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

Какие бывают типы керамических конденсаторов. Чем отличаются многослойные и однослойные керамические конденсаторы. Каковы основные характеристики и области применения керамических конденсаторов разных видов. Как выбрать подходящий керамический конденсатор для конкретной задачи.

Содержание

Основные виды керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы являются одним из самых распространенных типов конденсаторов, используемых в электронике. Они отличаются компактными размерами, низкой стоимостью и хорошими характеристиками. Рассмотрим основные виды керамических конденсаторов:

Однослойные керамические конденсаторы
Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)
Чип-конденсаторы для поверхностного монтажа
Дисковые керамические конденсаторы
Трубчатые керамические конденсаторы
Подстроечные керамические конденсаторы

Каждый из этих видов имеет свои особенности конструкции, характеристики и области применения.

Однослойные и многослойные керамические конденсаторы

Основное различие между однослойными и многослойными керамическими конденсаторами заключается в их внутренней структуре:

Однослойные керамические конденсаторы

Это простейший вид керамических конденсаторов. Они состоят из одного слоя керамического диэлектрика, на который с двух сторон нанесены металлические обкладки. Их основные характеристики:

Простая конструкция
Невысокая емкость (обычно до 1 нФ)
Низкая стоимость
Применяются в низкочастотных цепях

Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)

Многослойные керамические конденсаторы имеют более сложную структуру из чередующихся слоев керамики и металлических электродов. Их особенности:

Высокая удельная емкость
Широкий диапазон емкостей (от пФ до мкФ)
Хорошие высокочастотные характеристики
Компактные размеры
Применяются в высокочастотных схемах

Многослойная конструкция позволяет достичь значительно более высоких значений емкости при тех же габаритах, что делает MLCC наиболее распространенным типом керамических конденсаторов в современной электронике.

Чип-конденсаторы для поверхностного монтажа

Чип-конденсаторы представляют собой миниатюрные керамические конденсаторы, предназначенные для поверхностного монтажа на печатные платы. Их ключевые особенности:

Сверхмалые размеры (вплоть до 0201 и 01005)
Отсутствие выводов
Возможность автоматизированного монтажа
Широкий диапазон емкостей и рабочих напряжений
Применяются в компактной электронике

Чип-конденсаторы стали стандартом де-факто в современной электронике благодаря своим компактным размерам и удобству монтажа. Они используются практически во всех современных электронных устройствах — от смартфонов до промышленного оборудования.

Дисковые и трубчатые керамические конденсаторы

Эти виды керамических конденсаторов отличаются своей формой и способом монтажа:

Дисковые керамические конденсаторы

Имеют форму небольшого диска с выводами. Их характеристики:

Простая и надежная конструкция
Средний диапазон емкостей (до нескольких мкФ)
Удобны для ручного монтажа
Часто применяются в бытовой технике

Трубчатые керамические конденсаторы

Имеют форму небольшой керамической трубки. Особенности:

Хорошая теплоотдача
Возможность работы при высоких напряжениях
Применяются в силовой электронике
Удобны для монтажа в ограниченном пространстве

Выбор между дисковыми и трубчатыми конденсаторами часто определяется конструктивными особенностями устройства и требованиями к монтажу.

Подстроечные керамические конденсаторы

Подстроечные керамические конденсаторы позволяют регулировать их емкость в определенных пределах. Основные характеристики:

Возможность точной настройки емкости
Обычно небольшой диапазон емкостей (до нескольких десятков пФ)
Применяются в радиочастотных цепях
Используются для калибровки и настройки оборудования

Подстроечные конденсаторы незаменимы в тех случаях, когда требуется точная подстройка параметров схемы, например, в резонансных контурах или фильтрах.

Характеристики керамических конденсаторов

При выборе керамического конденсатора важно учитывать следующие основные характеристики:

Номинальная емкость
Допустимое отклонение емкости
Рабочее напряжение
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)
Диэлектрические потери
Частотные характеристики
Габаритные размеры

Каждая из этих характеристик может быть критичной для определенных применений. Например, для высокочастотных схем важны низкие диэлектрические потери и хорошие частотные характеристики, а для силовой электроники — высокое рабочее напряжение.

Применение керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы находят широкое применение в различных областях электроники:

Фильтрация и развязка в цепях питания
Высокочастотные схемы и ВЧ-фильтры
Резонансные контуры
Схемы согласования импедансов
Накопители энергии в импульсных схемах
Блокировка постоянной составляющей сигнала

Выбор конкретного типа керамического конденсатора зависит от требований схемы, рабочих условий и экономических факторов.

Преимущества и недостатки керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы имеют ряд преимуществ, но также и некоторые ограничения:

Преимущества:

Высокая стабильность характеристик
Широкий диапазон рабочих температур
Компактные размеры
Низкая стоимость
Хорошие высокочастотные характеристики

Недостатки:

Относительно низкая удельная емкость (по сравнению с электролитическими)
Возможность механических повреждений
Зависимость емкости от приложенного напряжения (для некоторых типов)
Пьезоэлектрический эффект (может вызывать нежелательные шумы)

Понимание этих особенностей помогает правильно выбрать и применить керамические конденсаторы в конкретных схемах.

Выбор керамического конденсатора для конкретной задачи

При выборе керамического конденсатора для конкретного применения следует учитывать несколько ключевых факторов:

Требуемая емкость и допуск
Рабочее напряжение схемы
Частотный диапазон работы
Температурные условия эксплуатации
Требования к стабильности параметров
Метод монтажа (выводной или поверхностный)
Габаритные ограничения
Экономические факторы

Правильный выбор типа и параметров керамического конденсатора обеспечивает оптимальную работу электронной схемы и долговечность устройства в целом.

Маркировка и обозначение керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы могут иметь различные системы маркировки, в зависимости от производителя и типа компонента. Основные способы маркировки включают:

Цветовая кодировка (для некоторых дисковых конденсаторов)
Буквенно-цифровой код (например, 104 для 100 нФ)
Полная надпись значения (например, 10 пФ, 1 нФ)
Код на корпусе чип-конденсатора

Важно уметь правильно интерпретировать маркировку, чтобы не допустить ошибок при выборе и монтаже конденсаторов. Например, код «104» на керамическом конденсаторе означает емкость 100000 пФ или 100 нФ, где первые две цифры (10) — это значащие цифры, а третья (4) — количество нулей.

Тенденции развития керамических конденсаторов

Технология производства керамических конденсаторов постоянно совершенствуется. Основные направления развития включают:

Увеличение удельной емкости
Миниатюризация
Улучшение стабильности характеристик
Расширение диапазона рабочих температур
Снижение диэлектрических потерь
Разработка новых керамических материалов

Эти тенденции позволяют создавать все более эффективные и компактные электронные устройства, открывая новые возможности для развития различных областей техники — от бытовой электроники до космических технологий.

Типы конденсаторов

Конденсатор — один из самых распространенных электронных компонентов. Существует множество разных типов конденсаторов, которые классифицируют по различным свойствам.

В основном типы конденсаторов разделяют:

По характеру изменения емкости — постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.

По материалу диэлектрика — воздух, металлизированная бумага, слюда, тефлон, поликарбонат, оксидный диэлектрик (электролит).
По способу монтажа — для печатного или навесного монтажа.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы или керамические дисковые конденсаторы сделаны из маленького керамического диска, покрытого с двух сторон проводником (обычно серебром).

Карамические конденсаторы

Благодаря довольно высокой относительной диэлектрической проницаемости (от 6 до 12) керамические конденсаторы могут вместить достаточно большую емкость при относительно малом физическом размере. Диапазон емкости этого типа конденсаторов — от нескольких пикоФарад (пФ или pF) до нескольких микроФарад (мФ или uF). Однако их номинальное напряжение, как правило, невысокое.

Маркировка керамических конденсаторов обычно представляет собой трехзначный числовой код, обозначающий значение емкости в пикофарадах. Первые две цифры указывают значение емкости. Третья цифра указывает количество нулей, которые нужно добавить.

Например, маркировка 103 на керамическом конденсаторе означает 10 000 пикоФарад или 10 наноФарад. Соответственно, маркировка 104 будет означать 100 000 пикоФарад или 100 наноФарад и.т.д. Иногда к этому коду добавляют буквы, обозначающие допуск. Например, J = 5%, K = 10%, M = 20%.

Пленочные конденсаторы

Емкость конденсатора зависит от площади обкладок. Для того чтобы компактно вместить большую площадь, используют пленочные конденсаторы. Здесь применяют принцип «многослойности». Т.е. создают много слоев диэлектрика, чередующегося слоями обкладок. Однако с точки зрения электричества, это такие же два проводника разделенные диэлектриком, как и у плоского керамического конденсатора.

В качестве диэлектрика пленочных конденсаторов обычно используют тефлон, металлизированную бумагу, майлар, поликарбонат, полипропилен, полиэстер. Диапазон емкости этого типа конденсаторов составляет примерно от 5pF (пикофарад) до 100uF (микрофарад). Диапазон номинального напряжения пленочных конденсаторов достаточно широк . Некоторые высоковольтные конденсаторы этого типа достигают более 2000 вольт.

Различают два вида пленочных конденсаторов по способу размещения слоев диэлектрика и обкладок – радиальные и аксиальные.

Радиальный и аксиальный тип пленочных конденсаторов

Маркировка емкости пленочных конденсаторов происходит по тому же принципу что и керамических. Это трехзначный числовой код, обозначающий значение емкости в пикофарадах. Первые две цифры указывают значение емкости. Третья цифра указывает количество нулей, которые нужно добавить. Иногда к этому коду добавляют буквы, обозначающие допуск. Например, J = 5%, K = 10%, M = 20%. Например 103J означает 10 000 пикоФарад +/- 5% или 10 наноФарад +/-5%.

Однако довольно часто разные производители кроме значения емкости и точности добавляют символы номинального напряжения, температуры, серии, класса, корпуса, и других особых характеристик. Данные символы могут отличатся и быть размещены в разном порядке, в зависимости от производителя. Поэтому для разшифровки маркировки пленочных конденсаторов желательно пользоваться документацией (Datasheets).

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы обычно используются когда требуется большая емкость. Конструкция этого типа конденсаторов похожа на конструкцию пленочных, только здесь вместо диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная электролитом. Обкладки конденсатора создаются из алюминия или тантала.

Обратим внимание, что электролит хорошо проводит электрический ток! Это полностью противоречит принципу устройства конденсатора, где два проводника должны быть разделены диэлектриком.

Дело в том, что слой диэлектрика создается уже после изготовления конструкции компонента. Через конденсатор пропускают ток, и в результате электролитического окисления на одной из обкладок появляется тонкий слой оксида алюминия или оксида тантала (в зависимости из какого металла состоит обкладка). Этот слой представляет собой очень тонкий и эффективный диэлектрик, позволяющий электролитическим конденсаторам превосходить по емкости в сотни раз «обычные» пленочные конденсаторы.

Электролитические конденсаторы

Недостатком вышеописанного процесса окисления является полярность конденсатора. Оксидный слой обладает свойствами односторонней проводимости. При неправильном подключении напряжения оксидный слой разрушается, и через конденсатор может пойти большой ток. Это приведет к быстрому нагреву и разширению электролита, в результате чего может произойти взрыв конденсатора! Поэтому необходимо всегда соблюдать полярность при подключении электролитического конденсатора. В связи с этим на корпусе компонента производители указывают куда подключать минус.

По причине своей полярности электролитические конденсаторы не могут быть использованы в цепях с переменным током. Но иногда можно встретить компоненты состоящие из двух конденсаторов, соединенными минус-к-минусу и формирующие «не полярные» конденсаторы. Их можно использовать в цепях с переменным током малого напряжения.

Емкость алюминиевых электролитических конденсаторов в колеблется основном от 1 мкФ до 47000 мкФ. Номинальное напряжение — от 5В до 500В. Допуск обычно довольно большой — 20%.

Танталовые конденсаторы физически меньше алюминиевых аналогов. Вдобавок электролитические свойства оксида тантала лучше чем оксида алюминия — у танталовых конденсаторов значительно менше утечка тока и выше стабильность емкости. Диапазон типичных емкостей от 47нФ до 1500мкФ.

Танталовые электролитические конденсаторы также являются полярными, однако лучше переносят неправильное подключение полярности чем их алюминиевые аналоги. Вместе с тем, диапазон типичных напряжений танталовых компонентов значительно ниже – от 1В до 125В.

Переменные конденсаторы

Переменные конденсаторы широко используются в устройствах, где часто требуется настройка во время работы — приемниках, передатчиках, измерительных приборах, генераторах сигналов, аудио и видео аппаратуре. Изменение емкости конденсатора позволяет влиять на характеристики проходящего через него сигнала (форму, частоту, амплитуду и т.д.).

Емкость может менятся механическим способом, электрическим напряжением (вариконды), и с помощью температуры (термоконденсаторы). В последнее время во многих областях вариконды вытесняются варикапами (диодами с переменной емкостью).

Под названием «переменные конденсаторы» обычно имеют ввиду компоненты с механическим изменением емкости. Управление емкостю здесь достигается путем изменения площади обкладок. Обкладки в переменных конденсаторах состоят из множества пластин с воздушным пространством между ними в качестве диэлектрика.

Часть пластин фиксированная, часть подвижная. Положение подвижных пластин по отношению к фиксированным определяет общую емкость конденсатора. Чем больше общая площадь пластин тем больше емкость.

Переменные конденсаторы

Подстроечные конденсаторы

Подстроечные конденсаторы используются при разовом или периодическом регулировании емкости, в отличии от «стандартных» переменных конденсаторов, где емкость меняется в «режиме реального времени». Такая настройка предназначена для самих производителей аппаратуры, а не для ее пользователей, и выполняется специальной настроечной отверткой. Обычная стальная отвертка не подходит, так как может повлиять на емкость конденсатора. Емкость подстроечных конденсаторов как правило невелика – до 500 пикоФарад.

Способ монтажа конденсаторов

Конденсаторы разделяют по способу монтажа на компоненты для навесного монтажа и для печатного монтажа (SMD или чип-конденсаторы). У компонентов для навесного монтажа есть выводы в виде «ножек». У конденсаторов для печатного монтажа выводами служит часть их поверхности.

Типы конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Конденсаторы, применяемые в радиоаппаратуре, делятся на две основные группы: конденсаторы с неизменяемой (постоянной) емкостью и конденсаторы, емкость которых при необходимости может меняться в определенных пределах — переменные конденсаторы.

В свою очередь, конденсаторы постоянной емкости разделяются на различные группы (или типы) в зависимости от применяемого в них диэлектрика, величин номинального рабочего напряжения и емкости. Кроме того, конденсаторы любого типа характеризуются величиной наибольшего возможного отклонения действительной емкости от номинальной.

Номинальным рабочим напряжением конденсатора называется такое напряжение между его обкладками, при котором он будет надежно и длительно работать (например, не менее восьми-десяти тысяч часов). Для большинства типов конденсаторов указывается величина номинального рабочего напряжения постоянного тока. Превышение номинального рабочего напряжения конденсатора может привести к значительному сокращению срока его службы. Значительное превышение (примерно в два-три раза) номинального напряжения конденсатора может привести к быстрому разрушению его диэлектрика под действием сил электрического поля, появлению электрической искры между его обкладками, т. е. «пробою» конденсатора. Подобная величина напряжения так и называется пробивным напряжением конденсатора.

Номинальная емкость конденсатора — это емкость, которая непосредственно указывается на его корпусе Действительная же емкость, которой обладает конденсатор, может отличаться от его номинальной емкости на величину допуска (т. е. разброса), указываемого в процентах от номинальной величины (например ±5%). Из конденсаторов постоянной емкости, применяемых в радиоаппаратуре, наиболее широко применяются конденсаторы приводимых ниже типов.

Керамические конденсаторы имеют в качестве диэлектрика изоляционный материал — керамику. Одним из видов керамики является всем известный фарфор. Обкладки керамических конденсаторов выполняются в виде тонких слоев серебра, нанесенного непосредственно на поверхность керамики так называемым методом вжигания. После нанесения обкладок и припайки к ним выводов в виде куска медной посеребренной проволоки или тонких металлических пластинок (лепестков), служащих для соединения конденсаторов со схемой, конденсатор покрывается слоем цветной органической эмали. Керамические конденсаторы изготавливаются в широком интервале номинальных емкостей (от 2 до 20 000 пФ) и рабочих напряжений (от 150 В до 30 кВ) и применяются в различных цепях радиоаппаратуры. Некоторые виды керамических конденсаторов приведены на рис. 1, а.

Слюдяные конденсаторы в качестве диэлектрика имеют изоляционный минеральный материал — слюду.

Слюдяной конденсатор состоит из пачки слюдяных пластинок, на каждую из которых с обеих сторон нанесены обкладки из очень тонкого слоя серебра (меньше одного микрона). Выводы от обкладок этих конденсаторов делают из полосок фольги, которые загибают под металлические обоймы, скрепляющие слюдяные пластинки, и весь конденсатор запрессовывается в пластмассу. В некоторых конструкциях слюдяных конденсаторов пакет слюдяных пластинок и обкладок помещается в плоскую керамическую трубку, торцы которой герметически закрыты металлическими колпачками с ленточными выводами, служащими для включения конденсаторов в электрическую цепь.

Слюдяные конденсаторы выпускаются на емкости от десятков до нескольких десятков тысяч пикофарад и номинальные рабочие напряжения от 250 до 1500 В. Эти конденсаторы также используются в различных цепях Радиоаппаратуры. Внешний вид слюдяных конденсаторов приведен на рис. 1, б.

Рис. 1. Внешний вид конденсаторов постоянной емкости: а — керамических; б — слюдяных; в — бумажных; г — электролитических; д — обозначение постоянных конденсаторов на схемах: 1 — общее; 2 — электролитических

Бумажные конденсаторы имеют в качестве диэлектрика специальную тонкую конденсаторную бумагу, пропитанную хорошо очищенным вазелином или конденсаторным маслом. Конденсатор состоит из длинных полос (лент), чаще всего алюминиевой фольги, с проложенными между ними полосами конденсаторной бумаги. Эти полосы свертываются в рулон круглой или плоской формы (так называемая конденсаторная секция) и вкладываются в металлический корпус плоской или круглой формы.
Выводы от обкладок делаются из тонкой медной луженой или посеребренной проволоки, один конец которой соединяют с обкладками, а другой припаивают к выводным контактным лепесткам конденсатора. Внешний вид некоторых бумажных конденсаторов приведен на рис. 1, в. Бумажные конденсаторы выполняются на номиналы емкостей от единиц тысяч пикофарад до 10— 30 мкФ и рабочие напряжения от 160 до 1500 В.

Электролитические конденсаторы. Электролитический конденсатор представляет собой две ленты из алюминиевой фольги, скатанные в рулон, между витками которых проложена бумажная лента, пропитанная раствором электролита (раствор борной кислоты и глицерина). Этот рулон заключен в алюминиевый корпус в виде стаканчика.

Поверхность одной из алюминиевых полос покрыта тонким слоем окисла, который и является диэлектриком, а так как пленка очень тонкая, то емкость конденсатора получается очень большой. Одной обкладкой конденсатора является лента из фольги, а другой — пропитанная электролитом бумага. Не покрытая слоем окисла алюминиевая лента соединяется с металлическим корпусом, а лента с пленкой окисла имеет изолированный от корпуса вывод. К этому выводу всегда присоединяется положительный полюс напряжения, а к корпусу конденсатора — отрицательный полюс. Другое включение конденсатора не допускается, так как приводит к разрушению слоя окисла, т. е. порче конденсатора. Электролитические конденсаторы обладают очень большой емкостью (до 5000 мкФ) и применяются, в основном, в выпрямительных установках для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Внешний вид электролитических конденсаторов приведен на рис. 1, г.

На всех конденсаторах постоянной емкости, имеющих достаточно большие размеры корпусов, указываются тип конденсатора, его номинальное рабочее напряжение, номинальная емкость в пикофарадах или микрофарадах и допустимое отклонение от номинальной емкости в процентах. Схематическое обозначение конденсаторов постоянной емкости приведено на рис. 1, д.
Переменные конденсаторы (конденсаторы переменной емкости) состоят из двух изолированных между собой систем или групп жестких металлических пластин (обкладок), диэлектриком между которыми служит воздух или твердый диэлектрик. Одна система пластин укрепляется неподвижно (статор), а другая укрепляется на вращающейся оси (ротор). Все отдельные пластины ротора и статора имеют между собой надежное соединение.

Вращая ось конденсатора, мы вводим между пластинами статора пластины роторной группы и тем самым изменяем его емкость. Когда пластины ротора выведены полностью, емкость конденсатора будет наименьшей (так называемая начальная емкость). Когда пластины ротора полностью находятся между пластинами статора, конденсатор будет иметь наибольшую (максимальную) емкость (так называемую конечную емкость). Максимальная емкость переменного конденсатора будет тем больше, чем больше пластин в статоре и роторе и чем меньше расстояние между соседними подвижными и неподвижными пластинами. Такие конденсаторы (рис. 2, а) применяются для настройки одиночных колебательных контуров приемников. В приемниках супергетеродинного типа, имеющих по два или три настраиваемых колебательных контура, применяются так называемые блоки конденсаторов переменной емкости (рис. 2, б). Такие блоки состоят из двух или трех конденсаторов рассмотренной конструкции, причем их роторы обычно электрически соединены между собой и укреплены на общей оси. Статоры конденсаторов в блоке изолированы друг от друга и имеют отдельные контактные выводы.

Рис. 2. Внешний вид и обозначение конденсаторов переменной емкости: а -— одиночного; б — сдвоенного блока

Наиболее распространенными являются конденсаторы переменной емкости, имеющие начальные емкости 11—17 пФ и максимальные емкости 450—510 пФ. С конденсатором переменной емкости необходимо обращаться осторожно, так как даже незначительный изгиб пластин может привести к их замыканию.

Подстроенные конденсаторы. Применяются главным образом для подстройки, т. е. изменения параметров колебательных контуров радиоустройств. Емкость этих конденсаторов может изменяться в небольших пределах, обусловленных их конструкцией. По своей конструкции подстроечные керамические конденсаторы разделяются на дисковые (КПК) и трубчатые (КПКТ).

Конденсатор подстроечный керамический (КПК) состоит из керамического основания (статора), тонкого подвижного керамического диска (ротора), укрепленного на оси, и болтика со шлицом, с помощью которого можно поворачивать диск (рис. 3). На поверхности статора и ротора нанесены в виде секторов металлические (серебряные) слои, являющиеся обкладками конденсатора. Выводы от этих обкладок делаются в виде контактных лепестков. Конденсаторы КПК в зависимости от размеров диаметра роторных дисков разделяются на КПК-1 (диаметр ротора около 18 мм) и КПК-2 (диаметр ротора около 33 мм). Конденсаторы КПК-1 выпускаются с пределами изменения емкости 2—7,4—15, 6—25 и 8—30 пФ, а конденсаторы КПК-2 и КПК-3 с пределами 6—60, 10—100 и 15—150 пФ.

Рис. 3. Внешний вид и обозначение подстроенных конденсаторов: а — КПК-1; б—КПК-3; в — КПКТ; г — обозначение на схемах

Конденсатор подстроечный керамический трубчатый (КПКТ) состоит из керамической трубки, на внешнюю поверхность которой нанесена неподвижная (статорная) обкладка конденсатора в виде тонкого слоя серебра, и металлического стержня, имеющего винтовую нарезку и представляющего подвижную обкладку конденсатора (ротор). С помощью отвертки стержень можно передвигать внутри трубки и тем самым изменять емкость между стержнем и неподвижной обкладкой конденсатора.

Конденсаторы КПКТ выпускаются с пределами изменения емкостей 1—10, 2—15, 2—20 и 2—25 пФ.

Выше представленны только некоторые разновидности внешнего вида конденсаторов. В современной промышленности спектр конденсаторов очень широкий (рис.4.).

Рис.4. Разновидности некоторых современных конденсаторов

Конденсаторы виды свойства применение. Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

— один из самых распространенных электронных компонентов. Существует множество разных типов конденсаторов, которые классифицируют по различным свойствам.

В основном типы конденсаторов разделяют:

По характеру изменения емкости — постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.
По материалу диэлектрика — воздух, металлизированная бумага, слюда, тефлон, поликарбонат, оксидный диэлектрик (электролит).
По способу монтажа — для печатного или навесного монтажа.

Керамические конденсаторы

Карамические конденсаторы

Емкость конденсатора зависит от площади обкладок . Для того чтобы компактно вместить большую площадь, используют пленочные конденсаторы. Здесь применяют принцип «многослойности». Т.е. создают много слоев диэлектрика, чередующегося слоями обкладок. Однако с точки зрения электричества, это такие же два проводника разделенные диэлектриком, как и у плоского керамического конденсатора.

В качестве диэлектрика пленочных конденсаторов обычно используют тефлон, металлизированную бумагу, майлар, поликарбонат, полипропилен, полиэстер. Диапазон емкости этого типа конденсаторов составляет примерно от 5pF (пикофарад) до 100uF (микрофарад). Диапазон номинального напряжения пленочных конденсаторов достаточно широк. Некоторые высоковольтные конденсаторы этого типа достигают более 2000 вольт.

Радиальный и аксиальный тип пленочных конденсаторов

Обычно используются когда требуется большая емкость. Конструкция этого типа конденсаторов похожа на конструкцию пленочных, только здесь вместо диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная электролитом. Обкладки конденсатора создаются из алюминия или тантала.

Недостатком вышеописанного процесса окисления является полярность конденсатора. Оксидный слой обладает свойствами односторонней проводимости. При неправильном подключении напряжения оксидный слой разрушается, и через конденсатор может пойти большой ток. Это приведет к быстрому нагреву и разширению электролита, в результате чего может произойти взрыв конденсатора! Поэтому необходимо всегда соблюдать полярность при подключении электролитического конденсатора . В связи с этим на корпусе компонента производители указывают куда подключать минус.

Широко используются в устройствах, где часто требуется настройка во время работы — приемниках, передатчиках, измерительных приборах, генераторах сигналов, аудио и видео аппаратуре. Изменение емкости конденсатора позволяет влиять на характеристики проходящего через него сигнала (форму, частоту, амплитуду и т.д.).

Подстроечные конденсаторы

Способ монтажа конденсаторов

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “

Конденсаторы

Надо сказать, что конденсатор , как и резистор, можно увидеть во многих устройствах. Как правило, простейший конденсатор – это две металлических пластинки и воздух между ними . Вместо воздуха может быть фарфор, слюда или другой материал, который не проводит ток. Если резистор пропускает постоянный ток, то через конденсатор он не проходит. А переменный ток через конденсатор проходит. Благодаря такому свойству конденсатор ставят там, где надо отделить постоянный ток от переменного .

Конденсаторы бывают постоянные, подстроечные, переменные и электролитические . Кроме этого, они отличаются материалом между пластинами и внешней конструкцией. Существуют конденсаторы воздушные , слюдяные , керамические, пленочные и т.п. Применение тех или иных видов конденсаторов обычно описано в сопровождающей документации к принципиальной схеме. Некоторые конденсаторы постоянной емкости и их обозначение на принципиальной схеме показаны на Рис.1.

Основной параметр конденсатора – емкость . Она измеряется в микро -, нано — и пикофарадах . На схемах Вы встретите все три единицы измерения. Обозначаются они следующим образом: микрофарады – мКф или мF , нанофарады – нф, Н или п , пикофарады – пф или pf . Чаще буквенное обозначение пикофарад не указывают ни на схемах, ни на самой радиодетали, т.е. обозначение 27, 510 подразумевают 27 пф, 510 пф. Чтобы проще разбираться в емкости, запомните следующее: 0,001 мкф = 1 нф, или 1000 пф.

В отечественной электронике применяется буквенно-цифровая маркировка конденсаторов. Если емкость выражают целым числом, то буквенное обозначение емкости ставят после этого числа, например: 12П (12 пф) , 15Н (15 нф = 15 000 пф, или 0,015 мкф), ЮМ (10 мкф). Чтобы выразить номинальную емкость десятичной дробью, буквенное обозначение единицы емкости размещают перед числом: Н15 (0,15 нф = 150 пф) , М22 (0,22 мкф). Для выражения емкости конденсатора целым числом с десятичной дробью буквенное обозначение единицы ставят между целым числом и десятичной дробью, заменяя ее запятой, например: 1П2 (1,2 пф) , 4Н7 (4,7 нф = 4700 пф), 1М5 (1,5 мкф).
Буквенно-цифровая маркировка конденсаторов используется и в зарубежной электронике. Она нашла широкое применение на конденсаторах большой емкости. Например, надпись 0,47 |iF = 0,47 мкф. Не забыли разработчики и о цветовой маркировке , которая может содержать полосы, кольца или точки . Маркируемые параметры: номинальная емкость ; множитель ; допускаемое отклонение напряжения ; температурный коэффициент емкости (ТКЕ) и (или) номинальное напряжение. Определить емкость можно при помощи следующей таблицы.

Некоторые примеры цветовой маркировки постоянных конденсаторов показаны на Рис. 2.

Кроме буквенно-цифровой и цветовой маркировки применяется способ цифровой маркировки конденсаторов тремя или четырьмя цифрами (международный стандарт). В случае трехзначной маркировки первые две цифры обозначают значение емкости в пикофарадах (пФ), а последняя цифра – количество нулей (здесь обращаю ваше внимание на маркировку конденсаторов емкостью менее 10 пикофарад: последней цифрой в этом случае может быть девятка):

(в таблице ошибка, должно быть: 100 – 10 пикофарад – 0,01 нанофарада — 0,00001 мкф(!) )

При кодировании четырехзначным числом последняя цифра так же указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах (pF):

Некоторые примеры цифровой маркировки конденсаторов представлены на Рис. 3.

Среди большого разнообразия конденсаторов постоянной емкости особое место занимают электролитические конденсаторы . Сегодня чаще всего можно услышать название оксидные конденсаторы, т.к. в них используется оксидный диэлектрик. Такие конденсаторы выпускают большой емкости – от 0,5 до 10000 мкф. Оксидные конденсаторы полярны , поэтому на принципиальных схемах для них указывают не только емкость, но и знак ” + ” (плюс), а на самом конденсаторе: в зарубежном варианте нанесен знак “-“, в отечественном устаревшем – ” + ” . Кроме этого, на принципиальных схемах указывают и максимальное напряжение, на котором их можно использовать. Например, надпись 5,0×10 В означает, что конденсатор емкостью 5 мкф надо взять на напряжение не ниже 10 В.

Многие начинающие бояться применять конденсаторы на большее напряжение, чем указанное в схемах. А зря! Возьмем, к примеру, устройство с питанием 9В. Здесь необходимо использовать конденсатор на напряжение не ниже 10В, но лучше – 16В. Дело в том, что “питание” не застраховано от скачков. А для конденсаторов резкие перепады в сторону увеличения приравниваются к смерти. Поэтому, если Вы примените электролит на напряжение 50В, 160В или еще большее, хуже работать устройство не будет! Разве что размеры увеличатся: чем больше напряжение конденсатора, тем больше его размеры.

Оксидные конденсаторы обладают неприятным свойством терять емкость – “высыхать” , что является одной из основных причин отказов радиоаппаратуры, находящейся в длительной эксплуатации. Такой неприятной особенностью в частности обладают отечественные электролиты, особенно старые. Поэтому старайтесь ставить зарубежные новые конденсаторы.
Выпускают производители и неполярные оксидные конденсаторы , хотя применяются они довольно редко. Существую еще и танталовые конденсаторы , которые отличаются долговечностью, высокой стабильностью рабочих характеристик, устойчивостью к повышению температуры. При небольшом внешнем виде они могут обладать достаточно большой емкостью.
Линия, нанесенная на корпусе танталового конденсатора, означает плюсовой вывод, а не минус, как многие думают .
Некоторые разновидности оксидных конденсаторов показаны на Рис. 4.

Особенностью подстроечных и переменных конденсаторов есть изменение емкости при обращении оси, которая выступает наружу. Раньше они широко применялись радиоприемниках. Именно конденсатор переменной емкости крутили Ваши родители для настройки на нужную радиостанцию. Некоторые подстроечные и переменный конденсаторы показаны на Рис. 5.

Для подстроечных или переменных конденсаторов на схеме указывают крайние значения емкости, которые создаются, если вращать ось конденсатора от одного крайнего положения к другому или вертеть по кругу (как у подстроечных конденсаторов). Например, надпись 5-180 свидетельствует о том, что в одном крайнем положении оси емкость конденсатора составляет 5 пф, а в другом – 180 пф. При плавном возвращении с одного положения в другое емкость конденсатора также плавно будет изменяться от 5 до 180 пф или от 180 до 5 пф. Сегодня не используют конденсаторы переменной емкости, так как их вытеснили варикапы – полупроводниковый элемент, емкость которого зависит от приложенного напряжения .

Электрический конденсатор — один из самых распространених радио элементов, служит он для накопления электроэнергии (заряда). Самый простой конденсатор можно представить в виде двух металлических пластин (обкладок) и диэлектрика который находится между ними.

Когда к конденсатору подключают источник напряжения, то на его обкладках (пластинах) появляются противоположные заряды и возникнет электрическое поле притягивающие их друг к другу, и даже после отключения источника питания, такой заряд остается некоторое время и энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.

В электронных схемах роль конденсатора также может состоять не только в накоплении заряда но и в разделения постоянной и переменной составляющей тока, фильтрации пульсирующего тока и разных других задачах.
В зависимости от задач и факторов работы, конденсаторы используются очень разных типов и конструкций. Здесь мы рассмотрим наиболее популярные типы конденсаторов.

Конденсаторы алюминиевые электролитические

Это может быть, например, конденсатор К50-35 или К50-2 или же другие более новые типы.
Они состоят из двух тонких полосок алюминия свернутых в рулон, между которыми в том же рулоне находится пропитанная электролитом бумага в роли диэлектрика.
Рулон находится в герметичном алюминиевом цилиндре, чтобы предотвратить высыхание электролита.
На одном из торцов конденсатора (радиальный тип корпуса) или на двух торцах которого (аксиальный тип корпуса) располагаются контактные выводы. Выводы могут быть под пайку либо под винт.

В электролитических конденсаторах емкость исчисляется в микрофарадах и может быть от 0.1 мкф до 100 000 мкф. Как правило большая емкость и характеризует этот тип конденсаторов.
Еще одним из важных параметров есть максимальное рабочее напряжение, которое всегда указывается на корпусе и в конденсаторах этого типа может быть до 500 вольт!

Среди недостатков данного типа можно рассмотреть 3 причины:
1. Полярность. Полярные конденсаторы недопустимы с работой в переменном токе. На корпусе обозначаются соответствующими значками выводы конденсатора, как правило конденсаторы с одним выводом минусовой контакт имеют на корпусе, а плюсовой на выводе.
2. Большой ток утечки. Естественно такие конденсаторы не годятся для длительного хранения энергии заряда, но они хорошо себя зарекомендовали в качестве промежуточных элементов, в фильтрах активных схем и пусковых установках двигателей.
3.Снижение емкости с увеличением частоты. Такой недостаток легко устраняется с помощью параллельно подключенного керамического конденсатора с очень маленькой ёмкостью.

Керамические однослойные конденсаторы

Такие типы, например как К10-7В, К10-19, КД-2. Максимальное напряжения такого типа конденсаторов лежит в пределах 15 — 50 вольт, а ёмкость от 1 пФ до 0.47 мкф при сравнительно небольших размерах довольно не плохой результат технологии.
У данного типа характерны малые токи утечки и низкая индуктивность что позволяет им легко работать на высоких частотах, при постоянном, переменном и пульсирующих токах.
Тангенс угла потерь tgδ не превышает обычно 0,05, а максимальный ток утечки – не более 3 мкА.
Конденсаторы данного типа спокойно переносят внешние факторы, такие как вибрация с частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.

Маркировка на корпусе конденсатора обозначает его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножать на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости данного конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф. Для удобства составлены таблицы наиболее «ходовых» ёмкостей конденсаторов и их маркировочные коды.
Наиболее часто применяются в фильтрах блоков питания и как фильтр поглощающий высокочастотные импульсы и помехи.

Керамические многослойные конденсаторы

Например К10-17А или К10-17Б.
В отличии от вышеописанных, состоят уже из нескольких слоев металлических пластин и диэлектрика в виде керамики, что позволяет иметь им большую ёмкость чем у однослойных и может быть порядка нескольких микрофарад, но максимальное напряжение у данного типа все также ограничено 50 вольтами.
Применяются в основном как фильтрующие элементы и могут исправно работать как с постоянным так и с переменным и пульсирующим током.

Керамические высоковольтные конденсаторы

Например К15У, КВИ и К15-4
Максимальное рабочее напряжение данного типа может достигать 15 000 вольт! Но ёмкость у них небольшая, порядка 68 — 100 нФ.

Работают они как с переменным так и с постоянным током. Керамика в качестве диэлектрика создает нужное диэлектрическое свойство выдерживать большое напряжение, а особая форма защищает конструкцию от пробоя пластин.

Применение у них самое разнообразное, например в схемах вторичных источников питания в качестве фильтра для поглощения высокочастотных помех и шумов, или в конструирование катушек Тесла, мощной и ламповой радиоаппаратуре.

Танталовые конденсаторы

Например К52-1 или smd А. Основным веществом служит — пентоксид тантала, а в качестве электролита — диоксид марганца.

Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
По рабочим свойствам танталовые конденсаторы схожи с электролитическими, но рабочее максимальное напряжение ограничено 100 вольтами, а ёмкость как правило не превышает 1000 мкФ.
Но в отличии от электролитических, у данного типа собственная индуктивность намного меньше что дает возможность их использования на высоких частотах, до несколько сотен килогерц.

Основной причиной выхода из строя бывает превышение максимального напряжения.
Применение у них в большинстве наблюдается в современных платах электронных устройств, что возможно из за конструктивной особенности smd-монтажа.

Полиэстеровые конденсаторы

Например K73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки…
Весьма популярные из за небольшой стоимости конденсаторы встречающиеся в почти всех электронных устройствах, например в балластах энергосберегающих ламп. Их корпус состоит из эпоксидного компаунда что придает конденсатору устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, химическим растворам и перегревам.

Ёмкость таких конденсаторов идет порядка 1 нф — 15мкф и максимальное рабочее напряжение у них от 50 до 1500 вольт.
Большой диапазон максимального напряжения и ёмкости дает возможность использования полиэстеровых конденсаторов в цепях постоянного, переменного и импульсных токов.

Полипропиленовые конденсаторы

Например К78-2 и CBB-60.
В данного типа конденсаторов в качестве диэлектрика выступает полипропиленовая пленка. Корпус изготовлен из негорючих материалов, а сам конденсатор призначен для работы в тяжелых условиях.
Ёмкость, как правило в пределах 100пф — 10мкф, но в последнее время выпускают и больше, а по поводу напряжение то большой запас может достигать и 3000 вольт!

Преимущество этих конденсаторов заключается не только в высоком напряжении, но и в чрезвычайно низком тангенсе угла потерь, поскольку tg? может не превышать 0,001, что позволяет использовать конденсаторы на больших частотах в несколько сотен килогерц и применять их в индукционных обогревателях и пусковых установках асинхронных электродвигателей.

Пусковые конденсаторы (CBB-60) могут иметь ёмкость и до 1000мкф что стает возможным из за особенностей конструкции такого типа конденсаторов. На пластиковый сердечник наматывается металлизированная полипропиленовая пленка, а сверху весь этот рулон покрывается компаундом.

Электрические конденсаторы являются средством накопления электроэнергии в электрическом поле. Типичными областями применения электрических конденсаторов являются сглаживающие фильтры в источниках электропитания, цепи межкаскадной связи в усилителях переменных сигналов, фильтрация помех, возникающих на шинах электропитания электронной аппаратуры и т д.

Электрические характеристики конденсатора определяются его конструкцией и свойствами используемых материалов.

При выборе конденсатора для конкретного устройства нужно учитывать следующие обстоятельства:

а) требуемое значение емкости конденсатора (мкФ, нФ, пФ),

б) рабочее напряжение конденсатора (то максимальное значение напряжения, при котором конденсатор может работать длительно без изменения своих параметров),

в) требуемую точность (возможный разброс значений емкости конденсатора),

г) температурный коэффициент емкости (зависимость емкости конденсатора от температуры окружающей среды),

д) стабильность конденсатора,

е) ток утечки диэлектрика конденсатора при номинальном напряжении и данной температуре. (Может быть указано сопротивление диэлектрика конденсатора.)

В табл. 1 — 3 приведены основные характеристики конденсаторов различных типов.

Таблица 1. Характеристики керамических, электролитических конденсаторов и конденсаторов на основе металлизированной пленки

Параметр конденсатора	Тип конденсатора
Параметр конденсатора	Керамический	Электролитический	На основе металлизированной пленки
	От 2,2 пФ до 10 нФ	От 100 нФ до 68 мкФ	1 мкФ до 16 мкФ
	± 10 и ± 20	-10 и +50	± 20
	50 — 250	6,3 — 400	250 — 600
Стабильность конденсатора	Достаточная	Плохая	Достаточная
	От -85 до +85	От -40 до +85	От -25 до +85

Таблица 2. Характеристики слюдяных конденсаторов и конденсаторов на основе полиэстера и полипропилена

Параметр конденсатора	Тип конденсатора
Параметр конденсатора	Слюдяной	На основе полиэстера	На основе полипропилена
Диапазон изменения емкости конденсаторов	От 2,2 пФ до 10 нФ	От 10 нФ до 2,2 мкФ	От 1 нФ до 470 нФ
Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), %	± 1	± 20	± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В	350	250	1000
Стабильность конденсатора	Отличная	Хорошая	Хорошая
Диапазон изменения температуры окружающей среды, о С	От -40 до +85	От -40 до +100	От -55 до +100

Таблица 3. Характеристики слюдяных конденсаторов на основе поликарбоната, полистирена и тантала

Параметр конденсатора	Тип конденсатора
Параметр конденсатора	На основе поликарбоната	На основе полистирена	На основе тантала
Диапазон изменения емкости конденсаторов	От 10 нФ до 10 мкФ	От 10 пФ до 10 нФ	От 100 нФ до 100 мкФ
Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), %	± 20	± 2,5	± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В	63 — 630	160	6,3 — 35
Стабильность конденсатора	Отличная	Хорошая	Достаточная
Диапазон изменения температуры окружающей среды, о С	От -55 до +100	От -40 до +70	От -55 до +85

Керамические конденсаторы применяются в разделительных цепях, электролитические конденсаторы используются также в разделительных цепях и сглаживающих фильтрах, а конденсаторы на основе металлизированной пленки применяются в высоковольтных источниках электропитания.

Слюдяные конденсаторы используются в звуковоспроизводящих устройствах, фильтрах и осцилляторах. Конденсаторы на основе полиэстера — это конденсаторы общего назначения, а конденсаторы на основе полипропилена применяются в высоковольтных цепях постоянного тока.

Конденсаторы на основе поликарбоната используются в фильтрах, осцилляторах и времязадающих цепях. Конденсаторы на основе полистирена и тантала используются также во времязадающих и разделительных цепях. Они считаются конденсаторами общего назначения.

Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами

Всегда нужно помнить, что рабочие напряжения конденсаторов следует уменьшать при возрастании температуры окружающей среды, а для обеспечения высокой надежности необходимо создавать большой запас по напряжению .

Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. Тем не менее нужно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5-0,6 разрешенного значения.

Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике.

Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны довольно долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Для обеспечения большей безопасности следует в цепь разряда подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).

В высоковольтных цепях часто используется последовательное включение конденсаторов. Для выравнивания напряжений на них нужно параллельно каждому конденсатору подключить резистор сопротивлением от 220к0м до 1 МОм.

Рис. 1 Использование резисторов для выравнивания напряжений на конденсаторах

Керамические проходные конденсаторы могут работать на очень высоких частотах (свыше 30 МГц) . Их устанавливают непосредственно на корпусе прибора или на металлическом экране.

Неполярные электролитические конденсаторы имеют емкость от 1 до 100 мкФ и рассчитаны на 50 В. Кроме того, они дороже обычных (полярных) электролитических конденсаторов.

При выборе конденсатора фильтра источника электропитания следует обращать внимание на амплитуду импульса зарядного тока, который может значительно превосходить допустимое значение . Например, для конденсатора емкостью 10 000 мкФ эта амплитуда не превышает 5 А.

При использовании электролитического конденсатора в качестве разделительного необходимо правильно определить полярность его включения . Ток утечки этого конденсатора может влиять на режим усилительного каскада.

В большинстве случаев применения электролитические конденсаторы взаимозаменяемы . Следует лишь обращать внимание на значение их рабочего напряжения.

Вывод от внешнего слоя фольги полистиреновых конденсаторов часто помечается цветным штрихом. Его нужно присоединять к общей точке схемы.

Рис. 2 Эквивалентная схема электрического конденсатора на высокой частоте

Цветовая маркировка конденсаторов

На корпусе большинства конденсаторов написаны их номинальная емкость и рабочее напряжение. Однако встречается и цветовая маркировка.

Некоторые конденсаторы маркируют надписью в две строки. На первой строке указаны их емкость (пФ или мкФ) и точность (К = 10%, М — 20%). На второй строке приведены допустимое постоянное напряжение и код материала диэлектрика.

Монолитные керамические конденсаторы маркируются кодом, состоящим из трех цифр. Третья цифра показывает, сколько нулей нужно подписать к первым двум, чтобы получить емкость в пикофарадах.

(288 кб)

Пример. Что означает код 103 на конденсаторе? Код 103 означает, что нужно приписать три нуля к числу 10, тогда получится емкость конденсатора — 10 000 пФ.

Пример. Конденсатор маркирован 0,22/20 250. Это означает, что конденсатор имеет емкость 0,22 мкФ ± 20% и рассчитан на постоянное напряжение 250 В.

В радиоэлектронике используются огромное количество всевозможных конденсаторов. Все они различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск.

Но это лишь основные параметры. Ещё одним немаловажным параметрам может служить то, из какого диэлектрика состоит конденсатор . Рассмотрим более подробно, какие бывают конденсаторы по типу диэлектрика.

В радиоэлектронике применяются полярные и неполярные конденсаторы. Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные включаются в электронную схему в строгом соответствии с указанной полярностью. К полярным конденсаторам относятся так называемые электролитические конденсаторы. Наиболее распространены радиальные алюминиевые электролитические конденсаторы. В отечественной маркировке они имеют обозначение К50-35.

У аксиальных конденсаторов проволочные выводы размещены по бокам цилиндрического корпуса, в отличие от радиальных конденсаторов, выводы которых размещаются с одной стороны цилиндрического корпуса. Аксиальными электролитами являются конденсаторы с маркировкой К50-29 К50-12, К50-15 и К50-24.

Аксиальные электролитические конденсаторы серии К50-29 и импортный фирмы PHILIPS

В обиходе радиолюбители называют электролитические конденсаторы “электролитами”.

Обнаружить их можно в блоках питания радиоэлектронной аппаратуры. В основном они служат для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения. Также электролитические конденсаторы активно применяются в усилителях звуковой частоты (усилках) для разделения постоянной и переменной составляющей тока.

Электролитические конденсаторы обладают довольно значительной ёмкостью. В основном, значения номинальной ёмкости простираются от 0,1 микрофарады (0,1 мкФ) до 100.000 микрофарад (100000 мкФ).

Номинальное рабочее напряжение электролитических конденсаторов может быть в диапазоне от 10 вольт до нескольких сотен вольт (100 – 500 вольт). Конечно, не исключено, что есть и другие образцы, с другой ёмкостью и рабочим напряжением, но на практике встречаются они довольно редко.

Стоит отметить, что номинальная ёмкость электролитических конденсаторов уменьшается по мере роста срока их эксплуатации.

Поэтому, для сборки самодельных электронных устройств, стоит применять либо новые купленные, либо те конденсаторы, которые эксплуатировались в электроаппаратуре небольшой срок. В противном случае, можно столкнуться с ситуацией неработоспособности самодельного устройства по причине неисправности электролитического конденсатора. Наиболее распространённый дефект “старых” электролитов – потеря ёмкости и повышенная утечка.

Перед повторным применением стоит тщательно проверить конденсатор , ранее бывший в употреблении.

Опытные радиомеханики могут многое рассказать про качество электролитических конденсаторов. В пору широкого распространения советских цветных телевизоров в ходу была очень распространённая неисправность телевизоров по причине некачественных электролитов. Порой доходило до того, что телемастер заменял практически все электролитические конденсаторы в схеме телевизора, после чего аппарат исправно работал долгие годы.

В последнее время всё большее распространение получают компактные электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа. Их габариты значительно меньше, чем классических выводных.

Конденсаторы электролитические алюминиевые для SMD монтажа на плате CD — привода

Также существуют миниатюрные танталовые конденсаторы . Они имеют довольно малые размеры и предназначены для SMD монтажа. Обнаружить их легко на печатных платах миниатюрных МР3 плееров, мобильных телефонов, материнских платах ноутбуков и компьютеров.

Танталовые электролитические конденсаторы на печатной плате MP-3 плеера

Несмотря на свои маленькие размеры, танталовые конденсаторы имеют значительную ёмкость. Они аналогичны алюминиевым электролитическим конденсаторам для поверхностного монтажа, но имеют значительно меньшие размеры.

Танталовый SMD конденсатор ёмкостью 47 мкФ и рабочее напряжение 6 вольт.
Печатная плата компьютерного CD-привода

В основном в компактной аппаратуре встречаются танталовые конденсаторы на 6,3 мкФ, 10 мкФ, 22 мкФ, 47 мкФ, 100 мкФ, 470 мкФ и на рабочее напряжение 10 -16 вольт. Столь небольшое рабочее напряжение связано с тем, что напряжение источника питания в малогабаритной электронике редко превышает порог в 5 – 10 вольт. Конечно, есть и более высоковольтные экземпляры.

Кроме танталовых конденсаторов в миниатюрной электронике используются и полимерные для поверхностного монтажа. Такие конденсаторы изготавливаются с применением твёрдого полимера. Он выполняет роль отрицательной обкладки – катода . Плюсовым выводом – анодом — в полимерном конденсаторе служит алюминиевая фольга. Такие конденсаторы хорошо подавляют электрические шумы и пульсации, обладают высокой температурной стабильностью.

На танталовых конденсаторах указывается полярность, которую необходимо учитывать при их использовании в самодельных конструкциях.

Кроме танталовых конденсаторов в SMD корпусах есть и выводные с танталовым диэлектриком. Их форма напоминает каплю. Отрицательный вывод маркируется полосой на корпусе.

Такие конденсаторы также обладают всеми преимуществами, что и танталовые для поверхностного монтажа, а именно низким током утечки, высокой температурной и частотной стабильностью, более высоким сроком эксплуатации по сравнению с обычными конденсаторами. Активно применяются в телекоммуникационном оборудовании и компьютерной технике.

Выводной танталовый конденсатор ёмкостью 10 микрофарад и рабочее напряжение 16 вольт

Среди электролитических конденсаторов есть и неполярные . Выглядят они, так же как и обычные электролитические конденсаторы, но для них не важна полярность приложенного напряжения. Они применяются в схемах с переменным или пульсирующим током, где использование полярных конденсаторов невозможно. К неполярным относятся конденсаторы с маркировкой К50-6. Отличить полярный конденсатор от неполярного можно, например, по отсутствию маркировки полярности на его корпусе.

Что такое конденсатор, типы конденсаторов и их обозначение на схемах. Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Накопление и преобразование электрической энергии можно отнести к базовым задачам, которые решают вспомогательные элементы радиоаппаратуры. Конденсатор относится к пассивным компонентам и выступает своего рода емкостью для поступающего заряда. Конструкция стандартных устройств предусматривает наличие пластинчатых электродов, которые разделяются тонкими диэлектриками. Более сложные типы конденсаторов могут содержать несколько электродных слоев, формирующих цилиндрическую намотку. Есть и другие отличительные признаки, обуславливающие возможности применения элементов для той или иной аппаратуры.

Назначение конденсаторов

На сегодняшний день едва ли найдется область радиотехники, в которой бы не использовались данные устройства. Наиболее распространены комбинации конденсаторов с резисторами и катушками индуктивности, участвующие в построении электрических цепей. Такие узлы поддерживают функции частотных фильтров, колебательных контуров и линий с обратной связью. Еще одна их распространенная задача — сглаживание пульсаций напряжения, требуемое во вторичных источниках энергоснабжения. В лазерных установках, системах вспышки и магнитных ускорителях электрический конденсатор используется для выдачи разового заряда с большим показателем мощности. И напротив, электротехнические приборы оснащаются данными элементами с целью компенсации реактивной мощностной энергии. Хотя такие элементы нельзя рассматривать в качестве полноценных емкостных накопителей энергии, в некоторых системах они выступают и как носители информации.

Маркировка устройств

Для визуального определения принадлежности конденсатора к той или иной категории используются специальные обозначения. В первую очередь указывается емкостный потенциал, выражаемый микрофарадами (мкФ). Могут применяться и другие единицы измерения, о чем также будет свидетельствовать соответствующая маркировка. Не всегда отмечается тип используемого в конструкции материала — как правило, без маркировки выпускаются керамические и пленочные неполярные модели. В свою очередь, обозначение танталовых конденсаторов соответствует резисторам — за исключением наличия знака µ и цифр 104 или 107. Такие устройства могут иметь оранжевый, желтый или черный цвет. В знаковой маркировке также указываются размерные параметры и емкость. Высоковольтные и электролитические модели помечаются величиной максимального напряжения, а для переменных конденсаторов указывается диапазон емкости.

Основные характеристики

Главным рабочим параметром является емкость, от которой зависит способность конкретной модели накапливать заряд. Следует разделять номинальную и фактическую емкость, так как на практике использования вторая величина может быть меньше. Диапазон значений по объему может варьироваться от 1 до 50 мкФ, а в некоторых случаях максимум достигает и 10 000 мкФ. Важен и показатель энергетической плотности, во многом определяемый конструкцией изделия. Наибольшей плотностью характеризуются крупноформатные типы конденсаторов, у которых масса обкладки с электролитом существенно превышает вес корпуса. К примеру, при емкости в 10 000 мкФ с напряжением в 0,45 кВт и массой порядка 2 кг плотность может достигать 600-800 Дж/кг. Как раз такие модели выгодно использовать для длительного хранения энергии. Помимо этого, рабочие свойства конденсаторов определяются допуском. Речь идет как раз о погрешности в соотношении показателей реальной и номинальной емкости. Данная величина выражается в процентах и в среднем составляет 20-30 %. В некоторых направлениях радиотехники применяются изделия с 1 % допуска.

Керамические конденсаторы

Это устройства, базирующиеся на дисковых керамических элементах с диэлектриками из титаната бария. Такой конденсатор можно использовать в системах с напряжением до 50 000 В, но важно учитывать, что он имеет минимальную температурную стабильность и широкий спектр изменения емкости. Среди достоинств можно отметить небольшие утечки тока, скромные размеры (при большой емкости заряда) и способность работать на высокой частоте. Что касается назначения, то керамические конденсаторы применяются в цепях с пульсирующим, переменным и постоянным током. Чаще всего используют модели емкостью до 0,5 мкФ. В процессе работы конденсатор этого типа хорошо справляется с внешними нагрузками, среди которых механические удары. Нельзя сказать, что керамический корпус отличается большим эксплуатационным сроком и долговечностью, однако в заявленный период технические свойства поддерживает стабильно.

Полиэстеровые модели

На схемах устройства данного типа обозначаются маркировкой K73-17 или CL21. Их оболочку формирует металлизированная пленка, а для корпуса используется эпоксидный компаунд. Как раз наличие этого наполнителя в конструкции делает полиэстеровые конденсаторы устойчивыми к температурным, физическим и химическим воздействиям. Этот набор эксплуатационных качеств обусловил и широкое распространение конденсаторов типа K73-17 в производстве светотехнических приборов. Средняя емкость устройства составляет 15 мкФ при максимальном напряжении порядка 1500 В. Характеристики скромные, но это не мешает применять конденсатор в тех же цепях с импульсным и переменным током. К тому же и низкая стоимость устройства способствует его популярности на радиорынке.

Конденсатор на основе полипропилена

Тоже вариант относительно недорогого накопителя электрического заряда, который при этом отличается низким коэффициентом потерь и высокой диэлектрической прочностью. К плюсам можно отнести и оптимальную гигроскопичность. То есть один из главных врагов радиоэлементов в виде влажности полипропиленовым конденсаторам не страшен. В качестве изоляторов применяется металлизированная пленка или полоски фольги. В новейших версиях используют и технологию самовосстанавливающейся оболочки, что повышает надежность и долговечность конденсатора.

Устройство может работать на повышенных частотах с сохранением достаточной мощности. Это качество позволяет использовать конденсаторы в системах индукционного обогрева, дополненных водяным охлаждением. Распространено и применение таких элементов в оснастке электромоторов на 220 В. В данном случае они выступают как пусковые компоненты. Эту функцию лучше всего реализуют модели с рабочей емкостью в диапазоне 1-100 мкФ и напряжением в 440 В. Но и это не единственные накопители на синтетической основе. Какие бывают конденсаторы из термопластиков? Внимания заслуживают полисульфоновые и поликарбонатные элементы. Первые отличаются низким влагопоглощением и способностью поддерживать высокое напряжение при температурных перепадах, а вторые в процессе работы демонстрируют оптимальную электротехническую стабильность.

Танталовые конденсаторы

Основу устройства формирует пентоксид тантала с оксидным электролитическим наполнением. Конденсатор отличается высоким отношением емкости к объему, широким спектром поддерживаемых температур и компактностью. Используют такие компоненты в мелком приборостроении, компьютерах и другой вычислительной технике. В этом семействе можно выделить следующие типы конденсаторов: полярные и неполярные, твердотельные, жидкостные. Наиболее привлекательные по эксплуатационным качествам именно твердотельные устройства, так как они характеризуются способностью поддерживать большое напряжение. Однако в условиях критического превышения допустимой величины тока они могут выходить из строя. Емкость танталовых моделей составляет 1000 мкФ, но по сравнению с электролитическими аналогами их собственная индуктивность гораздо ниже, что допускает возможность применения элемента на высоких частотах.

Особенности высоковольтных моделей

Элементы такого типа могут применяться в системах с высокими показателями напряжения, достигающими 15 000 В. При этом емкость у высоковольтных конденсаторов небольшая — порядка 50-100 нФ. В качестве диэлектрического материала чаще используется керамика. Благодаря этой основе выдерживаются большие нагрузки напряжения, а корпус защищает начинку от пробоев пластин.

Распространены и стеклянные вакуумные изделия, также поддерживающие напряжение более 10 000 В. Они представляют собой колбы с концентрическими электродами, в процессе работы обеспечивающими небольшие частотные потери. Применяют высоковольтные конденсаторы такого типа для решения ответственных радиочастотных задач с индуктивным нагревом. Но стоят такие компоненты дороже, отличаются хрупкостью и большими размерами.

Многослойные и однослойные конструкции

Обычно данную классификацию применяют в отношении конденсаторов, выполненных из керамики. Так, однослойные конденсаторы (дисковые) имеют простое устройство, но это не сказывается на уменьшении размеров. В большинстве случаев они массивнее, чем многослойные аналоги. В итоге увеличивается емкость устройства, но крупные размеры все же ограничивают их распространение в отдельных областях.

Что касается многослойных элементов, то они по эксплуатационным качествам в целом схожи с дисковыми, но потенциал накопителей еще выше. Также существенное преимущество заключается в надежности и долговечности. Форм-фактор, в котором выполняются многослойные конденсаторы, делает их менее чувствительными к агрессивным средам, что расширяет область применения. Такие компоненты преимущественно используют в дорогой профессиональной аппаратуре.

Масляные конденсаторы с пропитками

Это отдельная группа радиотехнических элементов, в основе которых находятся бумажные наполнители. Они обрабатываются специальными растворами наподобие воска и эпоксидных смол. Какие бывают конденсаторы масляного типа? Принципиально отличаются модели для постоянного и переменного тока. Первые используются в целях частотной фильтрации, повышения напряжения и устранения электрической дуги. Конденсаторы на масляной пропитке для систем с переменным током применяют в промышленности. Такое устройство располагает большой емкостью и может справляться с большими пиковыми нагрузками. Как правило, его используют в качестве пускового компонента для электромоторов. К дополнительным функциям можно отнести разделение фаз, коррекцию мощности и выравнивание напряжения.

Негативные факторы применения конденсаторов

Одной из главных проблем использования конденсаторов является высокая вероятность взрыва при перегревах, которые происходят из-за больших утечек. Также повысить риск поломки элемента могут близко расположенные радиаторы с высоким тепловым излучением. Какие типы конденсаторов наиболее подвержены взрывам? Чаще всего это происходит с электролитическими устройствами, обеспеченными ненадежными корпусами. Оптимизация конструкции с целью уменьшения размеров изделия заставляет производителей использовать тонкие оболочки, поэтому может иметь место разлет частей конденсатора и разбрызгивание электролита при сильном перегреве или в условиях повышенного внутреннего давления.

Заключение

И простейшие однослойные, и многослойные высоковольтные модели конденсаторов выполняют важные для радиоаппаратуры задачи. Как минимум они корректируют параметры тока, что при схожих размерах не может обеспечить ни один другой технический компонент. В то же время электрический конденсатор вовсе не является идеальным решением, что обуславливает постоянные поиски новых форматов его исполнения. Производители сложной аппаратуры экспериментируют с конструкциями, наполнителями и физическими свойствами, стараясь предлагать оптимальные потребительские качества данного устройства. Среди наиболее важных целевых параметров в этом плане можно назвать устойчивость конденсатора к нагрузкам, широкие рабочие диапазоны, минимальное радиационное воздействие и высокий срок службы.

Конденсатор — это двухполюсник с определённым или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки).

Изобрел первую конструкцию-прототип электрического конденсатора «лейденскую банку» в 1745 году, в Лейдене, немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст и независимо от него голландский физик Питер ван Мушенбрук.

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

Резонансная частота конденсатора равна: f р = 1/ (2∏ ∙ √ L с ∙ C ) .

При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f , на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2-3 раза ниже резонансной.

Отечественные неполярные конденсаторы:

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 1·10 6 пФ = 1·10 −6 Ф) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах (1 нФ = 1·10 −9 Ф). При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 — 180».

Основные параметры конденсаторов:

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость , характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками. Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.
Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.
Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита.
Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.
Полярность . Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Обозначение на схемах:

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).
Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
Конденсаторы с жидким диэлектриком.
Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка. Время наработки на отказ типичнного электролитического конденсатора 3000-5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105°С. Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.

Вакуумный конденсатор:

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.
Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

Два бумажных электролитических конденсатора 1930 года:

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Серебрянный конденсатор для аудио.

Также различают конденсаторы по форме обкладок:

Конденсаторы (от лат. condenso — уплотняю, сгущаю) — это радиоэлементы с сосредоточенной электрической емкостью, образуемой двумя или большим числом электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (специальной тонкой бумагой, слюдой, керамикой и т. д.). Емкость конденсатора зависит от размеров (площади) обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Важным свойством конденсатора является то, что для переменного тока он представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты .

Основные единици измерения эмкости конденсаторов это: Фарад, микроФарад, наноФарад, пикофарад, обозначения на конденсаторах для которых выглядят соответственно как: Ф, мкФ, нФ, пФ.

Как и резисторы, конденсаторы разделяют на конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости (КПЕ), подстроечные и саморегулирующиеся. Наиболее распространены конденсаторы постоянной емкости.

Их применяют в колебательных контурах, различных фильтрах, а также для разделения цепей постоянного и переменного токов и в качестве блокировочных элементов.

Конденсаторы постоянной емкости

Условное графическое обозначение конденсатора постоянной емкости —две параллельные липни — символизирует его основные части: две обкладки и диэлектрик между ними (рис. 1).

Рис. 1. Конденсаторы постоянной емкости и их обозначение.

Около обозначения конденсатора на схеме обычно указывают его номинальную емкость, а иногда и номинальное напряжение. Основная единица измерения емкости — фарад (Ф) — емкость такого уединенного проводника, потенциал которого возрастает на один вольт при увеличении заряда на один кулон.

Это очень большая величина, которая на практике не применяется. В радиотехнике используют конденсаторы емкостью от долей пикофарада (пФ) до десятков тысяч микрофарад (мкФ). Напомним, что 1 мкФ равен одной миллионной доле фарада, а 1 пФ — одной миллионной доле микрофарада или одной триллион-ной доле фарада.

Согласно ГОСТ 2.702—75 номинальную емкость от 0 до 9 999 пФ указывают на схемах в пикофарадах без обозначения единицы измерения, от 10 000 пФ до 9 999 мкФ — в микрофарадах с обозначением единицы измерения буквами мк (рис. 2).

Рис. 2. Обозначение единиц измерения для емкости конденсаторов на схемах.

Обозначение емкости на конденсаторах

Номинальную емкость и допускаемое отклонение от нее, а в некоторых случаях и номинальное напряжение указывают на корпусах конденсаторов.

В зависимости от их размеров номинальную емкость и допускаемое отклонение указывают в полной или сокращенной (кодированной) форме.

Полное обозначение емкости состоит из соответствующего числа и единицы измерения, причем, как и на схемах, емкость от 0 до 9 999 пФ указывают в пикофарадах (22 пФ, 3 300 пФ и т. д.), а от 0,01 до 9 999 мкФ —в микрофарадах (0,047 мкФ, 10 мкФ и т. д.).

В сокращенной маркировке единицы измерения емкости обозначают буквами П (пикофарад), М (микрофарад) и Н (нанофарад; 1 нано-фарад=1000 пФ = 0,001 мкФ).

При этом емкость от 0 до 100 пФ обозначают в пикофарадах , помещая букву П либо после числа (если оно целое), либо на месте запятой (4,7 пФ — 4П7; 8,2 пФ —8П2; 22 пФ — 22П; 91 пФ — 91П и т. д.).

Емкость от 100 пФ (0,1 нФ) до 0,1 мкФ (100 нФ) обозначают в нанофарадах , а от 0,1 мкФ и выше — в микрофарадах .

В этом случае, если емкость выражена в долях нанофарада или микрофарада, соответствующую единицу измерения помещают на месте нуля и запятой (180 пФ=0,18 нФ—Н18; 470 пФ=0,47 нФ —Н47; 0,33 мкФ —МЗЗ; 0,5 мкФ —МбО и т. д.), а если число состоит из целой части и дроби — на месте запятой (1500 пФ= 1,5 нФ — 1Н5; 6,8 мкФ — 6М8 и т. д.).

Емкости конденсаторов, выраженные целым числом соответствующих единиц измерения, указывают обычным способом (0,01 мкФ —10Н, 20 мкФ — 20М, 100 мкФ — 100М и т. д.). Для указания допускаемого отклонения емкости от номинального значения используют те же кодированные обозначения, что и для резисторов.

Особенности и требования к конденсаторам

В зависимости от того, в какой цепи используют конденсаторы, к ним предъявляют и разные требования . Так, конденсатор, работающий в колебательном контуре, должен иметь малые потери на рабочей частоте, высокую стабильность емкости во времени и при изменении температуры, влажности, давления и т. д.

Потери в конденсаторах , определяемые в основном потерями в диэлектрике, возрастают при повышении температуры, влажности и частоты. Наименьшими потерями обладают конденсаторы с диэлектриком из высокочастотной керамики, со слюдяными и пленочными диэлектриками, наибольшими — конденсаторы с бумажным диэлектриком и из сегнетокерамики.

Это обстоятельство необходимо учитывать при замене конденсаторов в радиоаппаратуре. Изменение емкости конденсатора под воздействием окружающей среды (в основном, ее температуры) происходит из-за изменения размеров обкладок, зазоров между ними и свойств диэлектрика.

В зависимости от конструкции и примененного диэлектрика конденсаторы характеризуются различным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который показывает относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус; ТКЕ может быть положительным и отрицательным. По значению и знаку этого параметра конденсаторы разделяются на группы, которым присвоены соответствующие буквенные обозначения и цвет окраски корпуса.

Для сохранения настройки колебательных контуров при работе в широком интервале температур часто используют последовательное и параллельное соединение конденсаторов, у которых ТКЕ имеют разные знаки. Благодаря этому при изменении температуры частота настройки такого термокомпенсированного контура остается практически неизменной.

Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью . Она тем больше, чем длиннее и тоньше выводы конденсатора, чем больше размеры его обкладок и внутренних соединительных проводников.

Наибольшей индуктивностью обладают бумажные конденсаторы , у которых обкладки выполнены в виде длинных лент из фольги, свернутых вместе с диэлектриком в рулон круглой или иной формы. Если не принято специальных мер, такие конденсаторы плохо работают на частотах выше нескольких мегагерц.

Поэтому на практике для обеспечения работы блокировочного конденсатора в широком диапазоне частот параллельно бумажному подключают керамический или слюдяной конденсатор небольшой емкости.

Однако существуют бумажные конденсаторы и с малой собственной индуктивностью. В них полосы фольги соединены с выводами не в одном, а во многих местах. Достигается это либо полосками фольги, вкладываемыми в рулон при намотке, либо смещением полос (обкладок) к противоположным концам рулона и пропайкой их (рис. 1).

Проходные и опорные конденсаторы

Для защиты от помех, которые могут проникнуть в прибор через цепи питания и наоборот, а также для различных блокировок используют так называемые проходные конденсаторы . Такой конденсатор имеет три вывода, два из которых представляют собой сплошной токонесущий стержень, проходящий через корпус конденсатора.

К этому стержню присоединена одна из обкладок конденсатора. Третьим выводом является металлический корпус, с которым соединена вторая обкладка. Корпус проходного конденсатора закрепляют непосредственно на шасси или экране, а токоподводящий провод (цепь питания) припаивают к его среднему выводу.

Благодаря такой конструкции токи высокой частоты замыкаются на шасси или экран устройства, в то время как постоянные токи проходят беспрепятственно.

На высоких частотах применяют керамические проходные конденсаторы , в которых роль одной из обкладок играет сам центральный проводник, а другой — слой металлизации, нанесенный на керамическую трубку. Эти особенности конструкции отражает и условное графическое обозначение проходного конденсатора (рис. 3).

Рис. 3. Внешний вид и изображение на схемах проходных и опорных конденсаторов.

Наружную обкладку обозначают либо в виде короткой дуги (а), либо в виде одного (б) или двух (в) отрезков прямых линий с выводами от середины. Последнее обозначение используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана.

С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы , представляющие собой своего рода монтажные стойки, устанавливаемые на металлическом шасси. Обкладку, соединяемую с ним, выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (рис. 3,г).

Оксидные конденсаторы

Для работы в диапазоне звуковых частот, а также для фильтрации выпрямленных напряжений питания необходимы конденсаторы, емкость которых измеряется десятками, сотнями и даже тысячами микрофарад.

Такую емкость при достаточно малых размерах имеют оксидные конденсаторы (старое название — электролитические ). В них роль одной обкладки (анода) играет алюминиевый или танталовый электрод, роль диэлектрика — тонкий оксидный слой, нанесенный на него, а роль другой сбкладки (катода) — специальный электролит, выводом которого часто служит металлический корпус конденсатора.

В отличие от других большинство типов оксидных конденсаторов полярны , т. е. требуют для нормальной работы поляризующего напряжения. Это значит, что включать их можно только в цепи постоянного или пульсирующего напряжения и только в той полярности (катод — к минусу, анод — к плюсу), которая указана на корпусе.

Невыполнение этого условия приводит к выходу конденсатора из строя, что иногда сопровождается взрывом!

Полярность включения оксидного конденсатора показывают на схемах знаком «+», изображаемым у той обкладки, которая символизирует анод (рис. 4,а).

Это Общее обозначение поляризованного конденсатора. Наряду с ним специально для оксидных конденсаторов ГОСТ 2.728—74 установил символ, в котором Положительная обкладка изображается узким прямоугольником (рис. 4,6), причем знак?+» в этом случае можно не указывать.

Рис. 4. Оксидные конденсаторы и их обозначение на принципиальных схемах.

В схемах радиоэлектронных приборов иногда можно встретить обозначение оксидного конденсатора в виде двух узких прямоугольников (рис. 4,в).Это символ неполярного оксидного конденсатора, который может работать в цепях переменного тока (т. е. без поляризующего напряжения).

Оксидные конденсаторы очень чувствительны к перенапряжениям, поэтому на схемах часто указывают не только их номинальную емкость, но и номинальное напряжение.

С целью уменьшения размеров в один корпус иногда заключают два конденсатора, но выводов делают только три (один — общий). Условное обозначение сдвоенного конденсатора наглядно передает эту идею (рис. 4,г).

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ)

Конденсатор переменной емкости состоит из двух групп металлических пластин, одна из которых может плавно перемещаться по отношению к другой. При этом движении пластины подвижной части (ротора) обычно вводятся в зазоры между пластинами неподвижной части (статора), в результате чего площадь перекрытия одних пластин другими, а следовательно, и емкость изменяются.

Диэлектриком в КПЕ чаще всего служит воздух. В малогабаритной аппаратуре, например в транзисторных карманных приемниках, широкое применение нашли КПЕ с твердым диэлектриком, в качестве которого используют пленки из износостойких высокочастотных диэлектриков (фторопласта, полиэтилена и т. п.).

Параметры КПЕ с твердым диэлектриком несколько хуже, но зато они значительно дешевле в производстве и размеры их намного меньше, чем КПБ с воздушным диэлектриком.

С условным обозначением КПЕ мы уже встречались — это символ конденсатора постоянной емкости, перечеркнутый знаком регулирования. Однако из этого обозначения не видно, какая из обкладок символизирует ротор, а какая — статор. Чтобы показать это на схеме, ротор изображают в виде дуги (рис. 5).

Рис. 5. Обозначение конденсаторов переменной емкости.

Основными параметрами КПЕ, позволяющими оценить его возможности при работе в колебательном контуре, являются минимальная и максимальная емкость, которые, как правило, указывают на схеме рядом с символом КПЕ.

В большинстве радиоприемников и радиопередатчиков для одновременной настройки нескольких колебательных контуров применяют блоки КПЕ, состоящие из двух, трех и более секций.

Роторы в таких блоках закреплены на одном общем валу, вращая который можно одновременно изменять емкость всех секцйй. Крайние пластины роторов часто делают разрезными (по радиусу). Это позволяет еще на заводе отрегулировать блок так, чтобы емкости всех секций были одинаковыми в любом положении ротора.

Конденсаторы, входящие в блок КПЕ, на схемах изображают каждый в отдельности. Чтобы показать, что они объединены в блок, т. е. управляются одной общей ручкой, стрелки, обозначающие регулирование, соединяют штриховой линией механической связи, как показано на рис. 6.

Рис. 6. Обозначение сдвоенных конденсаторов переменной емкости.

При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую связь не показывают, ограничиваясь тЬлько соответствующей нумерацией секций в позиционном обозначении (рис. 6, секции С 1.1, С 1.2 и С 1.3).

В измерительной аппаратуре, например в плечах емкостных мостов, находят применение так называемые дифференциальные конденсаторы (от лат. differentia — различие).

У них две группы статорных и одна — роторных пластин, расположенные так, что когда роторные пластины выходят из зазоров между пластинами одной группы статора, они в то же время входят между пластинами другой.

При этом емкость между пластинами первого статора и пластинами ротора уменьшается, а между пластинами ротора и второго статора увеличивается. Суммарная же емкость между ротором и обоими статорами остается неизменной. Такие «конденсаторы изображают на схемах, как показано на рис 7.

Рис. 7. Дифференциальные конденсаторы и их обозначение на схемах.

Подстроечные конденсаторы . Для установки начальной емкости колебательного контура, определяющей максимальную частоту его настройки, применяют подстроечные конденсаторы, емкость которых можно изменять от единиц пикофарад до нескольких десятков пикофарад (иногда и более).

Основное требование к ним — плавность изменения емкости и надежность фиксации ротора в установленном при настройке положении. Оси подстроечных конденсаторов (обычно короткие) имеют шлиц, поэтому регулирование их емкости возможно только с применением инструмента (отвертки). В радиовещательной аппаратуре наиболее широко применяют конденсаторы с твердым диэлектриком.

Рис. 8. Подстроечные конденсаторы и их обозначение.

Конструкция керамического подстроечного конденсатора (КПК) одного из наиболее распространенных типов показана на рис. 8,а. Он состоит из керамического основания (статора) и подвижно закрепленного на нем керамического диска (ротора).

Обкладки конденсатора—тонкие слои серебра — нанесены методом вжигания на статор и наружную сторону ротора. Емкость изменяют вращением ротора. В простейшей аппаратуре применяют иногда проволочные подстроечные конденсаторы.

Такой элемент состоит из отрезка медной проволоки диаметром 1 … 2 и длиной 15 … 20 мм, на который плотно, виток к витку, намотан изолированный провод диаметром-0,2… 0,3 мм (рис. 8,б). Емкость изменяют отматыванием провода, а чтобы обмотка не сползла, ее пропитывают каким-либо изоляционным составом (лаком, кЛеем и т. п.).

Подстроечные конденсаторы обозначают на схемах основным символом, перечеркнутым знаком подстроечного регулирования (рис. 8,в).

Саморегулируемые конденсаторы

Используя в качестве диэлектрика специальную керамику, диэлектрическая проницаемость которой сильно зависит от напряженности электрического поля, можно получить конденсатор, емкость которого зависит от напряжения на его обкладках.

Такие конденсаторы получили название варикондов (от английских слов vari (able) — переменный и cond(enser) —конденсатор). При изменении напряжения от нескольких вольт до номинального емкость вариконда изменяется в 3—6 раз.

Рис. 9. Вариконд и его обозначение на схемах.

Вариконды можно использовать в различных устройствах автоматики, в генераторах качающейся частоты, модуляторах, для электрической настройки колебательных контуров и т. д.

Условное обозначение вариконда — символ конденсатора со знаком нелинейного саморегулирования и латинской буквой U (рис. 9,а).

Аналогично построено обозначение термоконденсаторов, применяемых в электронных наручных часах. Фактор, изменяющий емкость такого конденсатора—температуру среды — обозначают символом t°(pис. 9, б). Вместе с тем что такое конденсатор часто ищут

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Все виды конденсаторов имеют одинаковое основное устройство, оно состоит из двух токопроводящих пластин (обкладок), на которых концентрируются электрические заряды противоположных полюсов, и слоя изоляционного материала между ними.

Применяемые материалы и величина обкладок с разными параметрами слоя диэлектрика влияют на свойства конденсатора.

Классификация

Конденсаторы делятся на виды по следующим факторам.

Назначению

Общего назначения . Это популярный вид конденсаторов, которые используют в электронике. К ним не предъявляются особые требования.
Специальные . Такие конденсаторы обладают повышенной надежностью при заданном напряжении и других параметров при запуске электродвигателей и специального оборудования.

Изменению емкости

Постоянной емкости . Не имеют возможности изменения емкости.
Переменной емкости . Они могут изменять значение емкости при воздействии на них температуры, напряжения, регулировки положения обкладок. К конденсаторам переменной емкости относятся:
Подстроечные конденсаторы не предназначены для постоянной работы, связанной с быстрой настройкой емкости. Они служат только для одноразовой наладки оборудования и периодической подстройки емкости.
Нелинейные конденсаторы изменяют свою емкость от воздействия температуры и напряжения по нелинейному графику. Конденсаторы, емкость которых зависит от напряжения, называются варикондами , от температуры – термоконденсаторами .

Способу защиты

Незащищенные работают в обычных условиях, не имеют никакой защиты.
Защищенные конденсаторы выполнены в защищенном корпусе, поэтому могут работать при высокой влажности.
Неизолированные имеют открытый корпус и не имеют изоляции от возможного соприкосновения с различными элементами схемы.
Изолированные конденсаторы выполнены в закрытом корпусе.
Уплотненные имеют корпус, заполненный специальными материалами.
Герметизированные имеют герметичный корпус, полностью изолированы от внешней среды.

Виду монтажа

Навесные делятся на несколько видов с;
— ленточными выводами;
— опорным винтом;
— круглыми электродами;
— радиальными или аксиальными выводами.
Конденсаторы с винтовыми выводами оснащены резьбой для соединения со схемой, применяются в силовых цепях. Подобные выводы проще фиксировать на охлаждающих радиаторах для снижения тепловых нагрузок.
Конденсаторы с защелкивающимися выводами являются новой разработкой, при монтаже на плату они защелкиваются. Это очень удобно, так как нет необходимости использовать пайку.
Конденсаторы, предназначенные для поверхностной установки , имеют особенность конструкции: части корпуса являются выводами.
Емкости для печатной установки изготавливают с круглыми выводами для расположения на плате.

По материалу диэлектрика

Сопротивление изоляции между пластинами зависит от параметров изоляционного материала. Также от этого зависят допустимые потери и другие параметры. Рассмотрим виды конденсаторов, которые имеют различные материалы диэлектрика.

Конденсаторы с неорганическим изолятором из стеклокерамики, стеклоэмали, слюды. На диэлектрический материал нанесено металлическое напыление или фольга.
Низкочастотные конденсаторы включают в себя изоляционный материал в виде слабополярных органических пленок, у которых диэлектрические потери зависят от частоты тока.
Высокочастотные модели содержат пленки из фторопласта и полистирола.
Импульсные модели высокого напряжения имеют изолятор из комбинированных материалов.
В конденсаторах постоянного напряжени я в качестве диэлектрика используется политетрафторэлитен, бумага, либо комбинированный материал.
Низковольтные модели работают при напряжении до 1,6 кВ.
Высоковольтные модели функционируют при напряжении свыше 1,6 кВ.
Дозиметрические конденсаторы служат для работы с малым током, имеют незначительный саморазряд и большое сопротивление изоляции.
Помехоподавляющие емкости уменьшают помехи, возникающие от электромагнитного поля, имеют низкую индуктивность.
Емкости с органическим изолятором выполнены с применением конденсаторной бумаги и различных пленок.
Вакуумные, воздушные, газонаполненные конденсаторы обладают малыми диэлектрическими потерями, поэтому их применяют в аппаратуре с высокой частотой .

Форме пластин

Сферические.
Плоские.
Цилиндрические.

Полярности

Электролитические конденсаторы называют оксидными. При их подключении обязательным является соблюдение полярности выводов. Электролитические конденсаторы содержат диэлектрик, состоящий из оксидного слоя, образованный электрохимическим способом на аноде из тантала или алюминия. Катодом является электролит в жидком или гелеобразном виде.
Неполярные конденсаторы могут включаться в схему без соблюдения полярности.

Конструктивные особенности

Рассмотренные выше виды конденсаторов далеко не все имеют большую популярность. Поэтому подробнее рассмотрим конструктивные особенности наиболее применяемых видов конденсаторов.

Воздушные виды конденсаторов

В качестве диэлектрика используется воздух. Такие виды конденсаторов хорошо зарекомендовали себя при работе на высокой частоте, в качестве настроечных конденсаторов с изменяемой емкостью. Подвижная пластина конденсатора является ротором, а неподвижную называют статором. При смещении пластин друг относительно друга, изменяется общая площадь пересечения этих пластин и емкость конденсатора. Раньше такие конденсаторы были очень популярны в радиоприемниках для настраивания радиостанций.

Керамические

Такие конденсаторы изготавливают в виде одной или нескольких пластин, выполненных из специальной керамики. Металлические обкладки изготавливают путем напыления слоя металла на керамическую пластину, затем соединяют с выводами. Материал керамики может применяться с различными свойствами.

Их разнообразие обуславливается широким интервалом диэлектрической проницаемости. Она может достигать нескольких десятков тысяч фарад на метр, и имеется только у такого вида емкостей. Такая особенность керамических емкостей позволяет создавать большие значения емкостей, которые сопоставимы с электролитическими конденсаторами, но для них не важна полярность подключения.

Керамика имеет нелинейную сложную зависимость свойств от напряжения, частоты и температуры. Из-за небольшого размера корпуса эти виды конденсаторов применяются в компактных устройствах.

Пленочные

В таких моделях в качестве диэлектрика выступает пластиковая пленка: поликарбонат, полипропилен или полиэстер.

Обкладки конденсатора напыляют или выполняют в виде фольги. Новым материалом служит полифениленсульфид.

Параметры пленочных конденсаторов

Применяются для резонансных цепей.
Наименьший ток утечки.
Малая емкость.
Высокая прочность.
Выдерживают большой ток.
Устойчивы к электрическому пробою (выдерживают большое напряжение).
Наибольшая эксплуатационная температура до 125 градусов.

Полимерные

Эти модели имеют отличие от электролитических емкостей наличием полимерного материала, вместо оксидной пленки между обкладками. Они не подвергаются утечке заряда и раздуванию.

Параметры полимера обеспечивают значительный импульсный ток, постоянный температурный коэффициент, малое сопротивление. Полимерные модели способны заменить электролитические модели в фильтрах импульсных источников и других устройствах.

Электролитические

От бумажных моделей электролитические конденсаторы отличаются материалом диэлектрика, которым является оксид металла, созданный электрохимическим методом на плюсовой обкладке.

Вторая пластина выполнена из сухого или жидкого электролита. Электроды обычно выполнены из тантала или алюминия. Все электролитические емкости считаются поляризованными, и способны нормально работать только на постоянном напряжении при определенной полярности.

Если не соблюдать полярность, то может произойти необратимый химический процесс внутри емкости, которая приведет к выходу его из строя, или даже взрыву, так как будет выделяться газ.

К электролитическим можно отнести суперконденсаторы, которые называют ионисторами. Они обладают очень большой емкостью, достигающей тысячи Фарад.

Танталовые электролитические

Устройство танталовых электролитов имеет особенность в электроде из тантала. Диэлектрик состоит из пентаоксида тантала.

Параметры

Незначительный ток утечки, в отличие от алюминиевых видов.
Малые размеры.
Невосприимчивость к внешним воздействиям.
Малое активное сопротивление.
Высокая чувствительность при ошибочном подключении полюсов.

Алюминиевые электролитические

Положительным выводом является электрод из алюминия. В качестве диэлектрика использован триоксид алюминия. Они применяются в импульсных блоках и являются выходным фильтром.

Параметры

Большая емкость.
Корректная работа только на низких частотах.
Повышенное соотношение емкости и размера: конденсаторы других видов при одной емкости имели бы большие размеры.
Большая утечка тока.
Низкая индуктивность.

Бумажные

Диэлектриком между фольгированными пластинами служит особая конденсаторная бумага. В электронных устройствах бумажные виды конденсаторов обычно работают в цепях высокой и низкой частоты.

Металлобумажные конденсаторы обладают герметичностью, высокой удельной емкостью, качественной электрической изоляцией. В их конструкции применяется вакуумное металлическое напыление на бумажный диэлектрик, вместо фольги.

Бумажные конденсаторы не обладают высокой механической прочностью. В связи с этим его внутренности располагают в металлическом корпусе, который защищает его устройство.

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “

Конденсаторы

Некоторые примеры цветовой маркировки постоянных конденсаторов показаны на Рис. 2.

(в таблице ошибка, должно быть: 100 – 10 пикофарад – 0,01 нанофарада — 0,00001 мкф(!) )

Некоторые примеры цифровой маркировки конденсаторов представлены на Рис. 3.

Виды конденсаторов в зависимости от конструкции | PoweredHouse

Конденсатор — это устройство с постоянным или переменным значением емкости и малой проводимостью, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля (от латинского condensare, что значит уплотнять или сгущать; condensatio — накопление). Конденсатор является пассивным электронным компонентом.

Его емкость измеряется в фарадах. 1 Фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд 1 Кулон создает между его обкладками напряжение 1 Вольт: 1 Фарад = 1 Кулон ⁄ 1 Вольт. 1 Ф — это большая емкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроемкость, равную дольным единицам Ф: микрофарад (мкФ) — это 10 в минус 6 степени Ф, пикофарад (пФ) — это 10 в минус 12 степени Ф.

Электролитические конденсаторы (оксидные)

Электролитические конденсаторы (оксидные) — это разновидность конденсаторов, в которых диэлектриком между обкладками является пленка оксида металла, где анод выполнен из металла, а катод представляет собой твердый, жидкий или гелевый электролит.

В алюминиевых электролитических конденсаторах используется алюминиевая фольга, свернутая для экономии пространства в рулон, а в качестве второй обкладки используется жидкий электролит. Такие конденсаторы имеют достаточно большую емкость, так как электролит ввиду своего агрегатного состояния очень плотно прилегает к первой обкладке. А разделяет эти слои тончайший диэлектрик в виде оксидной пленки на алюминиевой фольге.

Электролитические (оксидные) конденсаторы имеют полярность («+», «-»), и ее нужно соблюдать при подключении. При смене полярности из-за химических процессов слой оксидной пленки разрушается, но электролит подобран таким образом, что при повторном подключении уже с правильной полярностью разрушенные участки оксидной пленки восстанавливаются.

Восстановительный процесс называется анодированием. При этом выделяется газ, и конденсатор может вздуться. На электролитических конденсаторах сверху делаются насечки, чтобы при сильном вздутии он не взорвался, а просто раскрылся в этом ослабленном месте.

Из недостатков электролитических (оксидных) конденсаторов можно также выделить, что из-за свернутой в рулон обкладки она имеет паразитную индуктивность. Из-за такой индуктивности на высокой частоте конденсатор может вести себя как дроссель. Такие конденсаторы ввиду неидеальности электролита как проводника также имеют паразитное сопротивление. Данное сопротивление со временем увеличивается из-за высыхания электролита.

Керамические конденсаторы

Керамический конденсатор — это накапливающий электронный компонент, у которого диэлектриком служит керамика на основе титанатов циркония (ZrTiO3), кальция (CaTiO3), никеля (NiTiO3) и бария (BaTiO3) (в особых случаях применяют конденсаторную керамику на базе Al2O3, SiO2, MgO).

Керамические конденсаторы дополнительно можно разделить на два подвида:

Дисковые керамические конденсаторы состоят из двух обкладок, которые разделены между собой керамическим диэлектриком.
В многослойных элементах обкладки представлены в виде пачек из металлических пластин, которые входят друг в друга, и которые все так же разделены керамическим диэлектриком.

В отличие от электролитических конденсаторов, керамические имеют меньшую емкость. При этом они более надежны и не имеют паразитной индуктивности, так как обкладки не свернуты в рулон. А благодаря современным технологическим процессам в какой-то степени нивелируется недостаток с малой емкостью (конденсаторы могут иметь емкость десятки микрофарад).

Основной недостаток данного типа конденсаторов кроется в самой керамике. Такой диэлектрик очень сильно подвержен термическому воздействию. От перепадов температуры меняется емкость конденсатора. Также в зависимости от приложенного напряжения емкость может колеблется.

Существуют более качественные керамические диэлектрики — керамика первого класса. С такими изоляторами описанные выше проблемы исчезают. Но ухудшается показатель емкости к объему, и увеличивается цена компонента.

Пленочные конденсаторы

Для того, чтобы избежать недостатков керамических конденсаторов, применяют другой тип — пленочные, которые используют в качестве диэлектрика между обкладок пленку из разных материалов (полистирол, полипропилен, тефлон).

Пленочные конденсаторы можно считать почти идеальными. Они очень стабильно держат емкость, не имеют индуктивности, умеют самостоятельно восстанавливаться после пробоя. Но, к сожалению, их соотношение емкости к объему одно из самых худших. Их используют в ответственных и важных местах схем, где нужно пожертвовать пространством на плате в угоду надежности и стабильности.

Читайте также:

Как работает конденсатор — устройство и принцип взаимодействия

Простое объяснение принципа излучения света светодиодом

Электронно дырочный переход

Проверка резистора мультиметром (тестером)

Диод с барьером Шоттки

Принцип работы транзистора

Типы конденсаторов и их применение. Конденсатор: применение и виды

Конденсатор встречается в наборах Мастер Кит (да и вообще в электронных устройствах) почти так же часто, как и резистор. Поэтому важно хотя бы в общих чертах представлять его основные характеристики и принцип работы.

Принцип работы конденсатора

В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Чем больше отношение площади пластин к толщине диэлектрика – тем выше ёмкость конденсатора. Чтобы избежать физического увеличения размеров конденсатора до огромных размеров, конденсаторы изготавливают многослойными: например, сворачивают ленты пластин и диэлектриков в рулон.
Так как любой конденсатор имеет диэлектрик, то он не способен проводить постоянный ток, но он может сохранять электрический заряд, приложенный к его обкладкам, и в нужный момент отдавать его. Это важное свойство

Давайте договоримся: радиодеталь мы называем конденсатором, а его физическую величину – ёмкостью. То есть правильно сказать так: «конденсатор имеет ёмкость 1 мкФ», но некорректно сказать: «замени на плате вон ту ёмкость». Вас, конечно, поймут, но лучше соблюдать «правила хорошего тона».

Электрическая ёмкость конденсатора – это главный его параметр
Чем больше ёмкость конденсатора, тем больший заряд он может сохранить. Электрическая ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах, обозначается F.
1 Фарад — очень большая ёмкость (земной шар имеет ёмкость менее 1Ф), поэтому для обозначения ёмкости в радиолюбительской практике используются следующие основные размерные величины — префиксы: µ (микро), n (нано) и p (пико):
1 микроФарад — 10-6 (одна миллионная часть), т.е. 1000000µF = 1F
1 наноФарад — 10-9 (одна миллиардная часть), т.е. 1000nF = 1µF
p (пико) — 10-12 (одна триллионная часть), т.е. 1000pF = 1nF

Как и Ом, Фарад – это фамилия физика. Поэтому, как культурные люди, пишем прописную букву «Ф»: 10 пФ, 33 нФ, 470 мкФ.

Номинальное напряжение конденсатора
Расстояние между пластинами конденсатора (особенно конденсатора большой ёмкости) очень мало, и достигает единиц микрометра. Если приложить к обкладкам конденсатора слишком высокое напряжение, слой диэлектрика может быть нарушен. Поэтому каждый конденсатор имеет такой параметр, как номинальное напряжение. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Но лучше, когда номинальное напряжение конденсатора несколько выше напряжения в схеме. То есть, например, в схеме с напряжением 16В могут работать конденсаторы с номинальным напряжением 16В (в крайнем случае), 25В, 50В и выше. Но нельзя ставить в эту схему конденсатор с номинальным напряжением 10В. Конденсатор может выйти из строя, причём часто это происходит с неприятным хлопком и выбросом едкого дыма.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях для начинающих не используется напряжение питания выше 12В, а современные конденсаторы чаще всего имеют номинальное напряжение 16В и выше. Но помнить о номинальном напряжении конденсатора очень важно.

Типы конденсаторов
О разнообразных конденсаторах можно написать много томов. Впрочем, это уже сделали некоторые другие авторы, поэтому я расскажу только самое необходимое: конденсаторы бывают неполярные и полярные (электролитические).

Неполярные конденсаторы
Неполярные конденсаторы (в зависимости от типа диэлектрика подразделяются на бумажные, керамические, слюдяные…) могут устанавливаться в схему как угодно – в этом они похожи на резисторы.
Как правило, неполярные конденсаторы имеют относительно небольшую ёмкость: до 1 мкФ.

Маркировка неполярных конденсаторов
На корпус конденсатора нанесён код из трёх цифр. Первые две цифры определяют значение ёмкости в пикофарадах (пФ), а третья – количество нулей. Так, на изображённом ниже рисунке на конденсатор нанесён код 103. Определим его ёмкость:
10 пФ + (3 нуля) = 10000 пФ = 10 нФ = 0,01 мкФ.

Конденсаторы ёмкостью до 10 пФ маркируются по-особенному: символ «R» в их кодировке обозначает запятую. Теперь Вы можете определить ёмкость любого конденсатора. Приведённая ниже табличка поможет Вам проверить себя.

Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Например, вместо конденсатора 15 нФ набор может комплектоваться конденсатором 10 нФ или 22 нФ, и это не отразится на работе готовой конструкции.
Керамические конденсаторы не имеют полярности и могут устанавливаться в любом положении выводов.
Некоторые мультиметры (кроме самых бюджетных) имеют функцию измерения ёмкости конденсаторов, и Вы можете воспользоваться этим способом.

Полярные (электролитические) конденсаторы
Есть два способа увеличения ёмкости конденсатора: либо увеличивать размер его пластин, либо уменьшать толщину диэлектрика.
Чтобы минимизировать толщину диэлектрика, в конденсаторах большой ёмкости (выше нескольких микрофарад) применяется специальный диэлектрик в виде оксидной плёнки. Этот диэлектрик нормально работает только при условии правильно приложенного напряжения на обкладках конденсатора. Если перепутать полярность напряжения, электролитический конденсатор может выйти из строя. Метка полярности всегда маркируется на корпусе конденсатора. Это может быть либо значок «+», но чаще всего в современных конденсаторах полосой на корпусе маркируется вывод «минус». Другой, вспомогательный способ определения полярности: плюсовой вывод конденсатора длиннее, но ориентироваться на этот признак можно только до того, как выводы радиодетали обрезаны.
На печатной плате также присутствует метка полярности (как правило, значок «+»). Поэтому при установке электролитического конденсатора обязательно совмещайте метки полярности и на детали, и на печатной плате.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Также допустима замена конденсатора на аналогичный с бОльшим значением допустимого рабочего напряжения. Например, вместо конденсатора 330 мкФ 25В набор можно применить конденсатор 470 мкФ 50В, и это не отразится на работе готовой конструкции.

Внешний вид электролитического конденсатора (правильно установленный на плату конденсатор)

Многие интересуются, имеют ли конденсаторы типы? Конденсаторов в электронике существует множество. Такие показатели, как емкость, рабочее напряжение и допуск, являются основными. Не менее важен тип диэлектрика, из которого они состоят. В этой статье будет рассмотрено подробнее, какие типы конденсаторов бывают по виду диэлектрика.

Классификации конденсаторов.

Конденсаторы являются распространенными компонентами в радиоэлектронике. Они классифицируются по множеству показателей. Важно знать, какими моделями, в зависимости от характера изменения величины, представлены разные конденсаторы. Типы конденсаторов:

1. Устройства с постоянной емкостью.
2. Приборы с переменным видом емкости.
3. Построечные модели.

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

Бумага;
— металлическая бумага;
— слюда; тефлон;
— поликарбонат;
— электролит.

По способу установки данные приборы предназначены для печатного и навесного монтажа. При этом типы корпусов конденсаторов SMD-модификации бывают:

Керамическими;
— пластиковыми;
— металлическими (алюминиевыми).

Следует знать, что приборы из керамики, пленки и неполярные виды не обладают маркировкой. Показатель их емкости колеблется от 1 пф до 10 мкф. А электролитные типы имеют форму бочонков в корпусе из алюминия и маркируются. Танталовый же тип производится в корпусах прямоугольной формы. Такие устройства бывают разного размера и расцветки: черные, желтые и оранжевые. На них также присутствует кодовая маркировка.

Электролитические конденсаторы из алюминия.

Основой электролитических конденсаторов из алюминия являются две тонкие скрученные алюминиевые полоски. Между ними расположена бумага, содержащая электролит. Показатель емкости этого прибора равен 0,1-100 000 uF. Кстати, в этом и заключается его основное преимущество перед другими видами. Максимальное напряжение равно 500 V.

К минусам относятся повышенная утечка тока и уменьшение емкости с возрастанием частоты. Поэтому в платах часто вместе с электролитическим конденсатором используется и керамический.

Также следует отметить, что данный тип отличается полярностью. Это означает, что вывод устройства с минусовым показателем находится под отрицательным напряжением, в отличие от противоположного вывода. Если не придерживаться этого правила, то скорее всего, приспособление выйдет из строя. Поэтому рекомендуется применять его в цепях с наличием постоянного или пульсирующего тока, но ни в коем случае не переменного.

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение.

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

Полимерными;
— полимерными радиальными;
— с низким уровнем утечки тока;
— стандартной конфигурации;
— с широким диапазоном температур;
— миниатюрными;
— неполярными;
— с наличием жесткого вывода;
— низкоимпедансными.

Источник:

Где применяются электролитические конденсаторы? Типы конденсаторов из алюминия используются в разных радиотехнических устройствах, деталях компьютера, периферийных приборах типа принтеров, графических устройствах и сканерах. Также они применяются в строительном оборудовании, промышленных приборах для измерения, в сфере вооружения и космоса.

Конденсаторы КМ

Существуют и глиняные конденсаторы типа КМ. Они используются:
— в промышленном оборудовании;
— при создании приборов для измерения, отличающихся высокоточными показателями;
— в радиоэлектронике;
— в сфере военной индустрии.

Устройства подобного типа отличаются высоким уровнем стабильности. Основу их функциональности составляют импульсные режимы в цепях с переменным и неизменным током. Их характеризует высокий уровень сцепления обкладок из керамики и долгая служба. Это обеспечивается низким значением коэффициента емкостного непостоянства температур.

Конденсаторы КМ при маленьких размерах имеют высокий показатель емкости, достигающий 2,2 мкФ. Изменение ее значения в интервале рабочей температуры у данного вида составляет от 10 до 90%.

Типы керамических конденсаторов группы Н, как правило, применяются как переходники или же блокирующие устройства и т. п. Современные приборы из глины изготавливаются при помощи прессовки под давлением в целостный блок тончайших металлизированных керамических пластинок.

Высокий уровень прочности этого материала дает возможность использовать тонкие заготовки. В итоге емкость конденсатора, пропорциональная показателю объема, резко возрастает.

Устройства КМ отличаются высокой стоимостью. Объясняется это тем, что при их изготовлении используются драгоценные металлы и их сплавы: Ag, Pl, Pd. Палладий присутствует во всех моделях.

Конденсаторы на основе керамики.

Дисковая модель обладает высоким уровнем емкости. Ее показатель колеблется от 1 pF до 220 nF, а самое высокое рабочее напряжение не должно быть выше 50 V.

К плюсам данного типа можно отнести:

Малые потери тока;
— небольшой размер;
— низкий показатель индукции;
— способность функционировать при высоких частотах;
— высокий уровень температурной стабильности емкости;
— возможность работы в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Основу многослойного устройства составляют чередующиеся тонкие слои из керамики и металла.

Этот вид похож на однослойный дисковый. Но такие устройства обладают высоким показателем емкости. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих приборов не указывается. Так же как и на однослойной модели, напряжение не должно быть выше 50 V.

Устройства функционируют в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Плюсом высоковольтных керамических конденсаторов является их способность функционировать под высоким уровнем напряжения. Диапазон рабочего напряжения колеблется от 50 до 15000 V, а показатель емкости может составлять от 68 до 150 pF.

Могут функционировать в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Танталовые устройства.

Современные танталовые устройства являются самостоятельным подвидом электролитического вида из алюминия. Основу конденсаторов составляет пентаоксид тантала.

Конденсаторы обладают небольшим показателем напряжения и применяются в случае необходимости использования прибора с большим показателем емкости, но в корпусе малого размера. У данного типа есть свои особенности:

Небольшой размер;
— показатель максимального рабочего напряжения составляет до 100 V;
— повышенный уровень надежности при долгом употреблении;
— низкий показатель утечки тока; широкий спектр рабочих температур;
— показатель емкости может колебаться от 47 nF до 1000 uF;
— устройства обладают более низким уровнем индуктивности и применяются в высокочастотных конфигурациях.

Минус этого вида заключен в высокой чувствительности к повышению рабочего напряжения.

Следует отметить, что, в отличие от электролитического вида, линией на корпусе помечается плюсовой вывод.

Разновидности корпусов.

Какие разновидности имеют танталовые конденсаторы? Типы конденсаторов из тантала выделяются в зависимости от материала корпуса.

1. SMD-корпус. Для изготовления корпусных устройств, которые используются при поверхностном монтаже, катод соединяется с терминалом посредством эпоксидной смолы с содержанием серебряного наполнителя. Анод приваривается к электроду, а стрингер отрезается. После формирования устройства на него наносится печатная маркировка. Она содержит показатель номинальной емкости напряжения.

2. При формировании этого типа корпусного устройства анодный проводник должен быть приварен к самому выводу анода, а затем отрезается от стрингера. В этом случае терминал катода припаивается к основе конденсатора. Далее конденсатор заполняется эпоксидом и высушивается. Как и в первом случае, на него наносится маркировка.

Конденсаторы первого типа отличаются большей степенью надежности. Но все типы танталовых конденсаторов применятся:

В машиностроении;
— компьютерах и вычислительной технике;
— оборудовании для телевизионного вещания;
— электрических приборах бытового назначения;
— разнообразных блоках питания для материнских плат, процессоров и т.д.

Поиск новых решений.

На сегодняшний день танталовые конденсаторы являются самыми востребованными. Современные производители находятся в поисках новых методов повышения уровня прочности изделия, оптимизации его технических характеристик, а также существенного понижения цены и унификации производственного процесса.

С этой целью пытаются снизить стоимость на основе составляющих компонентов. Последующая роботизация всего процесса производства также способствует падению цены на изделие.

Важным вопросом считается и уменьшение корпуса устройства при сохранении высоких технических параметров. Уже проводятся эксперименты на новых типах корпусов в уменьшенном исполнении.

Конденсаторы из полиэстера.

Показатель емкости этого типа устройства может колебаться от 1 nF до 15 uF. Спектром рабочего напряжения является показатель от 50 до 1500 V.

Существуют устройства с разной степенью допуска (допустимое отклонение емкости составляет 5%, 10% и 20%).

Это вид обладает стабильностью температуры, высоким уровнем емкости и низкой стоимостью, что и объясняет их широкое применение.

Конденсаторы с переменной емкостью.

Типы переменных конденсаторов обладают определенным принципом работы, который заключается в накоплении заряда на пластинах-электродах, изолированных посредством диэлектрика. Пластины эти отличаются подвижностью. Они могут перемещаться.

Подвижная пластина называется ротором, а неподвижная — статором. При изменении их положения изменятся и площадь пересечения, и, как следствие, показатель емкости конденсатора.

Конденсаторы бывают с двумя типами диэлектриков: воздушным и твердым.

В первом случае в роли диэлектрика выступает обыкновенный воздух. Во втором случае применяют керамику, слюду и др. материалы. Для увеличения показателя емкости устройства статорные и роторные пластины собираются в блоки, закрепленные на единой оси.

Конденсаторы с воздушным типом диэлектрика применяются в системах с постоянной регулировкой емкости (например, в узлах настройки радиоприемников). Такой тип устройства обладает более высоким уровнем стойкости, чем керамический.

Конденсатор — это элемент электрической цепи, способный, при небольшом размере, накапливать электрические заряды достаточно большой величины . Самой простой моделью конденсатора является два электрода, между которыми находится любой диэлектрик.-12 Ф/м..

Полярность конденсатора ;

Номинальное напряжение ;

Удельная емкость и другие .

Величина емкости конденсатора зависит от

Площадь пластин . Это понятно из формулы: емкость прямо пропорциональна заряду. Естественно, увеличив площадь обкладок, получаем большее количество заряда.

Расстояния между обкладками . Чем они ближе расположены, тем больше напряженность получаемого электрического поля.

Устройство конденсатора

Наиболее распространенные конденсаторы — это плоские и цилиндрические. Плоские состоят из пластин, удаленных друг от
друга на небольшое расстояние. Цилиндрические, собираются при помощи цилиндров равной длины и разного диаметра. Все конденсаторы, в принципе, устроены одинаково. Разница, в основном, в том, какой материал используется в качестве диэлектрика. По типу диэлектрической среды и классифицируют конденсаторы, которые бывают жидкими, вакуумными, твердыми, воздушными.

Как заряжается и разряжается конденсатор?

При подключении к источнику постоянного тока, обкладки конденсатора заряжаются, одна приобретает положительный потенциал, а другая отрицательный. Между обкладками противоположные по знаку, но равные по значению, электрические заряды создают электрическое поле. Когда напряжения станут одинаковыми и на обкладках, и на источнике подаваемого тока, движение электронов прекратится и зарядка конденсатора закончится. Определенный промежуток времени конденсатор сохраняет заряды и выполняет функции автономного источника электроэнергии. В таком состоянии он может находиться достаточно долгое время. Если вместо источника, включить в цепь резистор, то конденсатор разрядится на него.

Процессы, происходящие в конденсаторе

При подключении прибора к переменному или постоянному току в нем будут происходить разные процессы. Постоянный ток не пойдет по цепи с конденсатором. Так как между его обкладками находится диэлектрик, цепь фактически разомкнута.

Переменный ток , за счет того что периодически меняет направление, может проходить через конденсатор. При этом происходит периодический разряд и заряд конденсатора. На протяжении первой четверти периода заряд идет до максимума, в нем запасается электроэнергия, в следующую четверть конденсатор разряжается и электрическая энергия возвращается обратно в сеть. В цепи переменного тока, конденсатор обладает кроме активного сопротивления, еще и реактивной составляющей. Кроме того, в конденсаторе, ток опережает напряжение на 90 градусов, это важно учитывать, при построении векторных диаграмм .

Применение

Конденсаторы используются в радиотехнике, электронике, автоматике. Конденсатор –незаменимый элемент, который применяется во многих отраслях электротехники, на предприятиях, в научных разработках. Как пример, при необходимости, выступает в качестве разделителя токов: переменного и постоянного, применяется в конденсаторных установках, если необходимо

Конденсаторы алюминиевые электролитические

Керамические однослойные конденсаторы

Керамические многослойные конденсаторы

Керамические высоковольтные конденсаторы

Танталовые конденсаторы

Полиэстеровые конденсаторы

Полипропиленовые конденсаторы

На сегодняшний день существует множество типов конденсаторов и каждый из них обладает своими преимуществам и недостатками.
Одни могут работать при высоких напряжениях, другие обладают большой ёмкостью, третьи малой утечкой, четвёртые малой индуктивностью — эти факторы определяют область применения конденсаторов конкретного типа.
В этой статье будут рассмотрены основные, но далеко не все типы конденсаторов.

Алюминиевые электролитические конденсаторы .

Алюминиевые электролитические конденсаторы, состоят из двух скрученных тонких алюминиевых полосок, между которыми помещается бумага, пропитанная электролитом. Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 0.1uF до 100 000uF, что является их главным преимуществом перед другими типами, а максимальное рабочее напряжение может доходить до 500V. Максимальное рабочее напряжение и ёмкость обычно указываются на конденсаторе, максимальное рабочее напряжение конденсатора, изображенного на картинке, составляет 35 вольт , а ёмкость или заряд приходящийся на 1 вольт, составляет 680uF . Недостатком этого типа конденсаторов является относительно высокий ток утечки и то, что ёмкость их уменьшается с ростом частоты, именно поэтому на платах часто можно встретить алюминиевый электролитический конденсатор, параллельно которому ставят керамический или как горят “шунтируют керамикой”. Также надо сказать, что этот тип конденсаторов имеет полярность, это значит, что вывод конденсатора, обозначенный минусом на корпусе, должен всегда находиться под более отрицательным напряжением, чем другой вывод конденсатора. При несоблюдении этого правила конденсатор скорее всего взорвётся и именно поэтому применять их можно только в цепях с постоянным и пульсирующим током, но не переменным.

Танталовые конденсаторы .

Танталовые конденсаторы изготавливаются из пентаоксида тантала и схожи по свойствам с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, но обладают некоторыми особенностями. Они меньшего размера, максимальное рабочее напряжение до 100V, ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 47nF до 1000uF, обладают меньшей индуктивностью и могут применяться в более высокочастотных схемах, работающих на частотах в сотни Khz.5 или 100 000pF. К достоинствам можно отнести, незначительные токи утечки, небольшие габаритные размеры, низкую индуктивность и способность работать на высоких частотах, а также высокую температурную стабильность ёмкости. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Керамические многослойные конденсаторы

Керамические многослойные конденсаторы представляет собой структуру с чередующимися тонкими слоями керамики и металла.
Этот тип конденсаторов схож по свойствам с однослойными дисковыми, но обладает в несколько раз большей ёмкостью, достигающей нескольких uF. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих конденсаторов не указывается и так же как для однослойных дисковых, не должно превышать 50V. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Керамические высоковольтные конденсаторы

Преимущество этого типа конденсаторов понятно из названия, их отличительной особенностью является способность работать под высоким напряжением. Диапазон рабочих напряжений от 50 до 15000V, а ёмкость может 68pF до 150nF. Максимальное напряжение конденсатора, изображенного на картинке конденсатора равно 1000V, а ёмкость 100nF, выше описывалось как её узнать. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Полиэстеровые конденсаторы .

Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 1nF до 15uF, диапазон рабочих напряжений от 50 до 1500V. Они изготавливаются с разными допуском(допустимое отклонение номинальной ёмкости), 5%, 10% и 20%, обладают высокой температурной стабильностью, достаточно большой ёмкостью при их размерах, низкой ценой и как следствие находят широкое применение. Ёмкость конденсатора, изображенного на картинке равна 150 000pF или 150nF, буква К после числа 154 означает допуск, то есть на сколько реальное значение ёмкости может отличаться от указанной на конденсаторе. В данном случае допуск составляет 10%, подробнее об этом будет написано ниже. Нас больше интересует, что в маркировке этого конденсатора означает 2J и чему равно его максимальное рабочее напряжение. Для того чтобы ответить на два эти вопроса можно воспользоваться таблицей, буквенной маркировки напряжения.

Из таблицы становится понятно, что максимальное рабочее напряжение конденсатора равно 630V

Полипропиленовые конденсаторы .

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика применяется полипропиленовая плёнка, а их ёмкость может быть от 100pF до 10uF. Одним из главных преимуществ этого типа конденсаторов является высокое рабочее напряжение, которое может достигать 3000V, также преимуществом является возможность изготовления этого типа конденсаторов с допуском в 1%. На картинке изображён конденсатор ёмкость которого 5600pF, а максимальное рабочее напряжение равно 630V. Буква J после числа 562 обозначает допуск и в данном случае он равен 5%. Допуск можно определить, пользуясь таблицей, изображенной ниже.

То есть реальное значение ёмкости может отличаться на 5% той, что указана на конденсаторе. Могут работать на частотах до 100KHz.

Узнаем как ие бывают конденсаторы? Типы конденсаторов, их характеристики

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

Электролитические конденсаторы из алюминия

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

полимерными;
полимерными радиальными;
с низким уровнем утечки тока;
стандартной конфигурации;
с широким диапазоном температур;
миниатюрными;
неполярными;
с наличием жесткого вывода;
низкоимпедансными.

Конденсаторы КМ

Существуют и глиняные конденсаторы типа КМ. Они используются:

в промышленном оборудовании;
при создании приборов для измерения, отличающихся высокоточными показателями;
в радиоэлектронике;
в сфере военной индустрии.

Конденсаторы на основе керамики

К плюсам данного типа можно отнести:

малые потери тока;
небольшой размер;
низкий показатель индукции;
способность функционировать при высоких частотах;
высокий уровень температурной стабильности емкости;
возможность работы в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Основу многослойного устройства составляют чередующиеся тонкие слои из керамики и металла.

Устройства функционируют в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Плюсом высоковольных керамических конденсаторов является их способность функционировать под высоким уровнем напряжения. Диапазон рабочего напряжения колеблется от 50 до 15000 V, а показатель емкости может составлять от 68 до 150 pF.

Могут функционировать в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Танталовые устройства

небольшой размер;
показатель максимального рабочего напряжения составляет до 100 V;
повышенный уровень надежности при долгом употреблении;
низкий показатель утечки тока;
широкий спектр рабочих температур;
показатель емкости может колебаться от 47 nF до 1000 uF;
устройства обладают более низким уровнем индуктивности и применяются в высокочастотных конфигурациях.

Минус этого вида заключен в высокой чувствительности к повышению рабочего напряжения.

Следует отметить, что, в отличие от электролитического вида, линией на корпусе помечается плюсовой вывод.

Разновидности корпусов

SMD-корпус. Для изготовления корпусных устройств, которые используются при поверхностном монтаже, катод соединяется с терминалом посредством эпоксидной смолы с содержанием серебряного наполнителя. Анод приваривается к электроду, а стрингер отрезается. После формирования устройства на него наносится печатная маркировка. Она содержит показатель номинальной емкости напряжения.
При формировании этого типа корпусного устройства анодный проводник должен быть приварен к самому выводу анода, а затем отрезается от стрингера. В этом случае терминал катода припаивается к основе конденсатора. Далее конденсатор заполняется эпоксидом и высушивается. Как и в первом случае, на него наносится маркировка

в машиностроении;
компьютерах и вычислительной технике;
оборудовании для телевизионного вещания;
электрических приборах бытового назначения;
разнообразных блоках питания для материнских плат, процессоров и т.д.

Поиск новых решений

Конденсаторы из полиэстера

Существуют устройства с разной степенью допуска (допустимое отклонение емкости составляет 5%, 10% и 20%).

Конденсаторы с переменной емкостью

Конденсаторы бывают с двумя типами диэлектриков: воздушным и твердым.

Построечный вид

Самым распространенным видом являются построечные конденсаторы. Они относятся к переменному типу, но обладают меньшей износостойкостью, так как регулируются реже.

Типы конденсаторов этой категории в основе содержат металлизированную керамику. Металл функционирует в качестве электрода, а керамика выступает в роли изолятора.

MLCC, X7R, C0G, Y5V … »Примечания по электронике

Керамические конденсаторы используются в огромных количествах в качестве MLCC для поверхностного монтажа и выводных устройств с различными формами керамических диэлектриков: C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и т. Д.

Capacitor Tutorial:
Использование конденсатора Типы конденсаторов Электролитический конденсатор Керамический конденсатор Танталовый конденсатор Пленочные конденсаторы Серебряный слюдяной конденсатор Супер конденсатор Конденсатор SMD Технические характеристики и параметры Как купить конденсаторы — подсказки и подсказки Коды и маркировка конденсаторов Таблица преобразования

Керамический конденсатор получил свое название из-за того, что в качестве диэлектрика используются керамические материалы.

В семействе керамических конденсаторов используется множество форм керамических диэлектриков: распространенные типы включают C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U, хотя их гораздо больше.

Хотя керамический конденсатор уже много лет используется в качестве выводного устройства, это конденсаторы для поверхностного монтажа, конденсаторы для поверхностного монтажа, где его свойства позволяют достичь очень малых размеров конденсатора, сохраняя при этом высокий уровень производительности. В результате ежегодно используются бесчисленные миллиарды этих керамических конденсаторов, известных как MLCC из-за своей конструкции.

Благодаря своим свойствам, включая производительность на всех частотах, включая ВЧ, доступные диапазоны емкости, емкость для заданного объема, упругость и стабильность для некоторых форм диэлектрика, это одна из самых популярных форм доступных конденсаторов. В то время как танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы используются для более высоких значений, превышающих 1 мкФ, керамический конденсатор доминирует на рынке для значений менее 1 мкФ.

Керамические конденсаторы, как выводные, так и конденсаторы для поверхностного монтажа, доступны для номиналов от нескольких пикофарад до значений чуть ниже 1 мкФ.Однако наиболее широко используются компоненты для поверхностного монтажа.

Выбор керамического конденсатора с выводами

Основные керамические конденсаторы

Керамический диэлектрик, используемый в этих конденсаторах, обеспечивает множество свойств, включая низкий коэффициент потерь и разумный уровень стабильности, но это зависит от конкретного типа используемой керамики.

Используемая керамическая технология разрабатывалась на протяжении многих лет, и это привело к тому, что сегодня можно достичь гораздо более высоких уровней емкости и производительности, чем это было возможно ранее.

Как видно из названия, керамические конденсаторы основаны на керамических диэлектриках. Керамика, используемая в керамических конденсаторах, представляет собой смесь мелко измельченных гранул параэлектрических или сегнетоэлектрических материалов. Их смешивают с другими материалами для достижения желаемых характеристик.

Керамика спекается при высоких температурах. Образованная таким образом керамика образует электрическую и механическую основу конденсаторов.

Толщина керамических слоев в конденсаторах часто очень мала, но зависит от материала и требуемого рабочего напряжения.Например, для низковольтных конденсаторов толщина может составлять всего 5 мкм, но это часто ограничивается размером зерна керамического материала.

Есть несколько типов керамических конденсаторов, которые можно получить:

Дисковый керамический конденсатор: Дисковый керамический конденсатор чаще всего используется в качестве свинцового конденсатора. Как видно из названия, он имеет форму диска с двумя выводами, выходящими из нижней части корпуса.
Весь конденсатор покрыт смолой для обеспечения физической защиты и предотвращения попадания влаги и других загрязнений.
Внутренняя конструкция дискового керамического конденсатора Основной компонент состоит из одного диска из керамического диэлектрика. На этот диэлектрик наносятся электроды, а затем провода присоединяются к электродам. Наконец, добавляется полимерное покрытие, и выводы предварительно формуются, чтобы обеспечить любую форму, которая может потребоваться для процесса сборки. Дисковый керамический конденсатор с выводами
Конденсатор MLCC для поверхностного монтажа: Конденсаторы для поверхностного монтажа являются наиболее широко используемым форматом для этих компонентов в наши дни, потому что компоненты для поверхностного монтажа используются в огромных количествах для массового производства электронного оборудования.
В керамическом конденсаторе для поверхностного монтажа используется так называемый многослойный керамический конденсатор конструкции MLCC.
По определению, многослойный керамический конденсатор — это конденсатор для поверхностного монтажа, который состоит из ряда отдельных слоев, которые уложены вместе параллельно с общим контактом, осуществляемым через контактные поверхности компонентов.
Поперечное сечение конденсатора MLCC, показывающее его конструкцию Корпус конденсатора обычно имеет тонкое покрытие для защиты конденсатора от проникновения влаги и других загрязнений, которые могут повлиять на его характеристики.Торцевое соединение конденсатора MLCC выполнено из нескольких слоев — внутренние обеспечивают хорошее соединение с электродами внутри конденсатора, а внешние предназначены для обеспечения превосходной паяемости. Во многих случаях в выводах MLCC используется либо сплав серебра и палладия (AgPd) в соотношении 65: 35, либо погруженный в серебро для соединения с самими электродами конденсатора. Затем может быть барьерный слой из плакированного никеля, и, наконец, он покрывается слоем плакированного олова (NiSn).
Выбор керамического конденсатора SMD
Проходной конденсатор: Проходные конденсаторы используются в приложениях, где требуются высокие уровни отклонения на коробках с экранами, через которые могут проходить провода.

Дисковые керамические конденсаторы с основными выводами широко используются для общей развязки и развязки, но существует гораздо больше специализированных дисковых керамических конденсаторов, в которых используются более сложные диэлектрики и которые обеспечивают высокий уровень производительности.

Аналогично версиям компонентов для поверхностного монтажа, для развязки доступны базовые конденсаторы с хорошими характеристиками, но для керамических конденсаторов для поверхностного монтажа значительно повысились характеристики, а для керамических конденсаторов для поверхностного монтажа с высоким допуском и высокой стабильностью широко доступны версии. .

Типы керамических диэлектриков

В керамическом конденсаторе

может использоваться целый ряд различных диэлектриков, в отличие от конденсаторов других типов, включая танталовые и электролитические конденсаторы.Эти разные диэлектрики придают конденсаторам очень разные свойства, поэтому, помимо выбора керамического конденсатора, может также потребоваться второе решение о конкретном типе диэлектрика.

Часто упоминаются обычные керамические диэлектрики конденсаторов, включая C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и многие другие, указанные в списке дистрибьюторов. Но чтобы узнать, какой тип лучше всего, требуется небольшое дополнительное исследование.

Керамический конденсатор с маркировкой, указывающей тип диэлектрика (X7R)

Керамический конденсатор класса диэлектрической проницаемости

Чтобы упростить выбор конденсаторов с требуемым диэлектриком, некоторые промышленные организации определили несколько классов применения керамических диэлектриков.

Эти классы приложений разделяют различные диэлектрики, доступные для керамических конденсаторов, на разные классы в соответствии с предполагаемым применением.

Керамические конденсаторы Керамические конденсаторы

Классы применения диэлектрика керамического конденсатора
Класс	Описание	Общие типы
Класс 1	Эти керамические конденсаторы обеспечивают высокий уровень стабильности и низкий уровень потерь, и они идеально подходят для использования в резонансных цепях.	NP0, P100, N33, N75 и др.
Класс 2	класса 2 обладают высокой объемной эффективностью, то есть большой емкостью для заданного объема для сглаживания, байпаса, связи и развязки.	X7R, X5R, Y5V, Z5U и т. Д.
Класс 3	класса 3 имеют более высокий объемный КПД, чем керамические конденсаторы класса 2, но их температурная стабильность не так хороша.Типичная характеристика изменения емкости в зависимости от температуры составляет от -22% до + 56% в диапазоне от 10 ° C до 55 ° C.	Доступны только компоненты с выводами. Больше не стандартизирован.

Эти классы керамических конденсаторов стандартизированы международными организациями, включая IEC, Международную электротехническую комиссию и EIA, Electronic Industries Alliance.

Диэлектрический керамический конденсатор класса 1

Керамические конденсаторы

, в которых используются диэлектрики класса 1, обеспечивают высочайшие характеристики с точки зрения стабильности и потерь.Они могут предоставить точные конденсаторы с высокими допусками и стабильными напряжениями и температурными коэффициентами. Они также обладают низкими потерями и поэтому подходят для использования в генераторах, фильтрах и т.п.

Керамические диэлектрики класса 1 обычно основаны на тонко измельченных материалах, таких как диоксид титана (TiO ₂), с добавками цинка, циркония, ниобия, магния, тантала, кобальта и стронция, хотя многие современные составы C0G (NP0) содержат неодим, самарий и другие оксиды редкоземельных элементов.

Коды конденсаторов класса 1:

Для определения характеристик диэлектрика керамического конденсатора используется трехзначный код, характерный для керамических диэлектриков конденсатора класса 1.

Первый символ — это буква, которая дает значащую цифру изменения емкости при изменении температуры в ppm / ° C
Второй символ числовой и дает множитель
Третий символ представляет собой букву и дает максимальную ошибку в ppm / C

В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.

Первый символ		Второй символ		Третий символ
Письмо	Сиг Инжир *	Цифра	Множитель 10 ^x	Письмо	Допуск
С	0,0	0	-1	G	+/- 30
B	0.3	1	-10	H	+/- 60
л	0,8	2	-100	Дж	+/- 120
А	0,9	3	-1000	К	+/- 250
M	1,0	4	+1	л	+/- 500
п.	1.5	6	+10	M	+/- 1000
R	2,2	7	+100	N	+/- 2500
S	3,3	8	+1000
т	4,7
В	5.6
U	7,5

Например, одним из распространенных типов конденсаторов класса 1 является C0G, у которого дрейф 0 с погрешностью ± 30 ppm / ° C.

C0G (NP0) — наиболее популярный состав керамических материалов EIA Class 1.

Керамика

C0G (NP0) предлагает один из самых стабильных диэлектриков конденсаторов.Изменение емкости в зависимости от температуры составляет 0 ± 30 ppm / ° C, что составляет менее ± 0,3% ΔC от -55 ° C до + 125 ° C. Дрейф емкости или гистерезис для керамики C0G (NP0) незначителен и составляет менее ± 0,05% по сравнению с ± 2% для пленок.

Керамический диэлектрик C0G (NP0) обычно имеет «Q», превышающее 1000, и показывает небольшие изменения емкости или «Q» в зависимости от частоты. В дополнение к этому, диэлектрическое поглощение обычно составляет менее 0,6%, что аналогично слюде, которая известна своим очень низким поглощением.

Выбор керамического конденсатора SMD

Диэлектрический керамический конденсатор класса 2

Керамический конденсатор, диэлектрики класса 2, имеют гораздо более высокий уровень диэлектрической проницаемости, чем их аналоги класса 1. Это дает им гораздо более высокий уровень емкости для данного объема, то есть лучшую эффективность объемной емкости. Однако это происходит за счет точности и стабильности. В дополнение к этому они демонстрируют нелинейный температурный коэффициент и емкость, которая в небольшой степени зависит от приложенного напряжения.

Благодаря этим характеристикам они идеально подходят для развязки и развязки, где точное значение емкости не критично, но где пространство может быть проблемой.

Коды конденсаторов класса 2

Три кода используются для определения характеристик диэлектрика керамического конденсатора.

Первый символ — это буква. Это дает нижнюю рабочую температуру.
Вторая цифра указывает на максимальную рабочую температуру.
Третий символ — это буква, обозначающая изменение емкости в диапазоне температур.

В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.

Первый символ		Второй символ		Третий символ
Письмо	Низкая температура	Цифра	Высокая температура	Письмо	Изменить
X	-55C (-67F)	2	+ 45C (+ 113F)	D	+/- 3.3%
Y	-30C (-22F)	4	+65 (+ 149F)	E	+/- 4,7%
Z	+ 10C (+ 50F)	5	+85 (+ 185F)	F	+/- 7,5%
		6	+105 (+ 221F)	P	+/- 10%
		7	+125 (+ 257F)	R	+/- 15%
				S	+/- 22%
				т	+ 22% / -33%
				U	+ 22% / -56%
				В	+ 22% / -82%

К популярным керамическим диэлектрикам класса 2 относятся X7R, диапазон температур от -55 до + 125 ° C с ΔC / C0 ± 15%, Y5V, диапазон температур от -30 до + 85 ° C с ΔC / C0 + 22 / -82% и Z5U, который имеет диапазон температур от +10 до + 85 ° C и ΔC / C0 = + 22 / -56%.

Диэлектрический керамический конденсатор класса 3

Керамические диэлектрики конденсаторов

класса 3 обеспечивают чрезвычайно высокий уровень диэлектрической проницаемости, причем значения диэлектрической проницаемости в 50 000 раз превышают значения диэлектрической проницаемости некоторых керамических материалов класса 2.

С другой стороны, эти конденсаторные диэлектрики намного хуже с точки зрения точности и стабильности, а также с точки зрения старения с течением времени, емкости, зависящей от напряжения, нелинейной температурной характеристики и высоких потерь.

Еще одним недостатком этих конденсаторов является невозможность их изготовления в многослойном формате, что исключает варианты для поверхностного монтажа.

Эти конденсаторы были вытеснены другими технологиями, в результате чего они больше не стандартизированы IEC или EIA.

Диэлектрический керамический конденсатор класса 4

Это были так называемые конденсаторы барьерного слоя. Хотя они использовали диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью, они были заменены другими типами и не были стандартизированы в течение некоторого времени.

Для керамических конденсаторов можно использовать самые разные диэлектрики. Их производительность тщательно адаптирована для обеспечения соответствия требуемым уровням производительности.При выборе керамического конденсатора для конкретного применения обратитесь к приведенным выше таблицам, чтобы получить необходимую информацию.

Обзор керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы

широко используются в производстве современной электроники. Хотя керамические конденсаторы первоначально появились как свинцовые электронные компоненты, по мере того, как технология поверхностного монтажа стала широко использоваться в массовом производстве, вскоре они появились как конденсаторы для поверхностного монтажа. Сегодня многослойные керамические конденсаторы производятся в огромных количествах и дополняют характеристики других конденсаторов, таких как электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы, которые, как правило, используются для более высоких значений, превышающих 1 мкФ.

В таблице ниже приведены некоторые основные характеристики керамических конденсаторов.

Обзор керамического конденсатора
Параметр	Детали
Типичные диапазоны емкости	от 10 пФ до 0,1 мкФ (100 нФ)
Номинальное напряжение	Примерно от 2 В и выше — некоторые специализированные могут иметь напряжение от 1 кВ и более.
Преимущества	Дешево в производстве Хорошие высокочастотные характеристики Хорошая стабильность в зависимости от фактического керамического диэлектрика Доступен в корпусах с выводами и SMD (MLCC)
Недостатки	Невозможно достичь высоких уровней емкости поляризованных типов

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы ВЧ разъемы Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Керамический конденсатор в рабочем состоянии, разные типы и их применение

Конденсатор — это электрическое устройство, которое накапливает энергию в виде электрического поля. Он состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком или непроводящим веществом. Типы конденсаторов широко делятся на основе постоянной емкости и переменной емкости. Наиболее важными являются конденсаторы постоянной емкости, но существуют и конденсаторы переменной емкости.К ним относятся роторные или подстроечные конденсаторы. Конденсаторы с постоянной емкостью делятся на пленочные, керамические, электролитические и сверхпроводниковые. Перейдите по ссылке, чтобы узнать больше Различные типы конденсаторов. Керамический конденсатор более подробно описан в этой статье.

Различные типы конденсаторов

Полярность керамического конденсатора и символ

Керамические конденсаторы чаще всего встречаются в каждом электрическом устройстве, а в качестве диэлектрика используется керамический материал.Керамический конденсатор не имеет полярности, что означает, что у них нет полярности. Таким образом, мы можем подключить его в любом направлении на печатной плате.

По этой причине они обычно намного безопаснее электролитических конденсаторов. Вот символ неполяризованного конденсатора, приведенный ниже. Многие типы конденсаторов, такие как танталовые бусины, не имеют полярности.

Полярность керамического конденсатора и символ

Конструкция и свойства керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы

доступны в трех типах, хотя доступны и другие стили:

Дисковые керамические конденсаторы с выводами для монтажа в сквозные отверстия, покрытые смолой.
Многослойные керамические конденсаторы для поверхностного монтажа (MLCC).
Дисковые керамические неизолированные бессвинцовые конденсаторы специального типа для микроволновых печей, предназначенные для установки в паз на печатной плате.

Различные типы керамических конденсаторов

Керамические дисковые конденсаторы изготавливаются путем покрытия керамического диска серебряными контактами с обеих сторон, как показано выше. Керамические дисковые конденсаторы имеют значение емкости от 10 пФ до 100 мкФ с широким диапазоном номинальных напряжений от 16 В до 15 кВ и более.

Для увеличения емкости эти устройства могут быть сделаны из нескольких слоев. MLCC изготовлены из смеси параэлектрических и сегнетоэлектрических материалов и в качестве альтернативы имеют металлические контакты.

После завершения процесса наслоения устройство нагревается до высокой температуры, и смесь спекается, в результате чего получается керамический материал с желаемыми свойствами. Наконец, полученный конденсатор состоит из множества конденсаторов меньшего размера, соединенных параллельно, что приводит к увеличению емкости.

MLCC состоят из более чем 500 слоев с минимальной толщиной слоя приблизительно 0,5 мкм. По мере развития технологий толщина слоя уменьшается, а емкость увеличивается в том же объеме.

Диэлектрики керамических конденсаторов различаются от одного производителя к другому, но общие соединения включают диоксид титана, титанат стронция и титанат бария.

В зависимости от диапазона рабочих температур, температурного дрейфа, допуска определяются различные классы керамических конденсаторов.

Керамические конденсаторы класса 1

По температуре это самые стабильные конденсаторы. У них почти линейные характеристики.

Наиболее распространенными соединениями, используемыми в качестве диэлектриков, являются

Титанат магния для положительного температурного коэффициента.
Титанат кальция для конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом.

Керамические конденсаторы класса 2

Конденсаторы

класса 2 демонстрируют лучшие характеристики по объемному КПД, но это происходит за счет более низкой точности и стабильности.В результате они обычно используются для развязки, соединения и байпаса, где точность не имеет первостепенного значения.

Диапазон температур: от -50 ° C до + 85 ° C
Коэффициент рассеяния: 2,5%.
Точность: от средней до плохой

Керамические конденсаторы класса 3

Керамические конденсаторы

класса 3 обладают высокой объемной эффективностью с низкой точностью и низким коэффициентом рассеяния. Он не выдерживает высоких напряжений. В качестве диэлектрика часто используется титанат бария.

Конденсатор класса 3 изменит свою емкость на -22% до + 50%
Диапазон температур от + 10С до + 55С.
Коэффициент рассеяния: от 3 до 5%.
У него будет довольно низкая точность (обычно 20% или -20 / + 80%).

Тип класса 3 обычно используется для развязки или в других источниках питания, где точность не является проблемой.

Керамический дисковый конденсатор Значения

Код керамического дискового конденсатора обычно состоит из трехзначного числа, за которым следует буква.Найти номинал конденсатора очень просто.

Значения конденсатора с керамическим диском

Первые две значащие цифры обозначают первые две цифры фактического значения емкости, которое составляет 47 (указанный выше конденсатор).

Третья цифра — множитель (3), который равен × 1000. Буква J означает допуск ± 5%. Поскольку это система кодирования EIA, значение будет в пикофарадах. Следовательно, емкость указанного выше конденсатора составляет 47000 пФ ± 5%.

Таблица системы кодирования EIA

Например, если конденсатор обозначен как 484N, его значение будет 480000 пФ ± 30%.

Применение керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы в основном используются в резонансном контуре передающих станций.
Конденсаторы большой мощности класса 2 используются в источниках питания высоковольтных лазеров, силовых выключателях, индукционных печах и т. Д.
Конденсаторы для поверхностного монтажа часто используются в печатных платах и приложениях с высокой плотностью размещения.
также могут использоваться в качестве конденсаторов общего назначения из-за их неполярности и доступны с большим разнообразием емкости, номинального напряжения и размеров.
Керамические дисковые конденсаторы используются в щеточных двигателях постоянного тока для минимизации высокочастотного шума.
MLCC, используемые в печатных платах (PCB), рассчитаны на напряжения от нескольких вольт до нескольких сотен вольт, в зависимости от области применения.

Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что в этих конденсаторах в качестве диэлектрика используется керамика. Благодаря неполярности они могут подключаться к печатной плате в любом направлении. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию.Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или реализации проектов электронной инженерии, пожалуйста, дайте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какие бывают керамические конденсаторы разных типов?

Какие типы и диэлектрики у керамических конденсаторов?

Керамический конденсатор также называется монолитным конденсатором, диэлектрическим материалом которого является керамика. По разным керамическим материалам их можно разделить на два типа: низкочастотные керамические конденсаторы и высокочастотные керамические конденсаторы.По структуре его можно разделить на пластинчатый конденсатор, трубчатый конденсатор, прямоугольный конденсатор, чип-конденсатор, проходной керамический конденсатор и так далее.

Каталог

Ⅰ Введение

Керамический конденсатор — это общий термин для конденсаторов с керамическим материалом в качестве диэлектрика. Разновидностей много, и размеры сильно различаются. По напряжению их можно разделить на керамические конденсаторы высокого, среднего и низкого напряжения.В соответствии с температурным коэффициентом диэлектрическая проницаемость может быть разделена на отрицательный температурный коэффициент, положительный температурный коэффициент, нулевой температурный коэффициент, высокую диэлектрическую проницаемость и низкую диэлектрическую проницаемость. Кроме того, существуют методы классификации для классов 1, 2 и 3. По сравнению с другими конденсаторами обычные керамические конденсаторы имеют преимущества более высокой температуры использования, большой удельной емкости, хорошей влагостойкости и малых диэлектрических потерь. Температурный коэффициент емкости также можно выбирать в широком диапазоне.

Рисунок 1. керамический конденсатор

Ⅱ

Типы керамических конденсаторов

1.

Полупроводниковый керамический конденсатор RS

(1) Керамические конденсаторы с поверхностным слоем. Микро-миниатюрный конденсатор, то есть конденсатор получает максимально возможную емкость при минимально возможном объеме, что является одной из тенденций в развитии конденсаторов.

Для компонентов разделительного конденсатора существует два основных подхода к миниатюризации:

① сделать диэлектрическую проницаемость диэлектрического материала как можно более высокой;

② делайте толщину диэлектрического слоя как можно более тонкой.

В керамических материалах диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрической керамики очень высока, но когда сегнетоэлектрическая керамика используется для изготовления обычных сегнетоэлектрических керамических конденсаторов, трудно сделать керамический диэлектрик тонким. Во-первых, сегнетоэлектрическая керамика имеет низкую прочность и легко растрескивается, когда она тоньше, что затрудняет выполнение реальных производственных операций. Во-вторых, когда керамическая среда тонкая, легко вызвать различные структурные дефекты, а производственный процесс очень сложен.

В керамических конденсаторах с поверхностным слоем используется тонкий изолирующий слой, сформированный на поверхности полупроводниковой керамики, такой как BaTiO3, в качестве диэлектрического слоя, а сама полупроводниковая керамика может рассматриваться как последовательная цепь диэлектрика. Толщина изолирующего поверхностного слоя керамического конденсатора поверхностного слоя варьируется в зависимости от способа и условий формирования и составляет от 0,01 до 100 мкм. Таким образом, используется не только высокая диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрической керамики, но также эффективно уменьшается толщина диэлектрического слоя, что является эффективным решением для изготовления керамических конденсаторов микромалого размера.

На следующем рисунке показана общая структура керамического конденсатора с поверхностным слоем и (b) его эквивалентная схема.

Рисунок 2. Структура керамического конденсатора с поверхностным слоем и его эквивалентная схема

(2) Керамические конденсаторы с межзеренным пограничным слоем. Поверхность полупроводниковой керамики BaTiO3 с относительно хорошо развитыми зернами покрывается соответствующим оксидом металла (например, CuO или Cu2O, MnO2, Bi2O3, Tl2O3 и т. Д.). При термообработке при соответствующей температуре и условиях окисления покрытый оксид образует эвтектическую фазу с BaTiO3, а на границах зерен образуется тонкий изоляционный слой из твердого раствора.Удельное сопротивление этого тонкого изоляционного слоя из твердого раствора очень высокое (до 1012 ～ 1013 Ом · см). Хотя кристаллические зерна керамики по-прежнему являются полупроводниками, все керамическое тело демонстрирует значительную диэлектрическую проницаемость от 2 × 104 до 8 × 104 диэлектрического диэлектрика. Конденсаторы, изготовленные из этого фарфора, называются керамическими конденсаторами пограничного слоя, или сокращенно конденсаторами BL.

2.

Высоковольтный керамический конденсатор s

С быстрым развитием электронной промышленности возникла острая необходимость в разработке высоковольтных керамических конденсаторов с высоким напряжением пробоя, малыми потерями, малыми размерами и высокой надежностью.За последние 20 лет высоковольтные керамические конденсаторы успешно разработаны и широко используются в энергосистемах, источниках питания для лазеров, видеомагнитофонах, цветных телевизорах, электронных микроскопах, копировальных аппаратах, оборудовании для автоматизации делопроизводства, авиакосмической промышленности, ракетах и навигации.

Керамические материалы высоковольтных керамических конденсаторов в основном бывают двух типов: на основе титаната бария и на основе титаната стронция.

Керамические материалы на основе титаната бария обладают преимуществами высокой диэлектрической проницаемости и хорошими характеристиками выдерживаемого напряжения переменного тока, но также имеют недостатки, такие как скорость изменения емкости увеличивается с увеличением температуры среды и сопротивление изоляции уменьшается.

Температура Кюри кристаллов титаната стронция составляет -250 ° C, при нормальной температуре он имеет кубическую структуру перовскита. При высоких напряжениях керамический материал на основе титаната стронция имеет небольшое изменение диэлектрического коэффициента, малую tgδ и небольшую скорость изменения емкости. Эти преимущества делают его очень полезным в качестве диэлектрика конденсатора высокого напряжения.

T Основные моменты производственного процесса

(1) Необходимо выбрать сырье

Факторами, влияющими на качество высоковольтных керамических конденсаторов, помимо состава керамического материала, являются: также оптимизированный производственный процесс и строгие технологические условия.Поэтому необходимо учитывать как стоимость, так и чистоту сырья. Выбирая промышленное чистое сырье, мы должны обращать внимание на применимость сырья.

(2) Приготовление фритты

Качество приготовления фритты имеет большое влияние на тонкость помола и обжиг фарфора. Если температура синтеза фритты низкая, синтез недостаточен. Вредит последующим процессам. Если Ca2 + останется в композите, это будет препятствовать процессу прокатки.Если температура синтеза слишком высока, фритта будет слишком твердой, что повлияет на эффективность шаровой мельницы. Введение примесей в измельчающую среду снизит активность порошка и вызовет повышение температуры обжига фарфора.

(3) Процесс формования

При формовании необходимо предотвратить неравномерное давление в направлении толщины, а в закрытом теле слишком много пор. Если есть большие поры или трещины в слое, это повлияет на электрическую прочность фарфора.

(4) Процесс обжига

Система обжига должна строго контролироваться, и необходимо использовать оборудование для контроля температуры с хорошими характеристиками и мебель для печи с хорошей теплопроводностью.

(5) Герметизация

Выбор герметика, контроль процесса герметизации и очистка поверхности фарфора имеют большое влияние на характеристики конденсатора. Поэтому необходимо выбирать герметизирующий материал с хорошей влагостойкостью, который плотно сочетается с поверхностью фарфорового корпуса и имеет высокую электрическую прочность.

Для повышения напряжения пробоя керамических конденсаторов нанесение слоя стеклянной глазури по краям границы раздела между электродом и диэлектрической поверхностью может эффективно улучшить выдерживаемое напряжение и характеристики высокотемпературной нагрузки керамических конденсаторов, используемых в высоковольтных сетях. схемы, такие как телевизоры.

3.

Многослойный керамический конденсатор s

Многослойный керамический конденсатор (MLCC) является наиболее широко используемым типом компонентов микросхемы.Это материал внутреннего электрода и керамическое тело, уложенные поочередно параллельно в несколько слоев и объединенные в единое целое, также известное как монолитный конденсатор на кристалле. Он отличается небольшими размерами, большим удельным объемом и высокой точностью. Он может быть установлен на печатных платах (PCB) и подложках гибридных интегральных схем (HIC), эффективно уменьшая размер электронных информационных оконечных устройств (особенно портативных). И вес для повышения надежности продукта.Он соответствует направлению развития миниатюризации, легкости, высокой производительности и многофункциональности ИТ-индустрии. Он не только имеет простую упаковку и хорошие герметизирующие свойства, но также может эффективно изолировать противоположный электрод. MLCC может играть роль хранения электрического заряда, блокировки постоянного тока, фильтрации, объединения, различения различных частот и настройки схем в электронных схемах. Он может частично заменить органические пленочные конденсаторы и электролитические конденсаторы в высокочастотных импульсных источниках питания, источниках питания компьютерных сетей и оборудовании мобильной связи.Это может значительно улучшить характеристики фильтрации и защиты от помех высокочастотных импульсных источников питания.

1. Миниатюризация

Для компактных электронных продуктов, таких как видеокамеры и мобильные телефоны, необходимы более компактные продукты MLCC. С другой стороны, благодаря достижениям в области прецизионных печатных электродов и процессов ламинирования, сверхмалые изделия из MLCC также постепенно появляются и находят применение. Если взять в качестве примера разработку японского прямоугольного MLCC, внешние размеры были уменьшены с 3216 в начале 1980-х годов до 0603 сегодня.

2. Снижение затрат — внутренний электрод из основного металла MLCC

Поскольку в традиционном MLCC используется дорогой палладиевый электрод или электрод из сплава палладий-серебро, 70% стоимости его производства приходится на материал электрода. В MLCC нового поколения, включая высоковольтные MLCC, в качестве электродов используются дешевые материалы из неблагородных металлов, никель и медь, что значительно снижает стоимость MLCC. Однако внутренний электрод из основного металла MLCC необходимо спекать при более низком парциальном давлении кислорода, чтобы обеспечить проводимость материала электрода, а более низкое парциальное давление кислорода приведет к полупроводниковой тенденции диэлектрической керамики, которая не способствует изоляции. и надежность.Murata разработала несколько антиредуктивных керамик, которые спекаются в восстановительной атмосфере. Надежность конденсаторов сравнима с надежностью конденсаторов с электродами из благородных металлов. В настоящее время продажи металлизированных конденсаторов Y5V составляют около половины MLCC в этой группе.

3. Большая емкость и высокая частота

С одной стороны, с низковольтным приводом и низким энергопотреблением полупроводниковых устройств рабочее напряжение интегральных схем было снижено с 5 В до 3 В и 1.5 В; С другой стороны, миниатюризация источников питания требует небольших продуктов большой емкости для замены громоздких алюминиевых электролитических конденсаторов. Чтобы удовлетворить потребности в разработке и применении таких низковольтных и больших емкостных МКК, с точки зрения материалов, были разработаны высокодиэлектрические материалы релаксационного типа с относительной диэлектрической проницаемостью, которая в 1-2 раза выше, чем BaTiO3. В процессе разработки новых продуктов одновременно были разработаны три ключевые технологии, а именно технология диспергирования порошка сверхтонкого зеленого листа, улучшенная технология формирования зеленой пленки и технология согласования усадки внутреннего электрода и керамического зеленого листа.Недавно японская компания Matsushita Electronic Components Co., Ltd. успешно разработала MLCC большой емкости с максимальной емкостью 100 мкФ и максимальным выдерживаемым напряжением 25 В. Этот продукт можно использовать для линий электропередач на жидкокристаллических дисплеях (ЖКД).

Ⅲ Керамический диэлектрик конденсатора

Керамические материалы обладают превосходными электрическими, механическими и тепловыми свойствами и могут использоваться в качестве диэлектриков конденсаторов, подложек схем и упаковочных материалов.

1.

The Микроструктура керамических материалов

Керамические материалы — это материалы, которые изготовлены из оксидов или других соединений и затем обожжены при высоких температурах, близких к температуре плавления.Керамика представляет собой сложную поликристаллическую и многофазную систему, которая обычно состоит из кристаллической фазы, стеклянной фазы, газовой фазы и межфазной границы. Характеристики, состав, относительное содержание и распределение этих фаз определяют основные свойства керамики.

Кристаллическая фаза в керамике обычно относится к кристаллическим зернам разного размера, формы и случайной ориентации. Диаметр кристаллических зерен обычно составляет от нескольких микрометров до нескольких десятков микрометров.Кристаллические фазы могут принадлежать к одному и тому же соединению или кристаллической системе, или они могут быть разными соединениями или разными кристаллическими системами. Если в керамике два или более зерен с разным составом и структурой, их называют поликристаллической фазовой керамикой. Фаза продукта с наиболее относительным содержанием называется основной кристаллической фазой, а другая — фазой побочного продукта. Среди них свойства основной кристаллической фазы определяют свойства материала, такие как относительная f-постоянная, электрическая проводимость, потери и коэффициент теплового расширения.

Газовая фаза обычно распределена по границам зерен, рекристаллизованных кристаллах и стекловидной фазе, и она является неотъемлемой частью керамической структуры. Это происходит из-за того, что невозможно достичь полной близкой настройки между отдельными кристаллическими зернами во время процесса обжига, а стеклянная фаза не может заполнить пустоты отдельных кристаллических зерен; это также может быть пора, образованная из-за выделения газа во время спекания заготовки. Газовая фаза может серьезно повлиять на электрические, механические и термические свойства керамических материалов.Обычно желательно, чтобы чем меньше содержание газовой фазы в керамике, тем лучше.

2.

Характеристики и классификация конденсатора из фарфора

Керамический конденсатор изготавливается путем пайки выводов после формирования металлических слоев с обеих сторон керамической подложки. Эти керамические материалы, используемые в качестве конденсаторов, называются фарфором.

Рисунок 3. керамический конденсатор

(1) По сравнению с другими диэлектрическими материалами конденсаторов, диэлектрическая керамика имеет следующие характеристики:

① Диэлектрическая проницаемость и температурный коэффициент диэлектрической проницаемости, а также механические и теплофизические свойства можно регулировать, и диэлектрическая проницаемость также велика.

②Диэлектрическая проницаемость некоторых диэлектрических керамик (прочная диэлектрическая керамика, в основном сегнетоэлектрическая керамика) может изменяться в зависимости от напряженности электрического поля. Его можно использовать для изготовления нелинейных конденсаторов, иногда называемых варисторными конденсаторами.

③ Обилие сырья, низкая стоимость и простое массовое производство.

(2) Существует несколько методов классификации фарфора конденсаторов.

По заявке его можно разделить на фарфор класса 1, используемый для изготовления керамических диэлектрических конденсаторов класса 1 (высокочастотные); Фарфор класса 2, используемый для изготовления керамических диэлектрических конденсаторов класса 2 (сегнетоэлектрические); Фарфор класса 3, используемый для изготовления керамических диэлектрических конденсаторов класса 3 (полупроводники).

Среди них фарфор класса 1 с большой относительной диэлектрической проницаемостью (ε = от 12 до 600) называется фарфором с высокой диэлектрической проницаемостью; а фарфор класса 2 с более высокой относительной диэлектрической проницаемостью (ε = 103-104) называется прочным диэлектрическим фарфором; и фарфор класса 3 с низкой относительной диэлектрической проницаемостью (ε <10,5) называют фарфором с низкой диэлектрической проницаемостью. Tanδ керамики с высокой диэлектрической проницаемостью и керамики с низкой диэлектрической проницаемостью очень мал, что подходит для изготовления конденсаторов в высокочастотных цепях, поэтому ее называют высокочастотной керамикой.Поскольку tanδ прочного диэлектрического фарфора велик, он подходит только для изготовления конденсаторов, используемых в низкочастотных цепях, и его также называют низкочастотным фарфором. Как правило, в технике применяется метод смешанной классификации, чтобы разделить фарфор конденсаторов на фарфор с высокой средой, фарфор с прочной средой, монолитный фарфор и керамогранит с границами зерен полупроводников.

С развитием гибридных ИС, компьютеров и портативных электронных устройств керамические конденсаторы стали незаменимым компонентом электронных устройств.Общее количество керамических диэлектрических конденсаторов в настоящее время составляет около 70% рынка конденсаторов.

Рекомендуемый артикул:

Введение в танталовые конденсаторы

Вот что отличает диэлектрики MLCC

Класс III: Z5U и Y5V

Существует третий класс диэлектриков MLCC. Этот тип известен двумя вещами: очень высокой емкостью и температурной нестабильностью. Хотя они по-прежнему изготовлены из титаната бария, как и X7R и X5R, они намного менее стабильны, чем класс II.Например, Z5U может варьироваться до -56% в относительно узком диапазоне от 10 ° C до 85 ° C. Но как они могут быть такими разными, если сделаны из одних и тех же материалов? Что ж, именно здесь разные производители применяют свой опыт в области материаловедения. К материалу титаната бария добавляют определенные легирующие добавки, чтобы сгладить кривую относительной диэлектрической проницаемости в зависимости от температуры, так что она становится более стабильной при изменении температуры.

С помощью нашего инструмента моделирования K-SIM вы можете изучить, как температура влияет на конденсаторы.В следующем примере мы сравниваем U2J, X7R и Z5U с аналогичными значениями емкости.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть этот проект K-SIM 3.0.

Керамический конденсатор с физикой

Температурные коэффициенты и допуск в диапазоне температур — это прекрасно, но полное объяснение следующих эффектов требует небольшого погружения в физику и даже химию самого диэлектрического материала. Присоединяйтесь, это станет интересным.

Все дело в диполях

Большая часть магии конденсатора заключается в самом диэлектрическом материале.Некоторые люди описывают диэлектрик как изолятор, предотвращающий короткое замыкание двух электродов. Это правда, но диэлектрики — это нечто большее. Одним словом, диполи. Быстрый поиск в Википедии покажет, что диэлектрик — это «электрический изолятор, который можно поляризовать» с приложением внешнего электрического поля. Кусок резины — отличный изолятор, но ужасный диэлектрик. Вы не можете поляризовать резину (очень эффективно). Именно наличие этих диполей в диэлектрическом материале обеспечивает эффективный конденсатор.KEMET использует два основных типа материалов для керамических диэлектриков. Готовы ли вы к некоторым фразам, которые вернут вас на урок химии? Во-первых, это титанат бария (BaTiO3), который используется для наших диэлектриков класса II / III. Это, в частности, наши X5R и X7R. Далее идет цирконат кальция, который мы используем в диэлектриках класса I. Это были бы C0G и U2J. Здесь все становится действительно интересным: цирконат кальция является параэлектриком, а титанат бария — сегнетоэлектриком. Эти свойства имеют некоторое сходство с концепциями парамагнетизма и ферромагнетизма, которые вводятся на ранних уроках физики.

В сегнетоэлектрических материалах диполи присутствуют постоянно и выравниваются с помощью электрического поля. В параэлектрических материалах диполи появляются самопроизвольно выровненными при приложении внешнего электрического поля. Диполи, создаваемые диэлектриками класса II, являются результатом материалов и структуры самого титаната бария.

После обжига и спекания микрокристаллическая структура титаната бария представляет собой гранецентрально-кубическую (ГЦК) структуру с атомом титана в середине решетки.По мере того, как материал сжимается в размерах, атом титана смещается со своего положения в центре куба и создает разницу в плотности заряда по всей структуре. Это источник диполя в MLCC класса II. Весь керамический материал не поляризуется в одном и том же направлении равномерно, поскольку керамический материал выравнивается, границы зерен образуются из-за дефектов и различий в размерах частиц. Это формирует домены с общим направлением поляризации. Именно эти домены обычно выстраиваются в электрическом поле и вносят вклад в емкость.Это все из-за того смещенного атома титана, который находится в диэлектриках класса II.

Проектирование и разработка керамических конденсаторов класса II

Эффекты, вызванные сегнетоэлектрической природой диэлектриков класса II, сказываются на технике и схемах, в которых используются конденсаторы класса II. Так называемый эффект смещения постоянного тока, микрофонность и старение — все это связано с диполями, создаваемыми смещением атома титана в титанате бария.

Изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения

Термины «смещение постоянного тока» и «коэффициент напряжения» относятся к потере емкости при подаче напряжения.Этот эффект возникает в сегнетоэлектрических материалах, таких как титанат бария, используемый в большинстве конденсаторов X5R и X7R. В зависимости от состава диэлектрика эти конденсаторы могут терять более 70% своей номинальной емкости под действием приложенного напряжения! Один из способов добиться меньших размеров кристалла при сохранении того же уровня емкости — уменьшить толщину диэлектрика. Это конструктивное различие приводит к более высокому напряжению, что приводит к большим потерям емкости.

K-SIM

KEMET позволяет моделировать напряжение керамического конденсатора с приложенным постоянным напряжением.Он также может отображать ожидаемое изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения. Он доступен на ksim.kemet.com. Диэлектрики класса I не проявляют смещения постоянного тока, особенно те, которые созданы с цирконатом кальция.

На приведенном выше графике K-SIM показано сравнение эффекта смещения постоянного тока между конденсаторами класса II и класса I.

Щелкните здесь, чтобы увидеть проект K-SIM 3.0.

Керамический конденсатор старения

Старение — это еще одна характеристика сегнетоэлектриков или диэлектриков классов II и III.При изготовлении керамического конденсатора диэлектрик подвергается воздействию температур более 1000 ° C. Для устройств с титанатом бария температура Кюри может находиться в диапазоне от 130 ° C до 150 ° C, в зависимости от конкретной рецептуры. Под воздействием температуры Кюри кристаллическая структура становится тетрагональной. После охлаждения кристаллическая структура керамики меняется на кубическую. По мере изменения этой структуры изменяется и диэлектрическая проницаемость материала.

Со временем емкость будет продолжать уменьшаться.Этот цикл старения можно сбросить, «переустановив» материал, подвергнув его воздействию температуры Кюри, что обычно происходит во время оплавления. Как правило, вы можете найти скорость старения в каталоге для определенного типа деталей. Ниже приведен пример скорости старения:

K-SIM 3.0 также включает калькулятор старения керамических конденсаторов.

Например, свежеобжигаемый конденсатор X5R емкостью 22 мкФ будет иметь емкость 16,8 мкФ через 5000 часов или примерно полгода.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть K-SIM 3.0 Проект.

Микрофон

Наконец, кристаллическая структура титаната бария придает керамике ее пьезоэлектрические или микрофонные характеристики. Когда к диэлектрическому материалу прикладываются внешние напряжения, молекула титана колеблется взад и вперед. Электрические сигналы могут механически деформировать диэлектрик. Это искажение или движение создает характерный «жужжащий» шум, который испытывают некоторые клиенты при использовании керамических конденсаторов в своей конструкции. Это механическое искажение может резонировать с самой печатной платой, вызывая звук в слышимом диапазоне.

Несмотря на простоту на первый взгляд, в физике и науке керамических конденсаторов многое происходит. Такие инструменты, как K-SIM 3.0, призваны облегчить выбор этих компонентов, позволяя моделировать эти эффекты при определенных условиях схемы.

Введение в керамические конденсаторы — Блог о пассивных компонентах

C 2.9 ВВЕДЕНИЕ В КЕРАМИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫ

В семействе электростатических конденсаторов можно выделить две группы: конденсаторы с органической пленкой, описанные на предыдущих страницах, и конденсаторы с неорганическими диэлектриками.Из этих диэлектриков мы начнем с преобладающих керамических материалов.

C 2.9.1 Строительство

Конденсаторы состоят, как следует из названия, из какой-то керамики. Процесс производства начинается с мелко измельченного керамического порошка, смешанного с эмульсией растворителей и связующих смол. На первом этапе производства эмульсия затем сушится до мягкой пленки и наносится трафаретной печатью с использованием электродной пасты, исторически это было соединение палладия или серебра и палладия + связующие вещества.Из-за высокой стоимости палладия этот тип концевой заделки был заменен такими металлами, как медь и никель, так называемыми электродами из недрагоценных металлов (BME), которые используются в большинстве современных конструкций MLCC.

Так называемые трубчатые конденсаторы выдавливаются из сопла и покрываются электродной пастой изнутри и снаружи перед спеканием до определенной структуры материала. Таким же образом однослойный керамический конденсатор (SLCC или просто SLC) состоит из одного диэлектрического слоя. Керамика покрыта адгезивным слоем, например, из хромоникелевого сплава в качестве основы для медных электродов.К электродам припаиваются выводы, как показано на принципиальном рисунке C2-69, до того, как компонент будет покрыт лаком или эпоксидной смолой.

Вид керамического конденсатора SLCC; источник: Vishay Рисунок C2-69. Принципиальная схема однослойного конденсатора

Наиболее распространенная конструкция керамического конденсатора — это многослойная конструкция, в которой элементы конденсатора уложены друг на друга, как показано на рисунке C2-70, так называемый MLCC (многослойный керамический конденсатор). Количество слоев должно быть ограничено из-за технологии изготовления.Верхний предел в настоящее время составляет более 1000. Помимо экономических соображений, играют роль. При больших размерах корпуса операция укладки становится менее производительной, а при более высоких значениях емкости резко возрастает цена. Самые низкие значения емкости достигаются только двумя слоями, часто разделенными двойными керамическими слоями.

В традиционном так называемом сухом способе керамическая эмульсия сушится на конвейерной ленте перед ее отделением от поддерживающего слоя. После того, как он разрезается на «первичные листы», на которых наносится трафаретная печать с использованием электродной пасты для большого количества сколов.Эти первичные листы затем укладываются в аккуратную стальную раму и прижимаются к сплошной детали, чтобы можно было вырезать отдельные стружки из стопки с электродами в чередующихся положениях, как показано на Рисунке C2-70 ниже.

В последнем варианте этого метода используется конвейерная пленка для керамической эмульсии и, таким образом, удалось уменьшить толщину диэлектрика до 3 мкм (0,1 мил). Здесь качество подразумевает производство в исключительно «чистых помещениях», т.е.в помещениях с фильтрованным воздухом и контролем количества и размера частиц.

До того, как в сухом методе был использован вариант с конвейерной пленкой, все более распространенным стал так называемый мокрый метод. Там этап обработки «первичных листов» пропускается, позволяя эмульсии высохнуть в «первичных рамах листов». В сочетании с лучшими методами измельчения керамического порошка и более высокой чистотой материала мокрый метод позволяет использовать более тонкие диэлектрики без увеличения количества отказов.

Рисунок C2-70. Конструкция конденсатора MLCC с выводами BME и AgPd

Существует две основные конструкции концевых заделок — электроды из недрагоценных металлов BME на основе меди и никеля и электроды из драгоценных металлов PME на основе серебра и палладия. В первоначальных технологиях использовалась в основном структура PME, но высокие цены на палладий заставили промышленность искать альтернативы. Преимущество PME заключается в том, что он совместим со стеклянным диэлектриком по ТХЭ и, таким образом, снижает напряжение во время обжига.Однако в настоящее время BME является доминирующей структурой и подвергается последним разработкам, поэтому конденсаторы с более высоким постоянным напряжением доступны в конфигурации BME, в то время как PME используется в критически важных приложениях, таких как космос или оборона.

Отдельно нарезанная стружка подвергается первой термообработке (выгоранию), при которой органические связующие вещества, также входящие в состав электродной пасты, газифицируются и диффундируют через еще не спеченную керамику. Если этот процесс осуществляется слишком быстро, образуются пузырьки газа, которые разделяют электроды и керамику и приводят к так называемому расслаиванию (Рисунок C2-71).

Рисунок C2-71. Схема расслоения

Риск расслоения также увеличивается с увеличением количества слоев. В первую очередь это зависит от количества электродного металла в керамике и различий в TCE (коэффициенте расширения) этих материалов. При максимальной емкости микросхемы определенного размера расслоение практически неизбежно.

Теперь расслоение не может быть настолько катастрофическим, как мы опасаемся. Если конденсатор не подвергается воздействию чрезмерной влажности, которая может диффундировать в полости, и пайка выполняется без несимметричной теплопроводности, которая может вызвать трещины в керамике, мы никогда не узнаем о каких-либо расслоениях (если мы не будем иметь дело с конденсаторами высокого напряжения, где эффект короны может быть опасным).По мнению авторов, только пайка паяльником вызовет такие перепады температур, что керамика может потрескаться. Однако есть и другие причины, по которым рекомендуется избегать самых высоких значений емкости.

Рисунок C2-72. Практическое правило изменения размера стружки.

Толщина диэлектрика, количество электродных слоев и активная емкостная площадь определяют емкость в кристалле определенного размера. Толщина варьируется за счет использования одного или нескольких слоев.Но когда мы находимся на пути к более высоким емкостям, переходя от двух слоев к одному, возрастает риск короткого замыкания. Он, конечно, будет максимальным, когда мы упаковываем чип с максимальным количеством слоев. При этом увеличивается риск расслоения. Практический предел, при котором может быть целесообразно избежать этого двойного диапазона рисков путем замены размера, примерно на 20% ниже, чем обычно начинается перекрытие чипов следующего размера (рис. C2-72 выше).

Если компонент работает при высокой напряженности электрического поля или в условиях сильного механического ускорения или ударов, мы должны в любом случае избегать максимальных значений емкости в этом классе размеров, т.е.е. уменьшите емкость или увеличьте механический размер.

Мы также можем купить компоненты с высоким уровнем относительности, например, в соответствии со стандартом MIL-C-123, который определяет пределы степени расслоения и устанавливает методы рентгеновской диагностики. Цена, однако, будет примерно в 20 раз выше, чем у обычного стандартного компонента, и успех рентгеновской проверки остается спорным. Разрабатываются другие методы с использованием ультразвука, но результат во много раз трудно интерпретировать. К тому же такое оборудование дорогое.В заключение, только «космические» и другие «высокоточные» приложения определяют цену, которую мы должны заплатить за повышение качества.

Не следует форсировать процесс прогорания слишком быстро из-за спровоцированного расслоения. С другой стороны, это может длиться недолго. Тогда недопустимо большая часть палладия, содержащегося в электродной пасте, будет окисляться. Другими словами, профиль время-температура должен поддерживаться на оптимальном уровне для керамики и материала электродов.

После прогара следует значительно более быстрое спекание керамических и электродных материалов.Также здесь крайне важна проверка температурно-временного профиля, не в последнюю очередь времени охлаждения, если мы хотим избежать микротрещин в керамике.

После применения окончаний спекания, состоящих из

самый дальний BME или Ag / Pd с хорошей адгезией к керамике, 15… 40 мкм (0,6… 1,6 мил)
возможно барьерный слой (Ni), который предотвращает растворение серебра в припое, 1… 3 мкм (0,04 … 0,1 мил) и
Sn, 3… 10 мкм (0,1… 0,4 мил) или припой, 10… 100 мкм (0.4… 4 мил) (Рисунок C2-74).

Рисунок C2-73. Сферическая форма горячего луженого слоя

Если внутренние электроды состоят из никеля или меди, необходимо использовать материалы заделки. По этой причине для наружных заделок разработаны соединения на основе никеля или меди. У них низкая миграция, и их нужно только покрыть припоем.

Гальваническое покрытие олова в качестве внешнего слоя обеспечивает равномерную толщину слоя также на краях и углах.Но из-за перпендикулярной ориентации кристаллов олова к поверхности они оставляют доступ окисляющему кислороду, если слой олова слишком тонкий. Поэтому его толщина должна быть скорее 10, чем 3 мкм (0,4 мил, а не 0,1 мил). Горячее лужение или лужение погружением создает очень плотный слой, но неравномерной толщины. Покрытие на углах становится тонким.

Рисунок C2-74. Микросхема керамического конденсатора

Керамическая микросхема для поверхностного монтажа в принципе выглядит так, как показано на Рисунке C2-74.MLCC на сегодняшний день являются ведущей технологией уменьшения размеров и миниатюризации среди пассивных компонентов. Диаграмма ниже иллюстрирует изменение размера корпуса в MLCC. В то время как самый популярный размер корпуса в 1995 году был 0805, 0603 в 2000 году, 0402 в 2009 году, наиболее часто используемый размер корпуса с 2018 года — это 0201, который представляет собой конденсатор размером 0,6 × 0,3 × 0,3 мм. Самым маленьким на данный момент MLCC в массовом производстве является корпус 008004, введенный в серийное производство в 2019 году, с размерами всего 0,2 × 0,1 × 0,1 мм.

Огромное уменьшение объема показано на рисунке внизу справа — примерно такой же объем, который занимают 10 штук корпуса 1210, занимают 100 000 штук конденсаторов 008004!

Тренд доли размера корпуса MLCC; источник: Murata Объемное сравнение размеров корпуса MLCC; источник: Murata

Гибкая мягкая заделка

Отказобезопасные многослойные керамические конденсаторы (MLCC)

Многослойные керамические конденсаторы очень подвержены механическому растрескиванию из-за своей хрупкости.Производители печатных плат должны гарантировать, что их методы обращения с платами не допускают чрезмерного изгиба (изгиба платы) во время производства и эксплуатации. Некоторые из процессов, которые могут привести к чрезмерному изгибу плат, включают монтаж при сборке и депанелизацию. Использование неподдерживаемых краевых разъемов ввода / вывода и съемного оборудования также может вызвать чрезмерный изгиб.

мягкая заделка (оранжевый слой) MLCC Стандартные MLCC

не имеют защиты от трещин и обычно используются для некритических приложений.

Мягкая заделка (торговые наименования Flexiterm, Flexcrack и т. Д.) Основана на принципе введения мягкого проводящего слоя (обычно проводящего полимера) на клеммы MLCC, который поглощает механическое напряжение. См. Рисунок справа.

Эти конденсаторы выдерживают изгиб платы до 2-5 мм без внутренних трещин. Конденсатор больше 5 мм обычно выходит из строя «открываясь», и поэтому этот тип является предпочтительным сегодня решением для автомобилей и приложений с более высокой надежностью.

Другое строительство Типы

RF Тонкопленочные керамические конденсаторы

В тонкопленочных керамических конденсаторах

используется однослойный керамический диэлектрик с низкими потерями, упакованный как многослойный керамический конденсатор (MLCC) — см. Рисунок ниже.Его преимущество заключается в очень жестком допуске по емкости (даже небольшом разбросе от партии к партии) и единственной резонансной точке отклика. Таким образом, такая конструкция идеальна для конструкций ВЧ- и СВЧ-фильтров.

Конструкция тонкопленочного конденсатора

Тонкопленочный конденсатор имеет чрезвычайно воспроизводимую частотную характеристику по сравнению с MLCC. Также важно понимать ограничения тонкопленочных конденсаторов, используемых в качестве режекторных фильтров. Поскольку тонкопленочные конденсаторы обычно доступны только с низкими значениями емкости, они ограничиваются конструкциями фильтров с относительно высокочастотным отклонением полосы.При работе с низкочастотными конструкциями необходимо использовать другие методы фильтрации, как правило, с использованием многослойных высокодобротных ВЧ конденсаторов.

Конструкции с низким ESL

Одним из ключевых преимуществ технологии наложения MLCC является ее гибкость в расположении электродных / диэлектрических слоев. Это обеспечивает высокий уровень настройки для соответствия технологии требованиям конкретной области применения. Низкий ESL, высокочастотная связь становятся все более и более важными для процессоров последнего поколения.На следующем рисунке показана возможная конфигурация конструкции для уменьшения ECL и обеспечения работы на более высоких частотах.

варианты конструкции MLCC low ESL; источник: AVX

Крепление для вывода MLCC

Компоненты держателя вывода поставляются с выводами. Они могут быть инкапсулированы или сложены вместе с помощью поддерживаемых клемм J-выводов, как показано на следующем рисунке C2-76.

Назначение MLCC с выводами заключается не только в том, чтобы использовать технологию сборки в сквозных отверстиях, но и в большинстве случаев снизить механическое напряжение и риск растрескивания при больших размерах корпуса.Это обычно используется в высокоточной промышленности или автомобилестроении, чтобы приспособиться к большим значениям емкости при сохранении высокой устойчивости к вибрации.

Рисунок C-76. герметизированная и свинцовая керамика MLC C

Дискоидальный

В фильтрах и разъемах встречается другой вариант микросхемы, концентрический, называемый дискоидальным, который часто используется в качестве проходных конденсаторов.

Рисунок C2-75. Концентрическая стружка (дискоидальная) Дискоидальные проходные конденсаторы; источник: API Technologies

С 2.9.2 Виды отказа

Уже во время отчета о строительстве мы затронули некоторые виды отказов, которые могут возникнуть в керамических конденсаторах. Вероятно, наиболее распространенной в MLCC является короткое замыкание при низком напряжении в цепях с высоким импедансом. Это выглядит как микротрещины в керамике. Под действием влаги и поляризующего напряжения легко происходит перенос электролитического материала от одного электрода к другому. Мы называем это «ионной миграцией».

Мы получаем короткое замыкание, которое по своему характеру напоминает короткое замыкание, которое может произойти в загрязненных углеродом участках самовосстановления в пластиковых пленочных конденсаторах.Точно так же токопроводящий путь чрезвычайно тонкий и легко выгорает, если напряжение превышает определенные минимальные значения. С другой стороны, если он будет слишком высоким, мы получим проблеск в трещине, и это вряд ли лучше.

Хорошо известно, что детали, изготовленные по более старым технологиям, имели увеличивающуюся частоту отказов, которая начиналась, когда диэлектрик становился тоньше 20… 25 мкм (»0,8… 1 мил). Даже если технический прогресс некоторых производителей значительно повысил качество тонких диэлектриков, мы все равно должны проявлять осторожность.Тип отказа зависит от партии и производства, что, среди прочего, связано с чувствительностью к пыли и частицам в воздухе.

Диэлектрические слои толщиной менее 50 мкм (2 мил) требуют производства в чистых помещениях, то есть в помещениях с фильтрованным воздухом и контролируемым количеством и размером частиц. Другими словами, знание хороших производителей просто необходимо. Конечно, есть разные методы отслеживания подозрительных партий. В так называемом «испытании 85/85» согласно MIL-C-123 конденсаторы подвергаются воздействию относительной влажности 85% при температуре + 85 ° C и максимальной температуре 1 ° C.5 В постоянного тока последовательно с 100 кОм в течение не менее 240 часов. Но эффективность этого теста не стопроцентная.

Другой отказ, который поражает, прежде всего, обычные SMD-компоненты, — это плохая паяемость и выщелачивание серебра при более жестких процессах пайки. Для решения проблемы паяемости следует использовать

укажите и проверьте метод упаковки и возраст компонентов, а также проверьте способность к пайке с помощью весов смачивания при соответствующей температуре пайки.

Следовательно, хранение микросхем с открытыми выводами должно осуществляться в защищенной среде.Прежде всего, мы должны быть настороже в отношении картонных коробок, потому что они могут содержать серу, которая покрывает серебряные сплавы слоем сульфида, который нарушает паяемость.

Проблема выщелачивания может быть решена с помощью барьерного слоя / никелевого барьера. Но одного общего требования может быть недостаточно. Важны свобода пор в слое никеля и его толщина. Кроме того, здесь необходимы знания о производителях.

Есть много подводных камней в виде плохой очистки от остатков гальванических ванн, небрежного отношения к защите никелевого слоя от окисления и т. Д.Наконец, процесс пайки может оказаться совершенно неподходящим для конструкций с никелевым барьером. Струящийся припой при пайке волной быстро передает тепло поверхностям компонентов и особенно твердому, быстро смачивающемуся никелевому барьеру. Задолго до того, как керамический корпус нагрелся, слой никеля прореагировал своим тепловым расширением.

В стружке размером более 1210 это приводит к риску образования трещин в керамике внутри никелевого барьера, особенно если слой относительно толстый. Поэтому многие ведущие производители делают большие размеры без никелевого барьера.Но если мы, от серьезных производителей, сможем найти более крупные размеры с никелевым барьером, и они не будут подвергаться пайке волной, а более медленным и щадящим процессам, таким как, например, паровая фаза, инфракрасное излучение или горячий воздух, тогда возможны размеры чипа до 2220 использовать без какого-либо риска. Еще более крупные размеры должны иметь какие-то гибкие клеммы.

ABC CLR: Глава C Конденсаторы

Введение в керамические конденсаторы

Лицензионный контент EPCI:

[1] EPCI Эксперты Европейского института пассивных компонентов оригинальные статьи
[2] Справочник по пассивным компонентам CLR от P-O.Фагерхольт *

* используется под авторским правом EPCI от CTI Corporation, США

Содержание этой страницы находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0.

Что такое керамические конденсаторы?

Введение

Определение: керамический конденсатор — это конденсатор, в котором в качестве диэлектрического материала используется керамический диэлектрик. Многослойные керамические конденсаторы и керамические дисковые конденсаторы являются двумя наиболее распространенными типами.

Диэлектрик керамического конденсатора керамический. Керамика, известный изолятор, является одним из первых материалов, используемых при производстве конденсаторов. Керамические конденсаторы бывают различных геометрических форм, некоторые из которых были выведены из употребления из-за размера, паразитных эффектов или электрических характеристик, таких как керамические трубчатые конденсаторы и конденсаторы с барьерным слоем. Многослойный керамический конденсатор, также известный как керамический многослойный чип-конденсатор (MLCC), и керамический дисковый конденсатор — это два типа керамических конденсаторов, наиболее широко используемых в современной электронике.

Типичный многослойный керамический конденсатор

При объеме производства около 1000 миллиардов устройств в год MLCC являются наиболее широко используемыми конденсаторами. Из-за своего небольшого размера они обычно используются и производятся по технологии SMD (поверхностного монтажа). Керамические конденсаторы обычно изготавливаются с очень маленькими уровнями емкости, от 1 нФ до 1 Ф, с максимальной емкостью 100 Ф.Керамические конденсаторы тонкие, а их максимальное номинальное напряжение невелико. Поскольку им не хватает полярности, их можно безопасно подключить к электросети переменного тока.

Благодаря низким паразитным эффектам, включая сопротивление и индуктивность, керамические конденсаторы имеют отличную частотную характеристику. Керамические конденсаторы имеют следующие преимущества перед другими конденсаторами: малый размер, большая емкость, хорошая термостойкость, пригодность для массового производства и низкая цена.

Каталог

ⅠПроисхождение керамических конденсаторов

Ломбарди из Италии изобрел керамические диэлектрические конденсаторы в 1900 году.В конце 1930-х годов было обнаружено, что добавление титаната к керамике позволяет удвоить диэлектрическую проницаемость, что приводит к более дешевым керамическим диэлектрическим конденсаторам.

Керамические конденсаторы

были впервые использованы в военном электронном оборудовании примерно в 1940 году, после открытия изоляционных свойств BaTiO3 (титаната бария), основного сырья для современных керамических конденсаторов. Примерно в 1960 году стали коммерчески доступными керамические ламинатные конденсаторы. К 1970 году он стал неотъемлемой частью электронных устройств благодаря быстрому росту гибридных ИС, компьютеров и портативных электронных устройств.Керамические диэлектрические конденсаторы в настоящее время составляют около 70% всего рынка конденсаторов.

Исторические керамические конденсаторы

Ⅱ Классификация керамических конденсаторов

2.1 Полупроводниковые керамические конденсаторы

(1)

Керамический конденсатор с поверхностным слоем

Миниатюризация конденсаторов, то есть получение конденсатора максимально возможной емкости при минимально возможном объеме, что является одной из тенденций развития конденсаторов.Для разделения компонентов конденсатора существует два основных подхода к миниатюризации:

①Сделайте диэлектрическую проницаемость диэлектрического материала как можно более высокой;

②Сделайте диэлектрический слой как можно более тонким. Среди керамических материалов диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрической керамики очень высока, но когда сегнетоэлектрическая керамика используется для производства обычных сегнетоэлектрических керамических конденсаторов, трудно сделать керамический диэлектрик очень тонким.Во-первых, из-за низкой прочности сегнетоэлектрической керамики трудно проводить фактические производственные операции, поскольку она легко ломается, когда она тонкая. Во-вторых, когда керамическая среда хрупкая, легко вызвать различные структурные дефекты, и процесс производства будет сложным.

(2) Керамический конденсатор межзеренного слоя

Поверхность полупроводниковой керамики BaTiO3 с достаточно развитыми зернами покрывается соответствующими оксидами металлов (такими как CuO или Cu2O, MnO2, Bi2O3, Tl2O3 и т. Д.)), а термообработку проводят в окислительных условиях при соответствующих температурах. Затем вещество образует фазу низкоэвтектического раствора с BaTiO3, быстро диффундирует и проникает в керамику вместе с открытыми порами и границами зерен, образуя тонкий изолирующий слой твердого раствора на границах зерен.

Удельное сопротивление этого тонкого изолирующего слоя твердого раствора очень высокое (до 1012 ~ 1013 Ом · см). Хотя внутренняя часть керамического зерна остается полупроводниковой, все керамическое тело показано как диэлектрическая проницаемость от 2 × 104 до 8 × 104 диэлектрической среды.Конденсаторы, изготовленные из такого фарфора, называются керамическими конденсаторами пограничного слоя, или сокращенно конденсаторами BL.

2.2 Высоковольтные керамические конденсаторы

Керамические материалы высоковольтных керамических конденсаторов — это титанат бария и титанат стронция. Керамические материалы на основе титаната бария обладают преимуществами высокого диэлектрического коэффициента и хорошими характеристиками выдерживаемого напряжения переменного тока, но также имеют недостатки, заключающиеся в скорости изменения емкости с повышением температуры среды и уменьшении сопротивления изоляции.Температура Кюри кристалла титаната стронция составляет -250 ℃, и это кубическая структура перовскита при комнатной температуре.

Это параэлектрическое тело, в котором отсутствует явление спонтанной поляризации. Под высоким напряжением диэлектрический коэффициент керамического материала из титаната стронция изменяется мало. Значение тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) и скорость изменения емкости малы, что делает его диэлектриком для высоковольтного конденсатора.

2.3 Многослойные керамические конденсаторы

Многослойные керамические конденсаторы являются наиболее широко используемым типом электронных компонентов.Они накладываются друг на друга поочередно параллельно материалу внутреннего электрода и керамическому корпусу и обжигаются в единое целое, также известное как монолитные конденсаторы на кристалле. Он отличается небольшими размерами, большим удельным объемом и высокой точностью. Он может быть установлен на подложках печатных плат (PCB) и гибридных интегральных схем (HIC). Это может эффективно уменьшить объем и вес электронных информационных терминалов (особенно портативных), а также повысить надежность продукта.

Многослойные керамические конденсаторы соответствуют направлению развития ИТ-индустрии: миниатюризация, легкий вес, высокая производительность и многофункциональность. В общих чертах национального видения цели на 2010 год четко указывается, что новые компоненты, такие как компоненты для поверхностного монтажа, должны быть в центре внимания развития электронной промышленности. Это не только простая упаковка, хорошая герметизация и возможность эффективно изолировать противоположный электрод.MLCC может сохранять заряд, блокировать постоянный ток, объединять фильтры, различать разные частоты и настраивать схему в электронной схеме.

Может частично заменять органические пленочные конденсаторы и электролитические конденсаторы в высокочастотных импульсных источниках питания, источниках питания компьютерных сетей и оборудовании мобильной связи. Более того, он может значительно улучшить характеристики фильтрации и защиты от помех высокочастотных импульсных источников питания.

Ⅲ Характеристики

3.1 Точность и допуски

Керамические конденсаторы в настоящее время доступны в двух классах: класс 1 и класс 2. Когда необходимы высокая стабильность и низкие потери, используются керамические конденсаторы класса 1. Они чрезвычайно точны, а значение емкости остается постоянным независимо от приложенного напряжения, температуры или частоты. В общем диапазоне температур от -55 до +125 ° C емкостная термическая стабильность конденсаторов серии NP0 составляет 0,54%. Допустимые отклонения номинального значения емкости могут составлять всего 1%.

Конденсаторы

класса 2 имеют большую емкость на единицу объема и используются в менее чувствительных приложениях. Их термическая стабильность в диапазоне рабочих температур обычно составляет 15%, а допуски по номинальным значениям составляют около 20%.

3.2 Преимущества размеров

Устройства MLCC превосходят другие конденсаторы, когда требуется высокая плотность упаковки компонентов, как в случае с большинством современных печатных плат (PCB). «0402 многослойный керамический конденсаторный корпус» измеряет всего 0.4 мм x 0,2 мм, чтобы продемонстрировать эту точку зрения. В такой коробке 500 и более слоев керамики и металла. По состоянию на 2010 год минимальная толщина керамики составляла порядка 0,5 мкм.

3.3 Высокое напряжение и высокая мощность

Керамические конденсаторы, которые физически больше и могут выдерживать даже более высокие напряжения, известны как силовые керамические конденсаторы. Они намного больше, чем те, что используются на печатных платах, и имеют специальные клеммы для безопасного подключения к источнику высокого напряжения.Керамические конденсаторы с характеристиками мощности намного более 200 вольт-ампер могут выдерживать напряжения от 2 кВ до 100 кВ.

Печатные платы

используют меньшие MLCC, которые рассчитаны на напряжения от нескольких вольт до нескольких сотен вольт, в зависимости от области применения.

Ⅳ Типы керамических диэлектриков

В отличие от конденсаторов других типов, таких как танталовые и электролитические конденсаторы, в керамических конденсаторах могут использоваться различные диэлектрики.Эти различные диэлектрики придают конденсаторам очень разные свойства, поэтому в дополнение к выбору керамического конденсатора может потребоваться второе решение о типе диэлектрика.

Популярные керамические диэлектрики конденсаторов, такие как C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и многие другие, часто упоминаются в списках дистрибьюторов. Однако для того, чтобы определить, какая форма лучше всего, потребуется немного больше исследований.

Керамический конденсатор Диэлектрические классы

Некоторые промышленные организации определили ряд классов применения керамических диэлектриков, чтобы упростить выбор конденсаторов с соответствующим диэлектриком.Эти группы приложений разделяют различные диэлектрики керамических конденсаторов на отдельные классы в зависимости от предполагаемого применения.

Международные организации, такие как IEC (Международная электротехническая комиссия) и EIA (Альянс электронной промышленности) стандартизировали эти классы керамических конденсаторов.

Ⅴ Конструкция и свойства керамических конденсаторов

5.1 Керамические дисковые конденсаторы

Керамические дисковые конденсаторы изготавливаются путем покрытия керамического диска с обеих сторон серебряными контактами.Эти устройства могут состоять из нескольких слоев для достижения более высоких емкостей. Керамические дисковые конденсаторы обычно представляют собой компоненты со сквозным отверстием, которые потеряли популярность из-за своего большого размера. Если позволяют значения емкости, вместо них используются MLCC. Керамические дисковые конденсаторы имеют значения емкости от 10 пФ до 100 пФ и номинальное напряжение от 16 вольт до 15 кВ и выше.

5.2 Многослойный керамический конденсатор (MLCC)

MLCC получают путем комбинирования мелко измельченных гранул параэлектрических и сегнетоэлектрических материалов и попеременного наслаивания смеси металлическими контактами.После наслоения устройство нагревают до высокой температуры, и смесь спекается, получая керамическое вещество с желаемыми свойствами. Емкость полученного конденсатора увеличивается за счет параллельного подключения нескольких меньших конденсаторов. MLCC состоят из 500 или более слоев с минимальной толщиной слоя 0,5 мкм. По мере развития технологий толщина слоя уменьшается, что позволяет увеличить емкость в том же объеме.

Ⅵ Преимущества и недостатки

6.1 Преимущества

Ниже приведены некоторые преимущества использования керамического конденсатора:

• Конденсатор имеет очень компактную физическую структуру.

• Он хорошо подходит для использования сигналов переменного тока из-за своей неполяризованной природы.

• Эти конденсаторы улучшают подавление сигналов помех, например подавление радиочастот и подавление электромагнитных помех.

• Этот конденсатор имеет разумную цену и может выдерживать напряжение до 100 вольт.

6.2 Недостатки

Ниже приведены недостатки использования этих конденсаторов:

• Значение емкости этих конденсаторов менее одной микрофарады.

• Эти компоненты также отвечают за микрофонный эффект в схемах.

• Он не выдерживает высокого напряжения. Поскольку он легко может ударить по присутствующему в нем диэлектрику. Как следствие — поломка.

Ⅶ Области применения керамических конденсаторов

Учитывая, что MLCC являются наиболее часто производимыми конденсаторами в электронной промышленности, неудивительно, что они имеют широкий спектр применений.Резонансный контур в передающих станциях — интересное высокоточное и мощное приложение. В источниках питания высоковольтных лазеров, силовых выключателях и индукционных печах используются конденсаторы высокой мощности класса 2. Конденсаторы SMD (поверхностного монтажа) малой формы обычно используются в печатных платах, а конденсаторы размером с песчинку используются в приложениях с высокой плотностью.

Они также используются в преобразователях постоянного тока в постоянный, где высокие частоты и высокий уровень электрических шумов создают большую нагрузку на компоненты.Поскольку керамические конденсаторы неполяризованы и бывают разных емкостей, номинальных напряжений и размеров, их можно использовать в качестве конденсаторов общего назначения. Керамические дисковые конденсаторы, которые используются в щеточных двигателях постоянного тока для снижения радиочастотного шума, знакомы многим любителям, особенно в области робототехники.

Ⅷ Как определить номинал керамического конденсатора?

Керамические конденсаторы обычно имеют трехзначное значение для своих значений, например 102, 103 и 101, и значения указаны в пикофарадах.C Пико Фарад. Цифра 104 означает 10 * 104 пФ = 100000 пФ = 100 нФ = 0,1 мкФ, если ABC равно 104. Первые две цифры напечатанного кода соответствуют первым двум цифрам номинала конденсатора, а третья цифра указывает количество нулей, которые должны быть применяется для преобразования емкости конденсатора в Пико Фарад.

Если мы вычисляем в нанофараде для значений, оканчивающихся на 4, то считывание становится простым, например, 104 — это 100 нФ.

Если мы вычисляем в нанофараде для значений, оканчивающихся на 3, то считывание становится простым, как 103 — это 10 нФ.

Некоторые керамические конденсаторы поляризованы, то есть имеют как положительные, так и отрицательные клеммы. Конденсатор можно определить по его допуску в дополнение к значению емкости. Существует множество схем маркировки допусков, из которых наиболее распространены один и два алфавита. Вам не нужно вспоминать их, если вы не имеете дело с точной схемой.

В этой короткой статье мы рассмотрели только керамические конденсаторы в цепях постоянного тока (DC) с напряжением от 12 В до почти нуля.Эта коллекция знакома любителям. Также полезно ознакомиться со схемой маркировки допусков в профессиональных целях.

Ⅸ Как проверить керамический дисковый конденсатор

Керамические дисковые конденсаторы — это блоки, используемые в компьютерной промышленности для управления напряжением для различных диэлектрических функций. Керамические слои рассеивают тепло, выделяемое высоким напряжением, а также защищают окружающую среду — как внутреннюю, так и внешнюю — от повреждений. Объемный КПД этих конденсаторов обратно пропорционален стабильности и точности, что затрудняет тестирование.

Шаг 1

Керамические конденсаторы

необходимо испытать, так как они закорочат при воздействии высокого напряжения. В этом случае ваш монитор может мигать или погаснуть. Эту проблему можно решить, удалив все керамические конденсаторы. С другой стороны, керамические конденсаторы можно проверить, если у вас есть подходящие инструменты.

Шаг 2

Для измерения керамического конденсатора используйте беспроводной мультиметр. Конденсатор исправно работает при постоянном напряжении.Однако вы не сможете точно рассчитать его, если выход омметра и цифровая емкость не соответствуют напряжению конденсатора, поэтому второй вариант предпочтительнее.

Шаг 3

Для определения места короткого замыкания или оценки случаев, когда оптические измерители емкости не дают сокращенных показаний, используйте аналоговый тестер изоляции. Чтобы получить выходное напряжение 12 В, установите аналоговый измеритель на 10 кОм. Эта фаза необходима для испытания керамического конденсатора.Вы также можете использовать оба метода для повышения точности измерения, если хотите прекратить извлекать конденсатор и проверить его на борту.

Связанная рекомендация: Как проверить пусковой конденсатор?

Как разрядить конденсатор?

Ⅹ FAQ

1. Что такое керамический конденсатор?

Тип конденсатора с фиксированным значением, в котором керамический материал внутри конденсатора действует как диэлектрик, — это керамический конденсатор.Этот конденсатор состоит из большего количества чередующихся слоев с керамикой, а также металлического слоя, который действует как электрод. Состав этого керамического материала в этом конденсаторе говорит об электрическом поведении и его применении. Мы можем определить керамический конденсатор как Конденсатор с фиксированным значением, в котором керамический материал действует как диэлектрик.

2. В чем преимущества керамических конденсаторов?

Ниже приведены преимущества керамических конденсаторов:

Себестоимость меньше
Выставлено высокочастотное исполнение
Стабильность конденсатора зависит от керамического диэлектрика

3.Каков диапазон емкости керамического конденсатора?

Типичный диапазон емкости керамического конденсатора составляет от 10 пФ до 0,1 мкФ.

4. Можно ли заменить все электролитические конденсаторы на керамические?

Если вам удастся найти керамические конденсаторы подходящего номинала, вы, безусловно, сможете это сделать. Керамические конденсаторы более стабильны, имеют более длительный срок службы, имеют более высокое номинальное напряжение и не поляризованы. Будьте готовы обнаружить, что разница в размерах будет существенной.

5. В чем разница между электролитическими, танталовыми и керамическими конденсаторами?

Керамические конденсаторы не имеют полярности, их выводы можно менять местами. Они подходят как для переменного, так и для постоянного тока. В их работе нет никаких химических реакций. У них меньшая емкость для того же заданного размера.

Электролитические конденсаторы имеют полярность (т. Е. Имеют фиксированные положительный и отрицательный полюсы), подходят только для постоянного тока.Химическая реакция включает образование оксида алюминия на электроде. (Состоит из алюминиевых электродов в растворе бората аммония). Более высокая емкость.

Танталовый электролитический конденсатор, член семейства электролитических конденсаторов, представляет собой поляризованный конденсатор, анодный электрод (+) которого изготовлен из тантала, на котором сформирован очень тонкий изолирующий оксидный слой, который действует как диэлектрик конденсатора. Твердый или жидкий электролит, покрывающий поверхность оксидного слоя, служит вторым электродом (катодом) (-) конденсатора.

6. Какова постоянная времени разряда конденсаторов (рисунок 1)?

цифра 1

Эквивалентное сопротивление:

=> постоянная времени: T = R * C = 2000 * 1 × 10∧-6 = 2 × 10∧-3s = 2 мс

7. Как определить номинал керамического конденсатора?

Первые две цифры, в данном случае 10, дают нам первую часть значения.Третья цифра указывает количество дополнительных нулей, в данном случае 3 дополнительных нуля. Таким образом, значение равно 10 с 3 дополнительными нулями или 10 000. Коды керамических дисковых конденсаторов всегда измеряются в пикофарадах или пФ.

8. Как определить, что керамический конденсатор плохой?

С помощью мультиметра снимите напряжение на выводах конденсатора. Напряжение должно быть около 9 вольт. Напряжение будет быстро уменьшаться до 0 В, потому что конденсатор разряжается через мультиметр.Если конденсатор не сохраняет это напряжение, он неисправен и его следует заменить.

9. Износятся ли керамические конденсаторы со временем?

Среди керамических конденсаторов емкость, особенно конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью (характеристики B / X5R, R / X7R), со временем уменьшается. … Когда конденсатор остывает ниже точки Кюри, старение начинается снова.

10. Как определить положительный и отрицательный полюсы керамического конденсатора?

Обычно керамический конденсатор не имеет положительных и отрицательных полюсов, а емкость обычно мала.Он часто используется для фильтрации источника сигнала, а полярность — это временное явление. Это своего рода неполярный электролитический конденсатор, поэтому он не является полярным.

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производителей	Категория	Описание
Производитель.Номер детали: 5225395-1	Сравнить: Текущая часть	Производитель: TE Connectivity	Категория: РЧ / Коаксиальные соединители	Описание: Conn BNC PL от 0 Гц до 4 Гц 50 Ом Crimp ST Cable Mount Gold
Производитель.Номер детали: 225395-1	Сравнить: 5225395-1 VS 225395-1	Производитель: TE Connectivity	Категория: РЧ / Коаксиальные соединители	Описание: Прямой 50 Ом, серия BNC RG-58 58A 58B 58C Штекерный штыревой разъем
Производитель.Номер детали: 5225395-3	Сравнить: 5225395-1 VS 5225395-3	Производитель: TE Connectivity	Категория: РЧ / Коаксиальные соединители	Описание: Conn BNC PL от 0 Гц до 4 Гц 50 Ом Crimp ST Cable Mount Gold
Производитель.Номер детали: 31-320	Сравнить: 5225395-1 VS 31-320	Производители: Амфенол	Категория: РЧ / Коаксиальные соединители	Описание: Conn BNC PL от 0 Гц до 4 Гц 50 Ом Crimp ST Cable Mount Gold

Заказ и качество

Изображение

Mfr.Часть #

Компания

Описание

Пакет

PDF

Кол-во

Стоимость (долл. США)

AD587KNZ

Компания: Analog Devices Inc.

Корпус: 8-DIP (0,300 дюйма, 7,62 мм)

Лист данных

На складе: 33
Запрос

Цена:

Запрос

AD8055ARZ-REEL7

Компания: Analog Devices Inc.

Корпус: 8-SOIC (0,154 дюйма, ширина 3,90 мм)

Лист данных

На складе: Под заказ
Запрос

Цена:

Запрос

AD8479ARZ-RL

Компания: Analog Devices Inc.

Корпус: 8-SOIC (0,154 дюйма, ширина 3,90 мм)

Лист данных

На складе: Под заказ
Запрос

Цена:

Запрос

AD8676ARMZ-БАРАБАН

Компания: Analog Devices Inc.

Упаковка: 8-TSSOP, 8-MSOP (0,118 дюйма, ширина 3,00 мм)

Лист данных

На складе: Под заказ
Запрос

Цена:

Запрос

ADG451BRUZ

Компания: Analog Devices Inc.

Упаковка: 16-TSSOP (0,173 дюйма, ширина 4,40 мм)

Лист данных

На складе: 671
Запрос

Цена:

1+:	$ 6.07000
10+:	$ 5,48300
25+:	$ 5.22760
100+:	$ 4.33500
250+:	$ 3.95252
500+:	$ 3.69 750

Запрос

ADG508AKNZ

Компания: Analog Devices Inc.

Корпус: 16-DIP (0,300 дюйма, 7,62 мм)

Лист данных

На складе: 128
Запрос

Цена:

1+:	$ 7.09000
10+:	$ 6.40700
25+:	$ 6.10920
100+:	$ 5,06600
250+:	$ 4.61900
500+:	$ 4.32100

Запрос

ADM1185ARMZ-1REEL7

Компания: Analog Devices Inc.

Упаковка: 10-TFSOP, 10-MSOP (0,118 дюйма, ширина 3,00 мм)

Лист данных

На складе: 1000
Запрос

Цена:

Запрос

ADM3202ARNZ

Компания: Analog Devices Inc.

Корпус: 16-SOIC (0,154 дюйма, ширина 3,90 мм)

Лист данных

На складе: 236
Запрос

Цена:

1+:	$ 2.80000
10+:	$ 2.5 1800
25+:	$ 2.37520
100+:	1,
250+:	$ 1.66252
500+:	$ 1.6 1500
1000+:	$ 1.37750

Запрос

Керамический конденсатор

| Строительство; Характеристики; 2 Важные типы и применение

Вопросы для обсуждения

Определение и обзор
Конструкция и стили керамических конденсаторов
Многослойные керамические конденсаторы
Керамические силовые конденсаторы 24 900 Характеристики

Определение и обзор

Конденсатор

Конденсатор — это пассивное электрическое устройство, которое накапливает электрическую энергию в электрическом поле.Это двухконтактное устройство.

Керамический конденсатор

Керамический конденсатор — это своего рода конденсатор , в котором керамический порошок используется в качестве диэлектрического материала.

Керамические конденсаторы имеют фиксированное значение. Он состоит из более чем двух чередующихся керамических слоев и металлического слоя, который действует как электрод конденсатора. Состав конденсатора отражает его электрическое поведение, и, следовательно, они имеют разные применения.Есть два типа керамических конденсаторов.

Керамический конденсатор типа 1:

Эти конденсаторы обеспечивают более высокую стабильность и более низкие потери для приложений в резонансных цепях.

Керамический конденсатор типа 2:

Эти конденсаторы обеспечивают более высокий объемный КПД для буферных, байпасных и соединительных приложений.

Многослойные керамические конденсаторы — наиболее часто используемые конденсаторы в электронных устройствах. Вот почему это также самый производимый конденсатор (больше, чем любой конденсатор).Ассортимент продукции составляет около одного триллиона единиц в год!

Знайте о типах конденсаторов и их применении! Нажмите, чтобы продолжить!

Конструкция и стили керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы состоят из смеси превосходных гранул параэлектрических материалов, точно смешанных с другими типами материалов для достижения желаемых характеристик. Для смешивания также можно использовать измельченные гранулы сегнетоэлектрических материалов.Керамику отделяют от смешивания и спекают при высоких температурах.

Керамический конденсатор, являясь одним из самых популярных типов конденсаторов, имеет различные стили и формы. Некоторые из них обсуждаются ниже.

Многослойный керамический чип-конденсатор (MLCC): Он имеет прямоугольную форму и используется для поверхностного монтажа.
Керамический дисковый конденсатор (CDC): Однослойный диск покрыт смолой. Он имеет сквозные выводы.
Проходной керамический конденсатор (FCC): Это трубчатый конденсатор, внутренняя металлизация которого контактирует со свинцом, а внешняя металлизация — для солдатской защиты.Используется как шунтирующий конденсатор в высокочастотных цепях.
Керамический силовой конденсатор (CPC): Керамический конденсатор этого типа имеет керамический корпус большего размера и специально разработан для приложений высокого напряжения.

Многослойный керамический конденсатор (MLCC) Многослойный керамический конденсатор (MLCC), внутренняя структура конденсатора MLCC — 1. Диэлектрическая керамика
2. Внешний керамический слой
3. Электрод
4. Контактная поверхность, Источник изображения — Elcap, Jens Both, SVG-версия: Hk kng, MLCC-Structure-Details, CC BY-SA 3.0

Конструкция MLCC:

Он состоит из отдельных конденсаторов, размещенных соответственно один за другим через контактные поверхности. Первичный материал, необходимый для создания каждого MLCC, — это измельченные гранулы параэлектрических материалов, которые дополнительно модифицируются путем добавления некоторых заранее определенных добавок. Как упоминалось ранее, для этой цели также могут использоваться сегнетоэлектрические материалы. Теперь все эти порошковые материалы смешиваются поровну. Производитель определяет состав смеси и размер частиц.

Используется тонкая керамическая пленка из пылевой суспензии с подходящей папкой с вкладными листами. Затем фольгу нарезают металлической пастой на листы одинакового размера. Эти листы будут электродами для конденсатора. В дальнейшем автоматизированном процессе листы хранятся один за другим в необходимом количестве слоев. Они также укрепляются за счет давления. Величина емкости также определяется относительной диэлектрической проницаемостью, размером и количеством слоев.

После резки смесь выгорает из уложенных слоев.Теперь процесс спекания происходит при температуре от 1200 до 1450 градусов Цельсия. Он создает окончательную и основную кристаллическую структуру. Горение формирует желаемые диэлектрические свойства. После обжига производится очистка и металлизация обеих поверхностей. В процессе металлизации концы и внутренний электрод соединяются параллельно. Конденсатор также вводится с выводами в процессе металлизации.

MLCC Миниатюризация:

Формула для емкости конденсатора MLCC основана на методике конденсатора с параллельными пластинами, который имеет несколько слоев.Это дается следующим образом.

C = (ε. N. A) / d

Здесь ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала. Стенд для площади поверхности электрода, n — количество слоев, d — расстояние между электродами.

Более значительное значение «А», то есть большая площадь поверхности электрода и более тонкий диэлектрик, в конечном итоге увеличивают значение емкости конденсатора MLCC. Материал с более высокой диэлектрической проницаемостью делает то же самое для конденсатора MLCC.

Эпоха цифровизации повысила потребность в миниатюризации.Миниатюризация MLCC предполагает уменьшение толщины диэлектрика и одновременное увеличение количества слоев. Нет необходимости говорить, но этот процесс требует огромных усилий и большого опыта.

В 1995 году минимально возможное значение толщины диэлектрического слоя составляло почти четыре микрометра. С течением времени толщина постепенно уменьшается с развитием технологий. К 2005 году измеренная толщина составила около 1 микрометра. И пять лет спустя согласованность была измерена как 0.5 микрометров.

Уменьшение размера этих конденсаторов достигается за счет уменьшения размера зерна мощности и уменьшения толщины слоев. Технологический прогресс помог производителю более точно контролировать процесс. Вот почему складывается большее количество слоев.

Что такое керамические силовые конденсаторы?

Керамические силовые конденсаторы

Керамические конденсаторы, используемые в приложениях очень высокой мощности или высокого напряжения, известны как керамические силовые конденсаторы.

Материалы, используемые для изготовления керамического силового конденсатора, такие же, как и материалы, используемые для изготовления небольших керамических конденсаторов. Этот тип находит применение в высоковольтных энергосистемах, электрических трансформаторах и различных электрических установках.

Ранее часть изменения мощности удерживалась отдельно электрическими компонентами. Теперь различие между «электронным» и «электрическим» становится менее заметным. Раньше граница между электрикой и электроникой находилась примерно на уровне реактивной мощности 200 вольт-ампер.Современная электроника может справиться с избыточной энергией.

Обычно силовые керамические конденсаторы изготавливаются на более высокую мощность, чем 200 вольт-ампер. Керамические силовые конденсаторы отличаются большим разнообразием стилей. Хорошая пластичность необработанного керамического материала и более высокая диэлектрическая прочность керамики открывают путь для многих применений и объясняют разнообразие. Эти силовые конденсаторы уже десятилетиями используются на рынке.

Производство зависит от требований, так как требование высокой стабильности и низких потерь приводит к производству силовых конденсаторов класса 1.Точно так же условие высокого объемного КПД приводит к производству керамических силовых конденсаторов класса 2. Конденсаторы класса 1 обычно используются для резонансных цепей, тогда как типы конденсаторов класса 2 используются в качестве выключателей, линий распределения питания и источников питания высокого напряжения.

Размер силовых конденсаторов может быть значительным. Работа внутри мощного приложения может привести к сильному нагреву. Вот почему некоторые особые типы керамических силовых конденсаторов имеют средства водяного охлаждения.

Электрические характеристики

Последовательная эквивалентная схема

На схеме ниже указана модель.

Кл — емкость конденсатора; RESR — эквивалентное последовательное сопротивление, учитывающее все омические потери. LESL — это эквивалентная последовательная индуктивность, рассматриваемая как собственная индуктивность конденсатора. Bleak — это сопротивление утечке.

Емкость, стандартные значения и допуски

Допустимое отклонение в процентах от номинального значения емкости известно как допуск конденсатора.В конкретных приложениях можно определить необходимое значение емкости.

Импеданс

Стандартный конденсатор считается компонентом хранения электроэнергии. Иногда его используют как резистивный элемент в цепи переменного тока. Электролитический конденсатор используется в качестве разделительного конденсатора. Он блокирует постоянную составляющую сигнала с помощью диэлектрического материала.

ESR, коэффициент рассеяния, коэффициент качества

Керамические силовые конденсаторы несут омические потери переменного тока.Потери постоянного тока известны как «ток утечки» и пренебрежимо малы для конкретных целей переменного тока. Омические потери переменного тока имеют нелинейный характер и зависят от частоты, влажности и температуры. За потерями стоят два физических условия.

Потери в линии возникают из-за внутреннего сопротивления линии питания. На это также влияет сопротивление соединения электрод-контакт.
Диэлектрические потери возникают из-за диэлектрической поляризации.

ESR или эквивалентное последовательное сопротивление определяется как сумма полных резистивных потерь конденсатора.Это также можно определить как коэффициент рассеяния (DF, tan δ) или как коэффициент качества (Q) в зависимости от требований.

Коэффициент рассеяния обычно используется для определения конденсаторов класса 2. Он определяется как тангенциальное значение реактивного сопротивления (X _c — X _L).

Его представляет следующая формула.

tan δ = ESR * ωC

В отличие от конденсаторов класса 2, для конденсаторов класса 1 в спецификации используется коэффициент качества (Q).