью допускают большую емкость. должно быть получено для площадок одинаковых размеров и с одинаковым расстоянием между ними. Определенная слюда, например, имеет K = 9, и поэтому две пластины, разделенные им, будут иметь в 9 раз большую емкость, чем они были бы, когда разделенные равной толщиной воздуха.

Емкость обычно изменяется при изменении температуры. Температурный коэффициент удобно выражать как количество частей на миллион на градус Цельсия (ppm ° C). Это может быть положительный или отрицательный, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается емкость с температурой.

Идеальный тип привнесет в цепь только емкостное реактивное сопротивление, но каждый конденсатор связан иметь некоторое сопротивление, в котором рассеивается мощность.Достоинство конденсатора, выраженное в отношение его сопротивления к общему сопротивлению называется его коэффициентом мощности. Также указывается заслуга иногда в терминах конденсатора «Q», который представляет собой отношение емкостного реактивного сопротивления к эквивалентное последовательное сопротивление. Для всех практических целей «Q» считается обратной величиной коэффициент мощности.

Бумажные и пленочные конденсаторы

Рис. 2. Этот прямоугольный танталовый конденсатор производства Cornell-Dubilier концентрирует 6.8 мкф. на 50 вольт в такой крошечный корпус, который может быть меньше обычного ногтя.

Рис. 3. Они выглядят как обычные формованные трубы, но диэлектрик изготовлен из тонкая пленка майлара. Этот тип (изготовленный фирмой Erie Resistor) используется во многих приложениях.

Пожалуй, наиболее знакомый тип — бумажный конденсатор, который изготавливается путем скатывания двух полосок алюминия. фольга, разделенная бумагой, и прикрепление ведет к полосам фольги.Затем устройство инкапсулируется в любой из ряда способов сделать его влагостойким.

Крафт-бумага в очень тонких листах из древесной массы обеспечивает. превосходный диэлектрик теперь почти повсеместно используется. Пропитанный минеральным маслом дает хорошую температурную стабильность и низкую мощность. фактор. Поскольку очень тонкие листы обычно имеют точечные дефекты, принято использовать не менее двух листов. для диэлектрика. Вероятность появления двух дефектов в одном и том же месте относительно мала.Дополнительные листы могут быть вставлены для увеличения номинального напряжения конденсатора.

В последние годы вместо бумаги для изготовления диэлектриков стали использовать различные пластиковые пленки (рис. 3). Их можно сделать очень тонкими без опасности появления точечных дефектов, а некоторые

обладают особыми свойствами, которые в остальном желательны. Полистирол, например, имеет замечательную малый коэффициент мощности и очень низкий температурный коэффициент, в то время как тефлон можно использовать при температурах достигает 250 ° C.Используемая сейчас майларовая пленка толщиной всего 0,00015 дюймов позволяет значительно уменьшить размером конденсатора, а также расширенным температурным диапазоном. Также продолжается работа по объединению двух пленки с дополнительными температурными характеристиками (например, майлар и полистирол) в диэлектрике для получения практически плоской кривой зависимости температуры от емкости.

Миниатюризация была значительно усовершенствована процессом вакуумного напыления металла тонким слоем. на поверхности бумаги или пленки, что позволяет избежать использования более тяжелой алюминиевой фольги, обычно используемой в качестве пластин.Металлизированные бумажные и пленочные конденсаторы также обеспечивают более высокую степень надежности, чем обычные фольговые. типы.

Причина в том, что частой причиной выхода из строя бумажных и пленочных конденсаторов является пробой диэлектрика. из-за высоковольтного прокола. Когда это происходит, две полоски фольги соприкасаются друг с другом. прочее, и конденсатор закорочен. Однако при возникновении дуги в металлизированном конденсаторе металл прогорает вместе с бумагой или пленкой в ​​месте прокола, поэтому короткого замыкания не возникает: конденсатор как никогда хорош, за исключением почти незаметного уменьшения его емкости.Такие виды называются «самовосстановления».

Стеклянный диэлектрик

Стекло-диэлектрические конденсаторы, впервые разработанные как заменитель слюды, достигли столь высокого уровня уровень надежности, что они заняли важное место в ракетно-космических программах. У них есть были кипячены в соленой воде, погружены в насыщенный пар, подвергались многочасовым солевым брызгам и многим дней испытаний на влажность без сбоев или заметного ухудшения их характеристик.

Специальное свинцово-калийное стекло с K около 6, используемое в качестве диэлектрика, свернуто в ленту. толщиной примерно 1 мил (рис. 5). Базовая конструкция предполагает чередование слоев стеклянной ленты. и алюминиевая фольга для обеспечения активной области, как показано на рис. 4. Выводы Dumet, приваренные к алюминию. фольга обеспечивает межмолекулярное уплотнение. Корпус выполнен из того же стекла, что и диэлектрик, а весь Затем сборка плавится под действием давления и тепла, образуя единый блок, содержащий емкостной элемент.

Рис. 4. Конструктивные элементы стекло-диэлектрического типа, вид сбоку и сверху. Сравните с фактическими образец на рис. 1.

Рис. 5. Тонкие стеклянные ленты (слева) используются для формирования диэлектрика конденсаторов, подобных тем, что в рука справа.

Рис. 6. Дисковые керамические диски обладают высокой емкостью относительно размера. Значения зависят от термического и изменения напряжения (слева).

Рис.7. Проходной керамический для обхода в.ф. на землю (справа).

Стеклянные конденсаторы обычно производятся в диапазоне значений от 0,5 до 10 000 пФ. (мкф.). Они обычно рассчитаны на ток от 300 до 500 постоянного тока. рабочее напряжение, а для диапазона температур от -55 ° C до 125 ° С.

Так как стоимость стеклянных конденсаторов выше, чем у слюдяных разновидностей, они мало применяются. в сфере развлечений. Чаще всего они используются для военных и некоторых важных промышленных предприятий. оборудование.

Конденсаторы керамические

Был разработан ряд керамических диэлектрических материалов с коэффициентом K от 10 до 10 000. К ним относятся диоксид титана, титанат бария, станнат и цирконат. Они обеспечивают высокую вместимость к объему соотношение плюс другие интересные особенности.

Обычно керамический конденсатор изготавливается из небольшого листа керамического материала, посеребренного. с обеих сторон к этому листу приложены провода или ленточные выводы, а блок заключен в изолированный дело.Если требуется большая емкость в той же области, блоки изготавливаются из 2, 3 и 5 керамических листов. Наиболее распространенный вид керамических конденсаторов показан на рис. 6. Однако они разработаны в нескольких вариантах. конфигураций для специальных приложений. На рис.7 показан проходной конденсатор, предназначенный для монтажа на шасси, где он служит изолятором для крепления других компонентов, а также для обхода r.f. К земле, приземляться.

В зависимости от состава элементов керамические конденсаторы демонстрируют большие изменения емкости с как напряжение, так и температура.Показаны типичные кривые емкости-напряжения и емкости-температуры. на рис. 8 и 9. Обе характеристики были использованы в электронных схемах. Чувствительный к напряжению конденсаторы с диэлектриками из титаната бария используются для одного типа параметрических усилителей и для специальных схемы, в которых изменение напряжения изменяет резонансную частоту контура резервуара.

Керамические конденсаторы, емкость которых чувствительна к температуре в различных заданных градусах нашли широкое применение в настроечных и резонансных схемах.Иногда они используются в FM-приемниках, например, для поддержания постоянной частоты резонансных контуров и, таким образом, предотвращения дрейфа во время прогрева, за счет компенсации температурных изменений катушек и других элементов схемы.

Конденсаторы электролитические

Наибольшую емкость на единицу объема обеспечивают электролитические конденсаторы. Хотя у них есть очень большие коэффициенты мощности и значительная проводимость утечки, эти факторы не важны для многих Приложения.Некоторые металлы, особенно алюминий и тантал, легко покрываются пленочным диэлектриком. с помощью процесса электрохимического формования. Алюминиевые электролитические конденсаторы изготавливаются путем размещения насыщенной сеткой с высоковязким или похожим на помаду раствором бората алюминия между двумя полосками алюминия. В Затем полоски наматывают в рулон и помещают в подходящий контейнер. Когда d.c. проходит через это При сборке на анодной полосе образуется тонкая пленка оксида алюминия. Эта пленка служит изолированным диэлектриком. и ток быстро падает.Катодная полоса не подвергается аналогичному воздействию.

Важно отметить, что катодная полоска служит только для контакта с электролитом, а что диэлектриком служит оксидная пленка, а не насыщенная сетка. Этот фильм имеет высокий диэлектрическая проницаемость и выдерживает значительное напряжение.

Глубина оксидного покрытия определяется напряжением, используемым для его образования. Рабочее напряжение при котором можно использовать конденсатор, тогда несколько меньше формирующего напряжения.Очень тонкие пленки формируется при низких напряжениях. Поэтому конденсаторы, предназначенные для использования с низким напряжением, можно сделать довольно маленькими, в то время как для приложений высокого напряжения требуются более крупные блоки.

Рис. 8. Степень отклонения от номинальной емкости, вызванная изменением напряжения в керамике 3 различных номинальное напряжение.

Рис. 9. Кривые показывают изменение емкости, вызванное изменением температуры в керамике трех различных номинальное напряжение.

Рис. 10. Конденсаторы с жидким электролитом, спеченным анодом, танталовые конденсаторы Mallory. Блок внизу справа рассчитан на 1000 мкФ.

Должен использоваться очень очищенный алюминий, в противном случае при погружении в воду должны быть небольшие примеси меди и железа. в электролите образуются маленькие батарейки, которые вызывают горячие точки и токи утечки, разъедающие фольга. Этот процесс называется «местным действием». Срок годности ограничен из-за этого фактора, а также потому что оксид алюминия имеет тенденцию растворяться через некоторое время.

Танталовые конденсаторы, обеспечивающие наивысшее значение микрофарад-вольт на кубический дюйм, которое можно найти в любой конденсатор имеет ряд преимуществ по сравнению с алюминиевым типом. Тантал инертнее алюминия, Таким образом, можно использовать гораздо более тонкие листы без риска прокола из-за местного воздействия. Используются листы тантала толщиной 1/2 мил по сравнению с листами алюминия толщиной от 2 до 5 мил. Это позволяет значительное уменьшение размеров танталовых конденсаторов.Кроме того, срок годности продлен на неопределенный срок.

Танталовые электролиты также изготавливаются со спеченными анодами (рис. 10) вместо более традиционных. фольга. Конденсаторы этого типа имеют пористую спеченную заготовку, которая при погружении в подходящий электролит, служащий анодом. Пористый материал обеспечивает очень большую площадь, на которой образуется оксидная пленка. В результате они намного меньше, чем фольга для эквивалентного напряжения и номиналы емкости.Созданы устройства такого типа, которые могут использоваться при температурах до 200 ° С.

Техника спекания не нова для электроники, она используется для формирования электродов некоторых типы батарей и другие компоненты. Он включает в себя нагревание для образования порошкообразного вещества. в единую массу без фактического плавления.

Разработка танталовых конденсаторов с твердым диэлектриком представляет собой большой шаг вперед. Эти устройства используйте спеченную танталовую заготовку, предварительно анодированную.Вводится твердый электролит. в поры оторочки, обычно в виде раствора нитрата или сульфата марганца. Затем он преобразуется в диоксид марганца при нагревании.

Танталовые конденсаторы с твердым диэлектриком имеют более длительный срок службы и улучшенные электрические характеристики. Отсутствие жидкости позволяет использовать их при температурах до -80 ° C.

Элемент ниобий по характеристикам очень похож на тантал, и в настоящее время ведутся разработки. производство электролитических конденсаторов на ниобиевой фольге.Ниобиевый конденсатор должен иметь точно такую ​​же емкость. как танталовый конденсатор такой же емкости. Хотя ниобий имеет вдвое большую диэлектрическую проницаемость, анодная пленка, которая выращивается на нем, в два раза толще, чем у тантала, поэтому в конечном итоге получается конденсатор сопоставимого рейтинга.

Однако по мере продвижения экспериментов этот тип может проявлять другие характеристики, в настоящее время нераспознанные, что сделает его особенно полезным в определенных приложениях. Если это так, это просто послужит продемонстрировать далее, что еще есть возможности для доработки и улучшения общего типа компонентов который использовался десятилетиями.

Подключенный ко входу транзисторного оборудования, этот мост позволяет пропускать постоянный ток. в только соблюдайте полярность, независимо от подключения к батарее.

Опубликовано: 15 ноября, 2016

Конденсаторы | Electronics Club

Конденсаторы | Клуб электроники

Поляризованный (1 мкФ +) | Неполяризованный (<1 мкФ) | Реальные ценности | Варианты и триммеры

См. Также: Емкость

Конденсаторы накапливают электрический заряд, и их емкость является мерой сколько заряда они могут держать.Емкость измеряется в фарадах, символ F, но 1F очень велик, поэтому эти префиксы (множители) используются для отображения меньших значений:

• мкФ (микро) означает 10 ^-6 (миллионная), поэтому 1000000 мкФ = 1F
• n (нано) означает 10 ^-9 (миллиардная), поэтому 1000 нФ = 1 мкФ
• p (пико) означает 10 ^-12 (миллионно-миллионная), поэтому 1000 пФ = 1 нФ

Конденсаторы используются с резисторами в схемах синхронизации потому что требуется время, чтобы конденсатор зарядился.Они привыкли плавное изменение подачи постоянного тока, действуя как резервуар заряда. Они также используются в цепях фильтров, потому что конденсаторы легко пропускают переменный ток (изменяются). сигналов, но они блокируют сигналы постоянного тока (постоянные).

Существует много типов конденсаторов, но их можно разделить на две основные группы: поляризованные (обычно 1 мкФ и больше) и неполяризованный (обычно менее 1 мкФ). Каждая группа имеет свой собственный символ цепи.

Rapid Electronics: Конденсаторы

---

Поляризованные конденсаторы (1 мкФ +)

Поляризованные конденсаторы должны быть подключены правильно как показано их символом цепи справа.Маркировка на их корпусе идентифицирует выводы, а для конденсаторов радиального типа более длинным выводом является +. Поляризованные конденсаторы не повреждаются под воздействием тепла при пайке.

Конденсаторы электролитические

Это наиболее широко используемый тип поляризованного конденсатора, доступный в двух стилях: радиальный с обоими выводами на одном конце (10 мкФ на рисунке) и осевой с выводами на каждом конце (220 мкФ на рисунке). Радиальные конденсаторы, как правило, немного меньше и дешевле.

Электролитические конденсаторы достаточно велики, чтобы на них была четко указана их емкость и номинальное напряжение (см. Ниже). и полярность, поэтому их обычно легко идентифицировать. Всегда следите за подключением электролитических конденсаторов к правильный путь вокруг , потому что они могут взорваться при перевороте.

Номинальное напряжение

Электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение, которое может быть довольно низким, и его всегда следует проверять при выбор электролитического конденсатора. Если в списке деталей проекта не указано напряжение, выберите конденсатор с номинальное значение, превышающее проектное напряжение питания.25 В — разумный минимум для большинства цепей батарей.

Rapid Electronics: электролитические конденсаторы

Конденсаторы с танталовыми шариками

Танталовые конденсаторы с шариками поляризованы и имеют низкое напряжение, как и электролитические конденсаторы. Они дорогие, но очень маленькие и используются в особых случаях, когда важен их небольшой размер.

Современные танталовые конденсаторы напечатаны с указанием их емкости, напряжения и полярности. Более старые используют систему цветового кода, которая имеет две полосы (для двух цифр) и пятно. цвета для количества нулей, чтобы дать значение в мкФ.Используется стандартный цветовой код, но для пятна используется серый означает × 0,01 и белый означает × 0,1, так что значения менее Может отображаться 10 мкФ. Третья цветная полоса рядом с выводами показывает напряжение (желтый 6,3 В, черный 10 В, зеленый 16V, синий 20V, серый 25V, белый 30V, розовый 35V). Положительный (+) вывод находится вправо, когда точка обращена к вам: «, когда точка в поле зрения, положительное значение находится справа ».

Например: синий, серый, белое пятно означает 6.8 мкФ

Rapid Electronics: Танталовые конденсаторы

---

---

Неполяризованные конденсаторы (

<1 мкФ)

Конденсаторы малой емкости неполяризованы и могут быть подключены любым способом. Существуют различные типы, но керамика является наиболее доступной и подходит для большинства целей. Неполяризованные конденсаторы не повреждаются нагревом при пайке, за исключением одного необычного типа (полистирол). Они имеют высокое номинальное напряжение не менее 50 В, поэтому их можно игнорировать в большинстве проектов, подходящих для начинающих.

На многих конденсаторах малой емкости указано их значение, но без умножителя, поэтому вам необходимо используйте опыт, чтобы определить, каким должен быть множитель.

Например, 0,1 означает 0,1 мкФ = 100 нФ.

Иногда вместо десятичной точки используется множитель:

Например: 4n7 означает 4,7 нФ.

Номер конденсатора Код

Цифровой код часто используется на небольших конденсаторах, где печать затруднена:

• 1-е число является 1-й цифрой,
• 2-е число — 2-я цифра,
• 3-е число — это количество нулей для определения емкости в пФ.
• Не обращайте внимания на буквы — они просто указывают допуск и номинальное напряжение.

Например: 102 означает 1000 пФ = 1 нФ (не 102 пФ)

472J означает 4700 пФ = 4,7 нФ (J означает допуск 5%).

Rapid Electronics: керамические конденсаторы

Цветовой код конденсатора

Цветовой код использовался на полиэфирных конденсаторах в течение многих лет, Сейчас он устарел, но все еще можно найти конденсаторы с цветовой кодировкой.

Цвета должны читаться как код резистора, три верхних цвета полосы, дающие значение в пФ.Игнорируйте 4-й диапазон (допуск) и 5-й диапазон (номинальное напряжение).

Например:

коричневый, черный, оранжевый означает 10000 пФ = 10 нФ = 0,01 мкФ.

Обратите внимание, что между цветными полосами нет промежутков, поэтому две одинаковые полосы выглядят как широкая, например:

широкий красный, желтый означает 220 нФ = 0,22 мкФ.

Красный Оранжевый

222 Серый

Электроника Цветовой код
Цвет	Номер
Черный	0
Коричневый	1
3
Желтый	4
Зеленый	5
Синий	6
8
Белый	9

Конденсаторы полистирольные

Конденсаторы из полистирола сейчас используются редко.Их значение в пФ обычно печатается без единиц измерения. Конденсаторы из полистирола могут быть повреждены нагреванием при пайке (он плавит полистирол), поэтому вам следует использовать радиатор, например зажим «крокодил». Прикрепите радиатор к проводу между конденсатором и соединением.

---

Действительные значения конденсаторов (серии E3 и E6)

Вы могли заметить, что конденсаторы доступны не со всеми возможными значениями, например 22 мкФ и 47 мкФ легко доступны, а 25 мкФ и 50 мкФ — нет.

Почему это? Представьте, что вы решили делать конденсаторы каждые 10 мкФ, давая 10, 20, 30, 40, 50 и так далее. Кажется, это нормально, но что произойдет, когда вы достигнете 1000? Было бы бессмысленно делать 1000, 1010, 1020, 1030 и так далее, потому что для этих значений 10 разница очень мала, слишком мала, чтобы быть заметной в большинстве схем. и конденсаторы не могут быть изготовлены с такой точностью.

Для получения разумного диапазона значений конденсатора размер «шага» между значениями должен увеличиваться по мере увеличения значения.Стандартные номиналы конденсаторов основаны на этой идее, и они образуют серию, которая следует той же схеме для каждого числа, кратного десяти.

Серия E3

Серия E3 имеет 3 значения для каждого числа, кратного десяти: 10, 22, 47, … затем продолжается 100, 220, 470, 1000, 2200, 4700, 10000 и т. д. Обратите внимание, как размер шага увеличивается с увеличением значения (значения каждый раз примерно удваиваются).

Серия E6

Серия E6 имеет 6 значений для каждого кратного десяти: 10, 15, 22, 33, 47, 68, … затем продолжается 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000 и т. д. Обратите внимание, как это серия E3 с дополнительным значением в промежутках.

Серия E3 наиболее часто используется для конденсаторов, потому что многие типы не могут быть изготовлены с очень точными значениями.

---

Книги по комплектующим:

---

---

Конденсаторы переменные

Переменные конденсаторы в основном используются в схемах радионастройки, и их иногда называют «настраивающими конденсаторами». У них очень маленькие значения емкости, обычно от 100 пФ до 500 пФ.Некоторые из них имеют встроенные триммеры (для небольших настроек — см. Ниже), а также основной переменный конденсатор. Обратите внимание, что у многих из них очень короткие шпиндели, непригодные для стандартных ручек, используемых для переменных резисторов.

Переменные конденсаторы обычно не используются в схемах синхронизации, потому что их емкость слишком мала для практического применения а диапазон доступных значений очень ограничен. Вместо этого в схемах синхронизации используются конденсатор постоянной емкости и переменный резистор.

Rapid Electronics: конденсаторы переменной емкости

Подстроечные конденсаторы

Подстроечные конденсаторы (подстроечные конденсаторы) — это миниатюрные переменные конденсаторы.Они предназначены для установки непосредственно на печатную плату и регулируются только при построении схемы. Они являются конденсаторным эквивалентом пресетов. которые представляют собой миниатюрные переменные резисторы.

Для регулировки триммера требуется небольшая отвертка или аналогичный инструмент. Процесс их настройки требует терпения, потому что наличие вашей руки и инструмент немного изменит емкость цепи в районе триммера!

Подстроечные конденсаторы

доступны только с очень малой емкостью, обычно меньше чем 100 пФ.Уменьшить их емкость до нуля невозможно, поэтому они обычно указываются их минимальным и максимальным значениями, например 2-10 пФ.

---

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден.Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google.