Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Какие бывают конденсаторы? Типы конденсаторов, их характеристики (8 фото). Виды конденсаторов, их классификация

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

Электрические параметры конденсаторов

Основные характеристики и единицы их измерения приведены в таблице

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

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


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

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

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


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

Конструктивные исполнения конденсаторов

Конденсаторы, емкость которых не может изменяться, называются

конденсаторами постоянной емкости .

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

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


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


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

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика

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

В зависимости от материала диэлектрика между обкладками выпускаются конденсаторы:

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


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

Условные обозначения конденсаторов

Подстроечный конденсатор
Электролитический конденсатор
Два конденсатора в общей обкладкой в одном корпусе


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.

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.

Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.

Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.

Начнём с простого
Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.

Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости ε r использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.

Алюминиевые электролитические

Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.

На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.

У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.

Танталовые электролитические


Танталовый конденсатор поверхностного размещения

Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.

Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.

В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за состоянием отказа, бывает, что они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.

Полимерные плёнки
Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.

Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.

Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.

Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.

В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

Керамика

История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.

Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.

C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.

X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.

Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.

Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.

Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.

Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через

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.

Виды конденсаторов – какие типы конденсаторов существуют?

Конденсаторы очень широко применяются в электронных, радиотехнических устройствах и приборах. Они по количеству и ёмкости в электронных схемах может различаться, но они есть практически везде. Столь широкое использование приборов объясняется тем, что в схемах такие устройства могут выполнять различные функции и задачи.

В первую очередь, конденсаторы используются в фильтрах различных стабилизаторов и выпрямителей напряжения, кроме того, с их помощью осуществляется передача сигнала между каскадами, работают высокочастотные и низкочастотные фильтры, подбирается частота колебаний и интервалы выдержки времени на разных генераторах. Чтобы лучше разобраться в особенностях и применении таких устройств, следует подробно разобрать существующие типы и характеристики конденсаторов.

Характеристики и параметры

Исчерпывающую информацию о типе и технических характеристиках конденсатора любой пользователь может получить на корпусе устройства, где также иногда указывается производитель прибора и дата его изготовления.

Важнейшим параметром любого конденсатора является его номинальная ёмкость. Правила обозначения номиналов ёмкости описываются в действующих нормативах ГОСТа. Согласно положениям ГОСТа, номинальная ёмкость конденсаторов до 9999 пФ обозначается на схемах без указания единицы измерения. Ёмкость устройств номиналом более 9999 пФ и до 9999 мкФ обозначается на схемах с указанием единицы измерения. Следующая характеристика, указываемая на корпусе устройства – допустимое отклонение от номинальных значений.

Второй по важности величиной конденсатора является его номинальное напряжение. Они могут быть предназначены для работы в сетях с разным напряжением: от 5 до 1000 В и более. Специалисты рекомендуют выбирать устройства с запасом по номинальному напряжению. Использование устройств низкого номинала может приводить к возникновению пробоев диэлектрика и выходу из строя приборов.

Остальные параметры считаются дополнительными и не всегда важными, потому на корпусах некоторых устройств описание может ограничиваться ёмкостью и номинальным напряжением. Если дополнительные технические характеристики указаны, то на корпусе можно найти также рабочую температуру устройства, рабочий номинальный ток и другие данные.

Следует учитывать также, что представленные сегодня на рынке конденсаторы могут быть трехфазными и однофазными, предназначенными для внешней или внутренней установки.

Какие типы конденсаторов бывают?

Существуют различные варианты классификации конденсаторов, используемых в электронных схемах. Чаще всего такие устройства разделяют на типы по виду используемого в них диэлектрика. По особенностям диэлектрика можно выделить следующие типы:

  • с жидкими диэлектриками.
  • вакуумные, в которых отсутствует диэлектрик.
  • с твердым органическим диэлектриком.
  • с газовым диэлектриком.
  • электролитические или оксид-полупроводниковые с электрлитом или оксидным металлическим слоем.
  • с твердым неорганическим диэлектриком.

Второй вариант классификации – по вероятности колебания величины ёмкости. По этой характеристике можно выделить следующие устройства:

  • Переменные – которые могут менять ёмкость из-за воздействия напряжения или температурных условий.
  • Постоянные – величина ёмкости не изменяется на протяжении срока службы.
  • Подстроечные – с изменяемой ёмкостью, используемые для периодической или разовой подстройки схем.

По сфере эксплуатации все конденсаторы разделяются на следующие типы:

  • Низковольтные, используемые в сетях с малым напряжением.
  • Высоковольтные, применяемые в сетях высокого напряжения.
  • Импульсные – способные выделять краткосрочный импульс.
  • Пусковые – для стартового запуска электрического мотора.
  • Помехоподавляющие.

Существуют и другие классы по сферам применения, но на практике они встречаются крайне редко.

В таблице ниже представлены наиболее распространенные конденсаторы и их обозначения на схемах.

 

Следующая статья будет про соединение 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

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%.

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) .

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.

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.

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.


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.

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
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
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

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.

классификация по характеристикам и функциональному назначению

Конденсаторы являются одним из важнейших пассивных компонентов в электронике. В простейшем случае представляет собой две металлические обкладки, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого многократно меньше линейных размеров. Назначение – накопление заряда и энергии электрического поля.

Разнообразные конденсаторы

История

Прототипом первого конденсатора была «лейденская банка», изобретенная в 1745 г. Это была стеклянная банка, в которой обкладками были тонкие листы оловянной фольги, наклеенные на внутренние и внешние стороны стенок. В качестве внешней обкладки могли выступать руки экспериментатора, а в качестве внутренней – жидкость.

Лейденская банка

Обратите внимание! Первый удар током при разряде конденсатора был получен при испытании лейденской банки с ладонями вместо внешней обкладки.

Конструкция конденсатора

Конденсатор представляет собой два проводящих электрода (обкладки), разделенных слоем диэлектрика. Толщина изолятора пренебрежимо мала, по сравнению с его линейными размерами. Емкость увеличивается пропорционально площади обкладок и обратно пропорционально толщине диэлектрика.

В элементах высокой емкости для уменьшения габаритов конструкцию «обкладка – диэлектрик – обкладка» сворачивают в рулон или делают многослойной.

Конструкция конденсаторов

Свойства конденсатора

Поскольку в конструкции конденсатора содержится диэлектрик, то при включении его в цепь постоянного напряжения ток идет только в первый момент времени, при зарядке обкладок.

В цепи переменного напряжения происходит циклическая перезарядка, поэтому наблюдается прохождение тока. Его величина определяется реактивным сопротивлением конденсатора, которое равно:

XC=1/(2πfC), где f – частота колебаний.

Таким образом, становится понятным, почему при постоянном напряжении ток отсутствует (частота равняется нулю, а сопротивление стремится к бесконечности).

Обозначение конденсаторов на схемах

На схемах конденсатор изображается в виде символических обкладок двумя параллельными черточками. С небольшими изменениями все типы конденсаторов используют данное обозначение.

Обозначение на схемах

Основные параметры

Главные параметры конденсаторов, которые используются при проектировании и ремонте устройств радиоэлектроники, – это емкость и номинальное напряжение. Кроме этого, существует еще несколько дополнительных параметров, которые могут влиять на элементы схемы. Конденсаторы имеют следующие основные характеристики.

Ёмкость

Это самый основной параметр, который характеризует накопление электрического заряда. Расчет значения производится по различным формулам, в зависимости от конструкционных особенностей: плоский, цилиндрический или круглый конденсатор. На практике большая их часть выпускается как разновидности плоского. Емкость современных устройств варьируется от единиц пикофарад до десятков тысяч микрофарад и даже единиц фарад.

Удельная ёмкость

Этот относительный параметр привязывает габариты к величине емкости. Таким образом, чем выше удельная емкость, тем меньше габариты конструкции, однако при этом может упасть электрическая прочность (рабочее напряжение).

Плотность энергии

Данный параметр важен при использовании конденсаторов в качестве накопителей энергии, определяет величину энергии на единицу массы или объема элемента.

Номинальное напряжение

Значение напряжения, при котором сохраняются рабочие параметры в течение срока службы, называется номинальным. Рабочее напряжение должно быть меньше номинального.

Важно! Превышение номинального напряжения чревато выходом элемента из строя. Электролитический конденсатор при этом может разрушиться со взрывом. Вопреки распространенному мнению, элемент, включенный в цепь с напряжением, в несколько раз меньше номинального, сохраняет все остальные параметры.

Полярность

Такие виды конденсаторов, как электролитические, зачастую требуют включения в цепь с соблюдением полярности. Поскольку такие элементы используются, в основном, как накопители или фильтры, это не составляет затруднений. Несоблюдение полярности приводит к:

  • несоответствию емкости;
  • повреждению.

Маркировка обязательно содержит информацию о полярности подключения.

Опасность разрушения (взрыва)

Разрушение со взрывом характерно для электролитических конденсаторов. Причиной взрыва является нагрев, который возникает из-за:

  • несоблюдения полярности;
  • расположения рядом с источниками тепла;
  • старения (увеличения утечки и повышения эквивалентного сопротивления).

Для уменьшения последствий разрушения на корпусе в торце ставят предохранительный клапан или формируют насечки на крышке. Такая конструкция гарантирует, что при резком увеличении давления внутри корпуса скопившиеся газы и электролит выделяются через клапан или разрушенную по насечкам крышку. Таким образом, предотвращается взрыв, при котором обкладки и электролит разбрасываются по большой площади и вызывают замыкание элементов плат. Охлаждение устройства снижает вероятность разрушения.

Последствия разрушения

Паразитные параметры

Отдельные виды параметров являются паразитными, которые стараются снизить при конструировании и изготовлении. Их описание приведено ниже.

Эквивалентная схема

Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки Rd и саморазряд

Данный параметр зависит от свойств диэлектрика и материала корпуса. Он показывает, насколько уменьшается заряд с течением времени у элемента, не включенного во внешнюю цепь. Утечка происходит в результате неидеальности диэлектрика и по его поверхности.

Для некоторых конденсаторов в характеристиках указывается постоянная времени Т, которая показывает время, в течении которого напряжение на обкладках уменьшится в е (2.71) раз. Численно постоянная времени равняется произведению сопротивления утечки на емкость.

Эквивалентное последовательное сопротивление (Rs)

Эквивалентное последовательное сопротивление ЭПС (в англоязычной литературе ERS) слагается из сопротивления материала обкладок и выводов. К нему также может добавляться поверхностная утечка диэлектрика.

По своей сути, ЭПС представляет собой сопротивление, соединенное последовательно с идеальным конденсатором. Такая цепь в некоторых случаях может влиять на фазочастотные характеристики. ЭПС обязательно должно учитываться при проектировании импульсных источников питания и контуров авторегулирования.

Электролитические конденсаторы имеют особенность, когда из-за наличия внутри паров электролита, воздействующих на выводы, величина ЭПС со временем увеличивается.

Эквивалентная последовательная индуктивность (Li)

Поскольку выводы обкладок и сами обкладки металлические, то они имеют некоторую индуктивность. Таким образом, конденсатор представляет собой резонансный контур, что может оказать влияние на работу схемы в определенном диапазоне частот. Наименьшую индуктивность имеют СМД компоненты ввиду отсутствия у них проволочных выводов.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Отношение активной мощности, передаваемой через конденсатор, к реактивной, называется тангенсом угла диэлектрических потерь. Данная величина зависит от потерь в диэлектрике и вызывает сдвиг фазы между напряжением на обкладке и током. Тангенс угла потерь важен при работе на высоких частотах.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ означает изменение емкости при колебаниях температуры. ТКЕ может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от того, как ведет себя емкость при изменениях температуры.

Для фильтрующих и резонансных цепей для компенсации температурного дрейфа в одной цепи используют элементы с разным ТКЕ, поэтому многие производители группируют выпускаемые элементы по величине и знаку коэффициента.

Диэлектрическая абсорбция

Данный эффект еще называют эффектом памяти. Проявляется он в том, что при разряде конденсатора через низкоомную нагрузку через некоторое время на обкладках возникает небольшое напряжение.

Величина диэлектрической абсорбции зависит от материалов, из которых изготовлен элемент. Она минимальна для тефлона и полистирола и максимальна для танталовых конденсаторов. Важно учитывать эффект при работе с прецизионными устройствами, особенно интегрирующими и дифференцирующими цепями.

Паразитный пьезоэффект

Так называемый «микрофонный эффект» выражается в том, что при воздействии механических нагрузок, в том числе акустических колебаний, керамический диэлектрик в некоторых типах устройств проявляет свойства пьезоэлектрика и начинает генерировать помехи.

Самовосстановление

Свойством самовосстановления после электрического пробоя обладают электролитические бумажные и пленочные конденсаторы. Такие типы конденсаторов и их разновидности нашли применение в цепях, обеспечивающих запуск электродвигателей, в особенности, если трехфазный асинхронный электродвигатель включается в однофазную сеть. Свойство восстановления широко используется в силовой технике.

Виды конденсаторов

Классификация конденсаторов производится по технологии изготовления и материалу диэлектрика и обкладок. Чтобы полностью классифицировать, какие бывают конденсаторы, требуется большой объем информации. Наибольшее распространение получили такие устройства.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

Бумажные состоят из двух алюминиевых лент, разделенных полосой из конденсаторной бумаги. В металлопленочных вместо алюминиевых лент используется способ напыления металла непосредственно на бумагу. Такие конденсаторы могут восстанавливать характеристики после электрического пробоя.

Распространенная бумажная конструкция

Электролитические конденсаторы

Состоят из металлического анода, у которого оксидный слой на поверхности выполняет роль диэлектрика. Вторая обкладка представлена жидким электролитом. Ввиду того, что слой окиси очень тонкий, емкость таких конструкций может достигать больших величин. Ценой этому следует низкое рабочее напряжение и требование соблюдения полярности.

Электролитические конденсаторы

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Это основной тип электролитических конденсаторов. Отличаются большой погрешностью емкости и низкой стойкостью к повышению температуры.

Танталовые электролитические конденсаторы

Разновидность электролитического, где в качестве анода используется спеченный танталовый порошок. Благодаря развитой поверхности анода, эквивалентная площадь обкладки получается очень большой. Используются в импульсных цепях.

Полимерные конденсаторы

Специальный проводящий органический полимер в таких устройствах используется в качестве замены электролита. Твердотельные электролитические конденсаторы имеют большой срок службы и не взрывоопасны.

Пленочные конденсаторы

В пленочных конструкциях диэлектриком выступают тонкие пленки полистирола, стироплекса, лавсана или фторопласта. Отличаются высокой стабильностью, низкими потерями, поэтому широко используются в высокочастотных устройствах.

Конденсаторы керамические

В данном случае диэлектриком служит керамика или стекло с напыленным слоем металла.

Керамические конденсаторы

Конденсаторы с воздушным диэлектриком

Конструкции низкой емкости, в основном с изменяемой емкостью (переменные) для плавной регулировки частотных характеристик схемы.

Маркировка конденсаторов

Маркировка отличается у различных производителей. В изделиях, производимых в СССР и постсоветских республиках, в маркировке обязательно присутствуют следующие данные:

  • Буквенно-цифровое обозначение, характеризующее тип и технологию изготовления;
  • Значение емкости и погрешность изготовления;
  • Номинальное напряжение;
  • ТКЕ;
  • Дата изготовления.

Для импортных изделий обязательно только обозначение емкости. Остальные параметры наносятся по усмотрению производителя.

Пример маркировки

Невозможно в ограниченном объеме подробно описать все существующие виды конденсаторов. Тем более что их конструкция постоянно совершенствуется, приходят новые технологии, которые позволяют снизить стоимость с одновременным улучшением характеристик.

Видео

Типы конденсаторов, теория и примеры

Определение и типы конденсаторов

Причем проводники (обкладки конденсатора) имеют такую форму и расположены так, по отношению друг к другу, что поле, создаваемое данной системой, в основном расположено во внутренней области пространства конденсатора. У реального конденсатора обкладки не являются полностью замкнутыми, однако, следует отметить, что приближение к идеальной картине довольно большое. На практике независимости внутреннего поля между обкладками конденсатора от внешних полей достигают тем, что пластины конденсатора располагают на очень малом расстоянии. В таком случае заряды находятся на внутренних поверхностях обкладок.

Основное назначение конденсатора состоит в накоплении электрического заряда. Способность конденсатора накапливать заряд связана с основной характеристикой конденсатора электроемкостью (C). Электрическая емкость конденсатора – это взаимная емкость принадлежащих ему обкладок:

   

q – величина заряда на обкладке; – разность потенциалов между обкладками. Емкость конденсатора зависит от размеров и устройства конденсатора.

Подходы к классификации конденсаторов могут быть разными. Выделяют, например:

  1. Конденсаторы имеющие постоянную или переменную емкость, подстроечные конденсаторы.
  2. Тип диэлектрика, заполняющий пространство между обкладками конденсатора, может влиять на то, к какому типу отнесут тот или иной конденсатор. (Электролит – электролитический конденсатор (см. раздел «Электролитический конденсатор»), воздух – воздушный конденсатор, тефлон – тефлоновый конденсатор и т.д).
  3. Керамические (подробно о керамических конденсаторах см. раздел «Керамические конденсаторы»), пластиковые, металлические конденсаторы в зависимости от материала, который применяется в изготовлении корпуса конденсатора
  4. Плоские, цилиндрические, шаровые (сферические) конденсаторы в соответствии с геометрией (строением) конденсатора.

Кроме этого конденсаторы можно разделить по их предназначению (см., например раздел «Пусковой конденсатор»), способу монтажа (для печатного, навесного, поверхностного монтажа; с защелкивающимися выводами; выводами под винт), принципам защиты от внешних воздействий (с защитой и без нее; изолированные и неизолированные; уплотненные и герметизированные).

Типы конденсаторов в разделе общая физика

В задачах по общей физике рассматривают обычно три типа конденсаторов: плоские, цилиндрические и сферические. Кроме того могут варьироваться типы диэлектрика между обкладками.

Для расчета емкости плоского конденсатора применяют формулу:

   

где – электрическая постоянная; S – площадь каждой (или наименьшей) пластины; d – расстояние между пластинами.

Емкость плоского конденсатора, содержащего N слоев диэлектрика (толщина i-го слоя равна , диэлектрическая проницаемость i-го слоя , определяется как:

   

Электрическая емкость цилиндрического конденсатора вычисляют как:

   

где l – высота цилиндров; – радиус внешней обкладки; – радиус внутренней обкладки.

Емкость сферического (шарового) конденсатора находят по формуле:

   

где – радиусы обкладок конденсатора.

Примеры решения задач

Конденсаторы: особенности применения и классификация

Электрические конденсаторы — это двухвыводные компоненты, которые используются для фильтрации и хранения энергии, подавления импульсов в сети и решения множества других задач. Самые простые разновидности состоят из параллельных пластин, разделенных между собой изоляцией (диэлектриком). Конденсаторы хранят электрические заряды, а их емкость измеряется в Фарадах (Ф).

Компоненты могут быть полярными и неполярными. В первую группу входят практически все разновидности электролитических и танталовых конденсаторов, которые подключаются с учетом полярности напряжения. Следовательно, если перепутать «+» и «–», произойдет замыкание. Неполярные представлены керамическими, слюдяными и пленочными модификациями. Они способны функционировать при любой полярности, что делает их оптимальным решением для использования в цепях переменного тока.

Виды конденсаторов

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие типы конденсаторов:

Алюминиевые электролитические. Это полярные компоненты, которые подходят только для цепей постоянного напряжения. Могут обладать высокой номинальной емкостью, однако отклонения от номинальных значений могут доходить до 20 % и более.

Керамические. Могут быть многослойными (MLCC) и дисковыми. Первые считаются наиболее популярными и широко используются в электронных устройствах, так как имеют высокую стабильность и малый уровень потерь. Кроме того, характеризуются минимальным сопротивлением и номинальной погрешностью. Высокая удельная емкость обеспечивает компактность и простоту установки даже на печатных платах.

Танталовые конденсаторы. Это высокополяризационные компоненты, поэтому при их использовании следует проявлять осторожность, поскольку возможны частые отказы при повышении напряжения. При этом танталовые модели имеют оптимальную емкость и характеризуются временной стабильностью.

Пленочные конденсаторы. Они не полярны, поэтому могут использоваться в цепях переменного напряжения. Имеют малое эквивалентное сопротивление (ESR) и низкую последовательную индуктивность (ESL).

Слюдяные. Это также неполярные конденсаторы, которым характерны малые потери, высокая стабильность и отличные высокочастотные характеристики.

Полимерные твердотельные конденсаторы,, обладающие низким последовательным сопротивлением. Использование твердого диэлектрика делает данные компоненты чрезвычайно устойчивыми к экстремально высоким и низким температурам.

Особенности применения сборок конденсаторов

Конденсаторные сборки (capacitor array) — это группа конденсаторов, которые конструктивно объединены в один корпус. При этом каждый из элементов может подключаться к сети независимо от остальных. Сборки конденсаторов нашли широкое применение при создании мобильной и носимой аппаратуры, материнских плат, радиочастотных модемов. Также они незаменимы при сборке усилителей.

Несмотря на то, что конденсаторы чрезвычайно распространены, выбрать конкретную модель бывает достаточно сложно. Даже если знать емкость и показатели рабочего напряжения, которые требуются для конкретной проектной схемы, у компонентов существуют и другие характеристики (полярность, температурные коэффициенты, стабильность, показатели последовательного эквивалентного сопротивления), что делает каждый конкретный тип пригодным только для определенных решений.

Конденсатор в цепи переменного и постоянного тока: что это такое, виды

Элементная база для конструирования электронных устройств усложняется. Приборы объединяются в интегральные схемы с заданным функционалом и программным управлением. Но в основе разработок — базовые приборы: конденсаторы, резисторы, диоды и транзисторы.

Что такое конденсатор?

Прибор, который накапливает электроэнергию в виде электрических зарядов, называется конденсатором.

Количество электричества или электрический заряд в физике измеряют в кулонах (Кл). Электрическую ёмкость считают в фарадах (Ф).

Уединенный проводник электроёмкостью в 1 фараду — металлический шар с радиусом, равным 13 радиусам Солнца. Поэтому конденсатор включает в себя минимум 2 проводника, которые разделяет диэлектрик. В простых конструкциях прибора — бумага.

Работа конденсатора в цепи постоянного тока осуществляется при включении и выключении питания.Только в переходные моменты меняется потенциал на обкладках.

Конденсатор в цепи переменного тока перезаряжается с частотой, равной частоте напряжения источника питания. В результате непрерывных зарядов и разрядов ток проходит через элемент. Выше частота — быстрее перезаряжается прибор.

Сопротивление цепи с конденсатором зависит от частоты тока. При нулевой частоте постоянного тока величина сопротивления стремится к бесконечности. С увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается.

Где применяются конденсаторы?

Работа электронных, радиотехнических и электрических устройств невозможна без конденсаторов.

В электротехнике прибор используется для сдвига фаз при запуске асинхронных двигателей. Без сдвига фаз трехфазный асинхронный двигатель в переменной однофазной сети не функционирует.

Конденсаторы с ёмкостью в несколько фарад — ионисторы, используются в электромобилях, как источники питания двигателя.

Для понимания, зачем нужен конденсатор, нужно знать, что 10-12% измерительных устройств работают по принципу изменения электрической ёмкости при изменении параметров внешней среды. Реакция ёмкости специальных приборов используется для:

  • регистрации слабых перемещений через увеличение или уменьшение расстояния между обкладками;
  • определения влажности с помощью фиксирования изменений сопротивления диэлектрика;
  • измерения уровня жидкости, которая меняет ёмкость элемента при заполнении.

Трудно представить, как конструируют автоматику и релейную защиту без конденсаторов. Некоторые логики защит учитывают кратность перезаряда прибора.

Ёмкостные элементы используются в схемах устройств мобильной связи, радио и телевизионной техники. Конденсаторы применяют в:

  • усилителях высоких и низких частот;
  • блоках питания;
  • частотных фильтрах;
  • усилителях звука;
  • процессорах и других микросхемах.

Легко найти ответ на вопрос, для чего нужен конденсатор, если посмотреть на электрические схемы электронных устройств.

Принцип работы

В цепи постоянного тока положительные заряды собираются на одной пластине, отрицательные — на другой. За счет взаимного притяжения частицы удерживаются в приборе, а диэлектрик между ними не дает соединиться. Тоньше диэлектрик — крепче связаны заряды.

Конденсатор берет нужное для заполнения ёмкости количество электричества, и ток прекращается.

При постоянном напряжении в цепи элемент удерживает заряд до выключения питания. После чего разряжается через нагрузки в цепи.

Переменный ток через конденсатор движется иначе. Первая ¼ периода колебания — момент заряда прибора. Амплитуда зарядного тока уменьшается по экспоненте, и к концу четверти снижается до нуля. ЭДС в этот момент достигает амплитуды.

Во второй ¼ периода ЭДС падает, и элемент начинает разряжаться. Снижение ЭДС вначале небольшое и ток разряда, соответственно, тоже. Он нарастает по той же экспоненциальной зависимости. К концу периода ЭДС равна нулю, ток — амплитудному значению.

В третьей ¼ периода колебания ЭДС меняет направление, переходит через нуль и увеличивается. Знак заряда на обкладках изменяется на противоположный. Ток уменьшается по величине и сохраняет направление. В этот момент электрический ток опережает по фазе напряжение на 90°.

В катушках индуктивности происходит наоборот: напряжение опережает ток. Это свойство стоит на первом месте при выборе, какие цепи использовать в схеме: RC или RL.

В завершении цикла при последней ¼ колебания ЭДС падает до нуля, а ток достигает амплитудного значения.

«Ёмкость» разряжается и заряжается по 2 раза за период и проводит переменный ток.

Это теоретическое описание процессов. Чтобы понять, как работает элемент в цепи непосредственно в устройстве, рассчитывают индуктивное и емкостное сопротивление цепи, параметры остальных участников, и учитывают влияние внешней среды.

Характеристики и свойства

К параметрам конденсатора, которые используют для создания и ремонта электронных устройств, относят:

  1. Ёмкость — С. Определяет количество заряда, которое удерживает прибор. На корпусе указывается значение номинальной ёмкости. Для создания требуемых значений элементы включают в цепь параллельно или последовательно. Эксплуатационные величины не совпадают с расчетными.
  2. Резонансная частота — fр. Если частота тока больше резонансной, то проявляются индуктивные свойства элемента. Это затрудняет работу. Чтобы обеспечить расчетную мощность в цепи, конденсатор разумно использовать на частотах меньше резонансных значений.
  3. Номинальное напряжение — Uн. Для предупреждения пробоя элемента рабочее напряжение устанавливают меньше номинального. Параметр указывается на корпусе конденсатора.
  4. Полярность. При неверном подключении произойдет пробой и выход из строя.
  5. Электрическое сопротивление изоляции — Rd. Определяет ток утечки прибора. В устройствах детали располагаются близко друг к другу. При высоком токе утечки возможны паразитные связи в цепях. Это приводит к неисправностям. Ток утечки ухудшает емкостные свойства элемента.
  6. Температурный коэффициент — TKE. Значение определяет, как ёмкость прибора меняется при колебаниях температуры среды. Параметр используют, когда разрабатывают устройства для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
  7. Паразитный пьезоэффект. Некоторые типы конденсаторов при деформации создают шумы в устройствах.

Виды конденсаторов

Емкостные элементы классифицируют по типу диэлектрика, применяемого в конструкции.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

Элементы используются в цепях с постоянным или слабо пульсирующим напряжением. Простота конструкции оборачивается пониженной на 10-25% стабильностью характеристик и возросшей величиной потерь.

В бумажных конденсаторах обкладки из алюминиевой фольги разделяет бумага. Сборки скручивают и помещают в корпус в форме цилиндра или прямоугольного параллелепипеда.

Приборы работают при температурах -60…+125°C, с номинальным напряжением у низковольтных приборов до 1600 В, высоковольтных — выше 1600 В и ёмкостью до десятков мкФ.

В металлобумажных приборах вместо фольги на диэлектрическую бумагу наносят тонкий слой металла. Это помогает изготовить элементы меньших размеров. При незначительных пробоях возможно самовосстановление диэлектрика. Металлобумажные элементы уступают бумажным по сопротивлению изоляции.

Электролитические конденсаторы

Конструкция изделий напоминает бумажные. Но при изготовлении электролитических элементов бумагу пропитывают оксидами металлов.

В изделиях с электролитом без бумаги оксид наносится на металлический электрод. У оксидов металлов односторонняя проводимость, что делает прибор полярным.

В некоторых моделях электролитических элементов обкладки изготавливают с канавками, которые увеличивают площадь поверхности электрода. Зазоры в пространстве между пластинами устраняют с помощью заливания электролитом. Это улучшает емкостные свойства изделия.

Большая ёмкость электролитических приборов — сотни мкФ, используется в фильтрах, чтобы сглаживать пульсации напряжения.

Алюминиевые электролитические

В приборах этого типа анодная обкладка делается из алюминиевой фольги. Поверхность покрывают оксидом металла — диэлектриком. Катодная обкладка — твердый или жидкий электролит, который подбирается так, чтобы при работе восстанавливался слой оксида на фольге. Самовосстановление диэлектрика продлевает время работы элемента.

Конденсаторы такой конструкции требуют соблюдения полярности. При обратном включении разорвет корпус.

Приборы, внутри которых располагаются встречно-последовательные полярные сборки, используют в 2 направлениях. Ёмкость алюминиевых электролитических элементов достигает нескольких тысяч мкФ.

Танталовые электролитические

Анодный электрод таких приборов изготовляют из пористой структуры, получаемой при нагреве до +2000°C порошка тантала. Материал внешне напоминает губку. Пористость увеличивает площадь поверхности.

С помощью электрохимического окисления на анод наносят слой пентаоксида тантала толщиной до 100 нанометров. Твердый диэлектрик делают из диоксида марганца. Готовую конструкцию прессуют в компаунд — специальную смолу.

Танталовые изделия используют на частотах тока свыше 100 кГц. Ёмкость создается до сотен мкФ, при рабочем напряжении до 75 В.

Полимерные

В конденсаторах используются электролит из твердых полимеров, что дает ряд преимуществ:

  • увеличивается срок эксплуатации до 50 тыс. часов;
  • сохраняются параметры при нагреве;
  • расширяется диапазон допустимых пульсаций тока;
  • сопротивление обкладок и выводов не шунтирует ёмкость.

Пленочные

Диэлектрик в этих моделях — пленка из тефлона, полиэстера, фторопласта или полипропилена.

Обкладки — фольга или напыление металлов на пленку. Конструкция используется для создания многослойных сборок с увеличенной площадью поверхности.

Пленочные конденсаторы при миниатюрных размерах обладают ёмкостью в сотни мкФ. В зависимости от размещения слоев и выводов контактов делают аксиальные или радиальные формы изделий.

В некоторых моделях номинальное напряжение 2 кВ и выше.

В чем отличие полярного и неполярного?

Неполярные допускают включение конденсаторов в цепь без учета направления тока. Элементы применяются в фильтрах переменных источников питания, усилителях высокой частоты.

Полярные изделия подсоединяют в соответствии с маркировкой. При включении в обратном направлении прибор выйдет из строя или не будет нормально работать.

Полярные и неполярные конденсаторы большой и малой ёмкости отличаются конструкцией диэлектрика. В электролитических конденсаторах, если оксид наносится на 1 электрод или 1 сторону бумаги, пленки, то элемент будет полярным.

Модели неполярных электролитических конденсаторов, в конструкциях которых оксид металла нанесли симметрично на обе поверхности диэлектрика, включают в цепи с переменным током.

У полярных на корпусе присутствует маркировка положительного или отрицательного электрода.

От чего зависит ёмкость?

Главная функция и роль конденсатора в цепи заключается в накоплении зарядов, а дополнительная — не допускать утечек.

Величина ёмкости конденсатора прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости среды и площади пластин, и обратно пропорциональна расстоянию между электродами. Возникает 2 противоречия:

  1. Чтобы увеличить ёмкость, электроды нужны как можно толще, шире и длиннее. При этом размеры прибора увеличивать нельзя.
  2. Чтобы удерживать заряды и обеспечить нужную силу притяжения, расстояние между пластинами делают минимальным. При этом ток пробоя уменьшать нельзя.

Для разрешения противоречий разработчики применяют:

  • многослойные конструкции пары диэлектрик и электрод;
  • пористые структуры анодов;
  • замену бумаги на оксиды и электролиты;
  • параллельное включение элементов;
  • заполнение свободного пространства веществами с повышенной диэлектрической проницаемостью.

Размеры конденсаторов уменьшаются, а характеристики становятся лучше с каждым новым изобретением.

типов конденсаторов и их применение

В области бытовой электроники существуют различные типы компонентов, используемых в электронных схемах для многих приложений, и одним из наиболее распространенных пассивных компонентов, которые существуют почти в каждом устройстве, является конденсатор. Конденсатор, изобретенный около 260 лет назад ученым из Германии, использовался как устройство, которое аккумулирует потенциальную энергию, которая в основном представляет собой электрический заряд, электростатически. В отличие от батарей, которые хранят свой заряд в виде химической энергии, конденсаторы заряжаются и разряжаются довольно быстро в магнитном поле с помощью двух параллельных проводящих пластин, разделенных диэлектриком.Лейденская банка, первоначально построенная голландским профессором Питером ван Мушенбруком, известна как первый в мире конденсатор, состоящий из простой стеклянной емкости, частично заполненной водой и алюминиевой фольгой внутри. Стеклянный сосуд действует как изолятор для двух проводников, представляющих собой алюминиевую фольгу, в то время как металлическая цепь подвешена внутри сосуда, соединенная с латунным стержнем, расположенным над крышкой сосуда. Оттуда будет применен источник заземления, и все это, по сути, составляет основу конденсатора.Чтобы зарядить лейденскую банку, напряжение просто прикладывают к банке и к латунному стержню, который также разряжается таким же образом. Что касается различных типов конденсаторов, все они имеют одну и ту же функцию, которая заключается в хранении энергии для последующего использования, но они бывают в различных формах и упаковках, которые будут объяснены ниже.

Конденсатор электролитический

Это одни из наиболее распространенных конденсаторов, емкость которых может варьироваться от различных значений, используемых в бесчисленных приложениях.При использовании двух металлических пленочных пластин в качестве проводников и электродов полужидкий раствор электролита служит диэлектриком. В большинстве случаев электролитические конденсаторы поляризованы и обозначаются маркировкой, указывающей правильную полярность при подаче напряжения. От операций сглаживания до простых схем синхронизации, электролитические конденсаторы могут быть как в алюминиевых, так и в танталовых формах, которые можно найти практически в любом устройстве.

Пленочный конденсатор

Другой распространенный поляризованный конденсатор – это пленочный конденсатор, а в качестве диэлектрика используется очень тонкая пластиковая пленка, которая может варьироваться от полиэфирной пленки, полистирольной пленки, полипропиленовой пленки и многих других.Основное отличие пленочных конденсаторов от любых других – это пленочный диэлектрик, который может принимать различные физические формы в зависимости от назначения. Пленочные конденсаторы, которые имеют полипропиленовую пленку, чаще всего используются для высокочастотных и мощных применений, особенно при работе с переменным напряжением и индукционным нагревом, но могут использоваться для многих других приложений.

Слюдяной конденсатор

Одним из уникальных поляризованных конденсаторов является слюдяной конденсатор, в котором вместо воздуха или пластика в качестве диэлектрика используется слюда.Если вы не знали раньше, слюда относится к группе природных минералов, и когда вы слышите название «серебряный слюдяной конденсатор» или «демпфированный слюдяной конденсатор», это относится к слюде, покрытой металлическими пластинами из этого конкретного материала для производства желаемое значение емкости. В качестве завершающего штриха слюдяные конденсаторы обычно имеют эпоксидное покрытие для защиты внутренних частей от внешней среды. Что касается применений для слюдяных конденсаторов, из-за их высокой точности рабочих характеристик, они могут использоваться в фильтрах, передатчиках, радиоприемниках, телевизионных усилителях и т. Д.

Бумажный конденсатор

Один из конденсаторов, который вы, возможно, не видели так часто, – это бумажный конденсатор, конструкция которого чрезвычайно проста для понимания. Он использует два листа алюминиевой фольги в качестве проводников, а его диэлектрик состоит из бумаги, которую можно смазывать маслом или воском. После этого бумажные конденсаторы часто свертывают в форме цилиндра с капсулой, покрытой пластиком. Корпус бумажного конденсатора отличается от других тем, что его ножки выходят горизонтально, а не вертикально.Уникальным аспектом бумажного конденсатора является то, что он имеет путь с низким сопротивлением к напряжению переменного тока и путь с высоким сопротивлением к напряжению постоянного тока, поэтому его лучше всего использовать в цепях переменного тока или в любых приложениях с высоким напряжением / током.

Керамический конденсатор

Последним типом конденсатора является керамический конденсатор, и он отличается от остальных, поскольку является неполяризованным компонентом, а это означает, что нет специального входа для положительных и отрицательных проводов. Как сказано в названии, эти конденсаторы используют керамический материал в качестве диэлектрика и могут быть двух типов: многослойные керамические конденсаторы или керамические дисковые конденсаторы.Для проектов поверхностного монтажа, которые обычно меньше по размеру, многослойные керамические конденсаторы, как правило, отлично работают с конденсаторами меньшего размера. Однако в проектах со сквозными отверстиями широко известно использование керамических дисковых конденсаторов. Говоря о проектах, я настоятельно рекомендую использовать Seeed OPL, если вам требуются какие-либо электронные компоненты для ваших проектов, поскольку в их библиотеке есть невероятное разнообразие деталей, охватывающих почти все типы конденсаторов.После этого, если вы хотите, вы также можете изготовить и собрать свой проект в печатную плату с помощью Seeed PCB Assembly, поскольку детали, выбранные из OPL, можно затем использовать на вашей печатной плате несколькими щелчками мыши. Их обслуживание совершенно легкое и доступно для таких клиентов, как вы, и я действительно рекомендую проверить их, если вы еще этого не сделали.

В любом случае, с керамическими конденсаторами они имеют очень низкое максимальное номинальное напряжение и неполяризованы, поэтому подключение источника переменного тока к этим конденсаторам не проблема.Кроме того, керамические конденсаторы, как известно, обладают удивительной частотной характеристикой из-за низких паразитных эффектов, таких как сопротивление или индуктивность, что делает их идеальными практически для любого применения.

Подводя итог, можно сказать, что конденсаторы в области электроники играют важную роль во многих схемах с их широким разнообразием для удовлетворения ваших конкретных требований. Все они имеют свой индивидуальный аспект с тем, для чего они лучше всего подходят, поэтому, если вы хотите выбрать конкретный конденсатор для своего проекта, убедитесь, что вы сделали правильный выбор, рассматривая все другие возможные варианты.Однако вы обнаружите, что будете использовать много электролитических, пленочных и керамических конденсаторов, в основном при создании проектов, поскольку они являются наиболее распространенными конденсаторами общего назначения и довольно дешевы в приобретении. Но вы можете наткнуться на слюдяные конденсаторы или даже бумажные конденсаторы, когда погружаетесь в более специализированные приложения, поэтому убедитесь, что вы всегда знаете, с чем вы работаете, его общие характеристики и то, как вы должны их правильно использовать.

различных типов конденсаторов: обзор

Конденсаторы в большом количестве используются в электронных компонентах, работающих как фильтрующие устройства.Они различаются по размеру и материалам, из которых они сделаны. Существует 5 основных типов конденсаторов: электролитические, полиэфирные, танталовые, керамические и SMD.

Вот обзор различных типов конденсаторов, используемых в электронном оборудовании:

Электролитические конденсаторы Наиболее широко используемые конденсаторы для постоянного тока являются электролитическими из-за простоты использования и доступности. Его легко получить, и он используется для множества различных приложений. Несмотря на то, что эти конденсаторы бывают разных размеров и цветов, они выполняют одну и ту же функцию, хотя чем больше размер, тем возможна большая емкость.Электролитические конденсаторы обычно содержат следующую информацию на этикетке:

  • значение емкости
  • максимальное напряжение
  • максимальная температура
  • полярность

Емкость – это значение, измеряемое в микрофарадах. Диэлектрический материал внутри конденсатора обычно показывает максимальное рабочее напряжение до того, как риск повреждения становится высоким. Электролитический конденсатор нельзя использовать или хранить при температурах выше максимальной, так как это может привести к повреждению устройства.

При обращении с этими типами конденсаторов следует помнить, что они могут вызвать смертельный удар, если они не полностью разряжаются. Также важно убедиться, что конденсатор подключен в соответствии с его полярностью.

Полиэфирные конденсаторы Полиэфирные конденсаторы используются для низкой емкости, несмотря на высокое рабочее напряжение. Емкость измеряется в пикофарадах и может использоваться в цепях переменного или постоянного тока.

Танталовые конденсаторы Танталовые конденсаторы также используются в ситуациях с низкой емкостью.Отмечен положительный, а не отрицательный вывод.

Керамические конденсаторы В отличие от электролитических, керамический конденсатор не имеет полярности, что позволяет подключать его различными способами, поскольку он может использоваться как для переменного, так и для постоянного тока. Этот конденсатор также полезен для уменьшения шума и различных целей фильтрации. Значение емкости измеряется в пикофарадах.

Конденсаторы SMD Конденсаторы для устройств поверхностного монтажа (SMD) обычно встречаются во многих типах электронного оборудования, особенно в автоматизированном сборочном оборудовании, и обычно группируются с резисторами.

Связанное сообщение: Советы по использованию алюминиевого электролитического конденсатора наилучшим образом

Международный союз компонентов

Allied Components International специализируется на разработке и производстве широкого спектра стандартных магнитных компонентов и модулей, таких как индукторы для микросхем, магнитные индукторы на заказ и трансформаторы на заказ. Мы стремимся предоставлять нашим клиентам продукцию высокого качества, обеспечивать своевременные поставки и предлагать конкурентоспособные цены.

Мы – растущее предприятие в магнитной промышленности с более чем 20-летним опытом.

Как каждый раз выбирать правильные типы конденсаторов

«Какие типы конденсаторов мне следует выбрать?»

Это вопрос, который задают многие новички. Я дам вам простой ответ на этот вопрос, не вдаваясь во все детали. После прочтения я хочу, чтобы вы сразу же смогли найти нужный конденсатор.

Я также написал о том, как выбрать номиналы конденсаторов, которые я рекомендую вам проверить.

Поляризация

В первую очередь сводим его к двум типам конденсаторов:

  • Поляризованный конденсатор
  • Конденсатор неполяризованный

Разница между поляризованным конденсатором и неполяризованным конденсатором заключается в том, что поляризованный конденсатор имеет положительную и отрицательную стороны. Таким образом, он должен быть размещен с положительным контактом там, где находится наибольшее положительное напряжение.Вы можете разместить неполяризованный конденсатор как хотите.

Вам нужен поляризованный конденсатор? Или неполяризованный конденсатор? Чтобы понять это, взгляните на свою принципиальную схему. Какой символ конденсатора используется?

Это неполяризованные конденсаторы:

Это поляризованные конденсаторы:

Поляризованные конденсаторы

Если вам нужен поляризованный конденсатор, вам понадобится нечто, называемое «электролитическим» конденсатором.Электролитические конденсаторы бывают двух типов:

Алюминий

Наиболее распространены алюминиевые конденсаторы. Это также самый дешевый из двух. Алюминиевые колпачки обычно поставляются в виде компонентов со сквозным отверстием. Но вы также можете найти его версии для поверхностного монтажа. Если у вас нет особых требований, выбирайте алюминиевые колпачки.

Тантал

Если вам нужен конденсатор меньшего размера и более прочный, вы должны выбрать танталовый тип.

Танталовые колпачки доступны в небольших корпусах для поверхностного монтажа.Они могут работать в широком диапазоне температур. Обратите внимание, что некоторые танталовые крышки также бывают неполяризованными.

Конденсаторы неполяризованные

Если вам нужен неполяризованный конденсатор, ищите керамический или пленочный конденсатор.

Керамические колпачки маленькие и дешевые. Это наиболее распространенный выбор для неполяризованных конденсаторов. Их часто используют в качестве развязывающих конденсаторов.

Если у вас есть особые требования, такие как низкие допуски, высокая надежность или конденсатор, способный работать при высоких температурах, выберите пленочный конденсатор.Для этого намного лучше.

Пленочные заглушки могут быть из полистирола, поликарбоната или тефлона. У каждого из них есть свои свойства, но это выходит за рамки этой страницы.


Другие типы конденсаторов

Есть еще несколько типов конденсаторов, но перечисленные выше являются наиболее распространенными. Вы используете другие типы, только если у вас есть особые требования. Например, если вам нужен конденсатор с очень высокой емкостью, вам понадобится суперконденсатор.

Прочие компоненты

Возврат от типов конденсаторов к электронным компонентам онлайн

типов конденсаторов | Электролитические переменные и пленочные конденсаторы

На рынке доступны различные типы конденсаторов. Ключевым фактором при различении различных типов конденсаторов является диэлектрик, используемый в их конструкции. Некоторые из распространенных типов конденсаторов – керамические, электролитические (в том числе алюминиевые конденсаторы, танталовые конденсаторы и ниобиевые конденсаторы), пластиковая пленка, бумага и слюда.

Каждый тип конденсатора имеет свои преимущества и недостатки. Характеристики и области применения могут отличаться от одного конденсатора к другому. Следовательно, при выборе конденсатора необходимо учитывать следующие несколько из многих факторов.

Размер : Важны как физический размер, так и значение емкости.

Рабочее напряжение : Это важная характеристика конденсатора. Он определяет максимальное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору.

Ток утечки : через диэлектрик будет протекать небольшой ток, поскольку они не являются идеальными изоляторами. Это называется током утечки.

Эквивалентное последовательное сопротивление : Выводы конденсатора имеют небольшое сопротивление (обычно менее 0,1 Ом). Это сопротивление становится проблемой, когда конденсатор используется на высоких частотах.

Эти факторы определяют, как и в каких приложениях можно использовать конкретный тип конденсатора.Например, номинальное напряжение электролитического конденсатора больше по сравнению с керамическим конденсатором в аналогичном диапазоне емкости.

Значит, они обычно используются в цепях питания. Точно так же некоторые конденсаторы имеют очень низкий ток утечки, а другие – очень высокий ток утечки. В зависимости от области применения следует выбирать соответствующий конденсатор.

Диэлектрики в конденсаторах

Конденсаторы постоянной емкости – более распространенные типы конденсаторов.Электронную схему без конденсатора найти сложно. Большинство конденсаторов названы в честь диэлектрика, используемого в конструкции. Некоторые из распространенных диэлектриков, используемых в конструкции конденсаторов:

  • Керамика
  • Бумага
  • Пленка полиэтиленовая
  • Слюда
  • Стекло
  • Оксид алюминия
  • Пятиокись тантала
  • Пятиокись ниобия

Последние три используются в электролитических конденсаторах.Несмотря на использование различных видов диэлектриков в конструкции конденсаторов, функциональные возможности конденсатора не меняются: хранить энергию в виде электрического заряда между параллельными пластинами.

Конденсаторы переменной емкости

Как и резисторы, конденсаторы бывают фиксированного и переменного типа. Переменные конденсаторы – это конденсаторы, емкость которых можно изменять механически или электронно. Такие конденсаторы обычно используются в резонансных цепях (LC-цепях) для настройки радио и согласования импеданса в антеннах.Эти конденсаторы обычно называют настроечными.

Существует еще один тип переменных конденсаторов, называемый подстроечным конденсатором. Они закреплены на печатных платах и ​​используются для калибровки оборудования. Это неполяризованные конденсаторы очень маленького размера. Как правило, они недоступны для использования постоянным покупателем. Емкость переменных конденсаторов очень мала, обычно порядка нескольких пикофарад (обычно менее 500 пФ).

Рисунок 1.Обозначения переменных и подстроечных конденсаторов.

Механические переменные конденсаторы состоят из набора полукруглых металлических пластин, закрепленных на оси ротора. Эта установка размещается между набором металлических пластин статора. Общее значение емкости (C) для этого типа конденсаторов определяется в соответствии с положением подвижных металлических пластин по отношению к неподвижным металлическим пластинам. Когда ось поворачивается, область перекрытия между пластинами статора и пластинами ротора будет изменяться, и емкость будет изменяться.

В этой конструкции, когда два набора металлических пластин полностью соединены вместе, значение емкости обычно находится на максимальном значении. Настроечные конденсаторы высокого напряжения имеют большие воздушные зазоры или промежутки между пластинами с относительно большими пробивными напряжениями порядка киловольт. По этой причине эти диэлектрические конденсаторы очень полезны при настройке схем.

конденсатор

В механических переменных конденсаторах в качестве диэлектрика обычно используется воздух или пластиковая фольга. Но использование вакуумных переменных конденсаторов увеличивается, поскольку они обеспечивают лучший диапазон рабочего напряжения и более высокую способность выдерживать ток.Емкость конденсаторов с механической настройкой можно изменять с помощью винта в верхней части конденсатора.

В случае конденсаторов переменной емкости с электронным управлением используется диод с обратным смещением, в котором толщина обедненного слоя будет изменяться в зависимости от приложенного постоянного напряжения. Такие диоды называются диодами переменной емкости или просто варикапами или варакторами.

Конденсаторы керамические

Керамические конденсаторы – наиболее часто используемые конденсаторы в электронной промышленности.Они также являются наиболее производимыми конденсаторами: ежегодно производится более 1000 миллиардов единиц. Название происходит от керамического материала, который является диэлектриком, используемым в его конструкции.

Керамические конденсаторы представляют собой конденсаторы с постоянной емкостью и обычно очень малы (как по физическим размерам, так и по емкости). Емкость керамических конденсаторов обычно находится в диапазоне от пикофарад до нескольких микрофарад (менее 10 мкФ). Это конденсаторы неполяризованного типа, поэтому их можно использовать как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Конструкция этих конденсаторов очень проста. Небольшой керамический диск с обеих сторон покрыт серебром. Поэтому их также называют дисковыми конденсаторами. Керамика действует как диэлектрик (изолятор), а серебряное покрытие образует электроды.

Толщина и состав керамического слоя определяют электрические свойства конденсатора. Чтобы достичь больших значений емкости, несколько слоев такого диска уложены друг на друга, образуя многослойный керамический чип-конденсатор (MLCC).Современная электроника обычно состоит из конденсаторов MLCC.

Емкость керамических конденсаторов велика по сравнению с их размером. Для достижения такой большой емкости диэлектрическая проницаемость керамических конденсаторов очень высока. Керамические конденсаторы делятся на два класса в зависимости от области применения.

Керамические конденсаторы класса 1

Часто используется в резонансных цепях из-за их высокой стабильности и низких потерь. Наиболее распространенный тип керамики, используемый в конденсаторах класса 1, изготовлен из диоксида титана (TiO 2 ) с небольшими порциями цинка и магния, используемых в качестве дополнительных соединений.Они добавляются для достижения максимально возможных линейных характеристик.

Конденсаторы

класса 1 имеют низкую диэлектрическую проницаемость и, следовательно, относительно невысокий объемный КПД. Следовательно, диапазон емкости конденсаторов класса 1 невелик. Электрические потери конденсаторов класса 1 очень низкие, а коэффициент рассеяния составляет 0,15 процента. Значение емкости не зависит от приложенного напряжения.

Имеют температурный коэффициент лайнера. Все эти характеристики керамических конденсаторов класса 1 делают их полезными в таких приложениях, как фильтры с высокой добротностью и схемы генераторов, такие как системы ФАПЧ.Керамические конденсаторы 1-го класса не боятся старения.

Керамические конденсаторы класса 2

Часто используется в буферах, схемах связи и байпасных системах из-за их высокой эффективности по объему. Такой высокий объемный КПД обусловлен их высокой диэлектрической проницаемостью. Емкость конденсаторов класса 2 будет зависеть от приложенного напряжения и имеет нелинейное изменение при изменении температуры.

Точность и стабильность ниже по сравнению с керамическими конденсаторами класса 1.Керамика для конденсаторов класса 2 изготовлена ​​из сегнетоэлектрических материалов, таких как титанат бария (BaTiO 3 ), с добавками, такими как силикаты алюминия или магния и оксид алюминия.

Из-за высокой диэлектрической проницаемости конденсаторов класса 2 возможны высокие значения емкости при меньших размерах, чем у конденсаторов класса 1 с таким же номинальным напряжением. Следовательно, они используются в буферах, фильтрах и схемах связи, где требуется конденсатор для поддержания минимальной емкости.Конденсаторы класса 2 могут со временем стареть.

Также доступен другой класс керамических конденсаторов, называемый классом 3, с более высокой диэлектрической проницаемостью и лучшим объемным КПД. Но электрические характеристики этого класса хуже, а также низкая точность и стабильность.

Как правило, керамические конденсаторы имеют меньшее эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и ток утечки по сравнению с электролитическими конденсаторами. Рабочее напряжение керамических конденсаторов 1-го класса до 1000 В, керамических конденсаторов 2-го класса – до 2000 В.

Основным преимуществом керамических конденсаторов является отсутствие катушек внутри их конструкции и отсутствие коэффициента индуктивности, вносимого во время работы схемы. Следовательно, керамические конденсаторы подходят для высокочастотных приложений.

Керамические конденсаторы

доступны в обычных двухвыводных структурах со сквозными отверстиями, в многослойном режиме поверхностного монтажа (SMT) и специальных бессвинцовых дисковых конденсаторах, которые разработаны специально для печатных плат. Часто используются как сквозные керамические конденсаторы, так и конденсаторы для поверхностного монтажа.Керамические конденсаторы обычно имеют 3-значное число, закодированное на их корпусе, чтобы идентифицировать значение емкости, как правило, в пикофарадах (пФ).

При этом первые две цифры используются для обозначения значения емкости, а третья цифра указывает количество добавляемых нулей. Например, керамический конденсатор с маркировкой 153 будет показывать 15 и 3 нуля в пикофарадах, что эквивалентно 15 000 пФ или 15 нФ.

Пленочный конденсатор

Пленочные конденсаторы – это наиболее часто используемый тип конденсаторов среди всех типов конденсаторов, которые имеют разные диэлектрические свойства.Пленочные конденсаторы – это конденсаторы с изолирующей пластиковой пленкой в ​​качестве диэлектрика, и это неполяризованные конденсаторы.

Диэлектрические материалы для этих конденсаторов существуют в виде тонкого слоя, снабженного металлическими электродами и намотанного на цилиндрическую обмотку. Оба электрода пленочных конденсаторов могут быть из цинка или металлизированного алюминия.

Основным преимуществом пленочного конденсатора является прямое соединение его внутренней конструкции с электродами на обоих концах обмотки.Этот прямой контакт с электродами приводит к тому, что все пути тока становятся короткими. Такая конструкция ведет себя как большое количество отдельных конденсаторов, соединенных параллельно. Кроме того, конструкция конденсаторов такого типа обеспечивает низкие омические потери и низкие паразитные индуктивности. Эти пленочные конденсаторы используются в системах питания переменного тока, а также в высокочастотных приложениях.

Некоторыми примерами пластиковых пленок, которые используются в качестве диэлектрика для пленочных конденсаторов, являются полипропилен, полиэтиленнафталат, полиэстер, полифениленсульфид и политетрафторэтилен.На рынке представлены конденсаторы пленочного типа с диапазоном значений емкости от 5 пФ до 100 мкФ. Пленочные конденсаторы также доступны в различных формах и стилях, включая

.
  • Wrap & Fill (овальный и круглый) тип : Концы конденсатора этого типа заделаны эпоксидной смолой, а конденсатор обернут плотной пластиковой лентой.
  • Эпоксидный корпус (прямоугольный и круглый): Конденсаторы этого типа заключены в формованный пластиковый корпус, заполненный эпоксидной смолой.
  • Металлические герметичные (прямоугольные и круглые): Конденсаторы этих типов заключены в металлическую трубку или баллончик и запечатаны эпоксидной смолой.

В настоящее время конденсаторы с вышеуказанным корпусом доступны как с радиальными, так и с осевыми выводами. Основное преимущество пластиковых пленочных конденсаторов заключается в том, что они хорошо работают при высоких температурах по сравнению с другими типами бумаги.

Эти конденсаторы обладают малым допуском, высокой надежностью, а также очень долгим сроком службы.Примерами конденсаторов пленочного типа являются цилиндрические пленочные, прямоугольные металлизированные пленки и пленочные пленочные типы. Они приведены ниже.

Тип осевого вывода:

Рисунок 2. Цилиндрический пленочный конденсатор с осевыми выводами.

Тип радиального вывода:

Рис. 3. Пленочный конденсатор с прямоугольным выводом для повторного набора.

Рисунок 4. Пленочные конденсаторы фольгового типа.

Для этих пленочных конденсаторов требуется более толстый диэлектрический материал, чтобы избежать проколов и разрывов диэлектрической пленки.Следовательно, они подходят для малых значений емкости и больших размеров.

Конденсаторы силовые пленочные

Пленочные силовые конденсаторы также называются силовыми пленочными конденсаторами. Конструкционные технологии и материалы, которые используются для больших силовых пленочных конденсаторов, обычно аналогичны таковым для обычных пленочных конденсаторов. Однако эти конденсаторы с высокой номинальной мощностью используются в энергосистемах и электрических установках.

Силовые пленочные конденсаторы используются во множестве приложений.Эти конденсаторы служат демпфирующими или демпфирующими конденсаторами при последовательном подключении к ним резистора. Они также используются в схемах фильтров с близкой настройкой или с низкой расстройкой для фильтрации гармоник, а также в качестве конденсаторов импульсного разряда.

Рисунок 5. Силовой пленочный конденсатор.

Конденсаторы керамические

Керамические конденсаторы также называют «дисковыми конденсаторами». Как и электролитические, это также наиболее часто используемый тип конденсаторов. Керамический конденсатор состоит из двух или более чередующихся слоев керамики и металла.Здесь керамика действует как диэлектрик, а металл – как электроды. Эти керамические конденсаторы являются неполяризованными конденсаторами фиксированного типа. Обычно электрические свойства керамического материала можно разделить на два класса, связанных с его стабильностью. Они даны и объяснены ниже.

  • Класс 1: керамические конденсаторы с высокой стабильностью и низкими потерями для компенсации влияния температуры в резонансных схемах.
  • Класс 2: Конденсаторы этого типа обладают высокой объемной эффективностью для буферизации байпаса и связи.

Конденсаторы керамического типа обычно имеют 3-значное число, закодированное на корпусе, для обозначения значения емкости, как правило, в пикофарадах (пФ). При этом первые две цифры используются для обозначения номинала конденсаторов, а третья цифра указывает количество добавляемых нулей.

Например, керамический конденсатор с маркировкой 153 будет показывать 15 и 3 нуля в пикофарадах, что эквивалентно 15 000 пФ или 15 нФ.

Рисунок 6.Керамические конденсаторы.

Конденсатор полипропиленовый

Конденсатор полипропиленовый – одна из многих разновидностей конденсаторов пленочного типа. Полипропиленовые конденсаторы – это конденсаторы, которые имеют полипропиленовую пленку в качестве диэлектрика. Полипропиленовые конденсаторы доступны в диапазоне емкостей от 100 пФ до 10 мкФ.

Главной особенностью полипропиленового конденсатора является высокое рабочее напряжение до 3000 В. Эта особенность делает полипропиленовые (pp) конденсаторы полезными в цепях, в которых рабочее напряжение обычно очень высокое, таких как усилители мощности, особенно клапанные усилители, цепи питания и т. Д. Схемы ТВ.Полипропиленовые конденсаторы используются, когда требуется более высокая устойчивость, чем может обеспечить полиэфирный конденсатор.

Полипропиленовые конденсаторы также используются в устройствах связи и накопления из-за их высоких значений сопротивления изоляции. А также они имеют стабильные значения емкости для частот ниже 100 кГц. Эти полипропиленовые конденсаторы используются в приложениях, где нам необходимо выполнять задачи по подавлению шума, связи, временной фильтрации, блокировке, обходу и обработке импульсов.

Рисунок 7. Полипропиленовый конденсатор

Конденсатор из поликарбоната

Конденсаторы из поликарбоната – это конденсаторы, диэлектриком которых является поликарбонат. Эти типы конденсаторов доступны в диапазоне емкости от 100 пФ до 10 мкФ и имеют рабочее напряжение до 400 В постоянного тока. Эти поликарбонатные конденсаторы могут работать в диапазоне температур от -55 ° C до + 125 ° C без снижения номинальных значений.

Эти конденсаторы имеют очень хорошие температурные коэффициенты, по этой причине предпочтительны поликарбонатные конденсаторы.Эти конденсаторы не используются в высокоточных приложениях из-за их высоких уровней допуска от 5% до 10%. Конденсаторы из поликарбоната также используются для переменного тока. Иногда они также встречаются в импульсных блоках питания.

Рисунок 8 – Конденсатор из поликарбоната

Серебряный слюдяной конденсатор

Серебряные слюдяные конденсаторы – это конденсаторы, которые изготавливаются путем нанесения тонкого слоя серебра на слюдяной материал в качестве диэлектрика. Причина использования серебряных слюдяных конденсаторов заключается в их высоких характеристиках по сравнению с любыми другими типами конденсаторов.

Серебряные слюдяные конденсаторы могут быть получены с допуском +/- 1%. Это намного лучше, чем любой другой тип конденсатора, доступный на сегодняшнем рынке. Температурный коэффициент конденсаторов из серебряной слюды намного лучше, чем у конденсаторов других типов.

И это значение положительное, и обычно оно находится в диапазоне от 35 до 75 ppm / C, при среднем значении +50 ppm / C. Значения емкости для серебряных слюдяных конденсаторов обычно находятся в диапазоне от нескольких пикофарад до 3300 пикофарад.Серебряные слюдяные конденсаторы имеют очень высокий уровень добротности и небольшой коэффициент мощности. Конденсаторы из серебряной слюды имеют диапазон напряжений от 100 В до 1000 В.

Серебряные слюдяные конденсаторы используются в ВЧ генераторах. Серебряные слюдяные конденсаторы не используются в приложениях связи и развязки из-за их высокой стоимости. Из-за их размера, стоимости, а также улучшений в других типах конденсаторов они в настоящее время не используются.

Рисунок 9. Конденсатор из серебряной слюды

Конденсаторы электролитические Электролитические конденсаторы

обычно используются там, где требуются очень большие значения емкости.Электролитические конденсаторы имеют металлический анод, покрытый окисленным слоем, обычно используемым в качестве его диэлектрика. Другой электрод конденсатора – это нетвердый или твердый электролит.

Большинство электролитических конденсаторов поляризованы. Эти конденсаторы классифицируются в соответствии с их диэлектрическим материалом. В основном они делятся на три класса, они представлены как

.
  • Алюминиевые электролитические конденсаторы: здесь алюминий выступает в качестве диэлектрика.
  • Танталовые электролитические конденсаторы: в этом случае пятиокись тантала действует как ее диэлектрик.
  • Ниобиевые электролитические конденсаторы: здесь пятиокись ниобия выступает в качестве диэлектрика

Обычно диэлектрическая проницаемость пятиокиси тантала почти в три раза больше диэлектрической проницаемости диоксида алюминия, но эта диэлектрическая проницаемость определяет только размеры. Обычно используются три типа электролитов:

  • Не твердые (влажные или жидкие): эти конденсаторы имеют проводимость около 10 мс / см, и они доступны по низкой цене.
  • Твердый оксид марганца: эти конденсаторы имеют проводимость около 100 мс / см, а также обладают высоким качеством и стабильностью.
  • Твердый проводящий полимер: конденсаторы этого типа имеют проводимость примерно 10000 мс / см, а также значение ESR <10 мОм.

Электролитические конденсаторы обычно используются в цепях постоянного (постоянного) питания. Они также используются в приложениях связи и развязки для уменьшения пульсаций напряжения из-за их больших значений емкости и небольшого размера. Одним из основных недостатков электролитических конденсаторов является их низкое напряжение.

Схема электролитического конденсатора

Рисунок 10.Схема электролитического конденсатора.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Алюминиевые конденсаторы – это конденсаторы, которые изготовлены из оксидной пленки на алюминиевой фольге с полосой абсорбирующей бумаги между ними, пропитанной раствором электролита, и все эти конструкции могут быть запечатаны в банке. В основном существует два типа алюминиевых электролитических конденсаторов: с простой фольгой и с протравленной фольгой.

Электролитические конденсаторы с простой фольгой в основном используются в качестве сглаживающих конденсаторов в цепях питания, в то время как конденсаторы с протравленной фольгой используются в соединительных цепях блокировки по постоянному току и шунтирующих цепях.

Электролитические алюминиевые конденсаторы покрывают диапазон емкости от 1 мкФ до 47000 мкФ и большой допуск в 20%. Диапазон рабочего напряжения составляет до 500 В. Это дешевле и легко доступно на рынке.

Значение емкости и номинальное напряжение либо напечатаны в мкФ, либо закодированы буквой, за которой следуют три цифры. Эти три цифры представляют собой значение емкости в пФ, где первые две цифры представляют собой число, а третья – цифру множителя.

Рисунок 11.Алюминиевый электролитический конденсатор.

Конденсаторы электролитические танталовые

Танталовые конденсаторы – это конденсаторы, изготовленные из пятиокиси тантала в качестве диэлектрического материала. Танталовые электролитические конденсаторы также являются поляризованными конденсаторами, как и алюминиевые конденсаторы. Танталовые электролитические конденсаторы выпускаются как мокрые (фольга), так и сухие (твердые).

Второй вывод танталовых электролитических конденсаторов меньше вывода эквивалентных алюминиевых конденсаторов, и этот вывод сделан из диоксида марганца.

Основным преимуществом танталовых электролитических конденсаторов над алюминиевыми конденсаторами является то, что они более стабильны, легче и меньше. Они имеют диапазон значений емкости от 47 нФ до 470 мкФ и максимальное рабочее напряжение до 50 В. Они дороже алюминиевых электролитов.

Свойства диэлектрика из оксида тантала – низкий ток утечки и лучшая стабильность емкости. Эти свойства диэлектрика из оксида тантала заставляют использовать их в приложениях блокировки, обхода, развязки, фильтрации и синхронизации.А также эти свойства намного лучше, чем у диэлектрика из оксида алюминия.

Рисунок 12. Танталовые конденсаторы.

Суперконденсаторы

Суперконденсатор также известен как ультраконденсатор или двухслойный электрический конденсатор. Эти конденсаторы сделаны с тонким сепаратором электролита, который окружен ионами активированного угля. Он отличается от обычного конденсатора тем, что емкость суперконденсатора очень высока и составляет порядка миллифарад при диапазонах напряжения 2.От 3 до 2,75 В.

Суперконденсаторы делятся на три типа в зависимости от конструкции электродов:

  • Двухслойные конденсаторы: Эти конденсаторы имеют угольные электроды или их производные.
  • Псевдоконденсаторы: эти конденсаторы имеют электроды из оксида металла или проводящего полимера.
  • Гибридные конденсаторы: Эти конденсаторы имеют асимметричные электроды.

Суперконденсаторы в основном используются в приложениях, где требуется очень большое количество циклов заряда / разряда, где требуется длительный срок службы и где требуется большое количество энергии за короткое время.Типичный диапазон применения суперконденсаторов – от тока в миллиампер и мощности в милливатт при продолжительности действия несколько минут до тока в несколько ампер и мощности в несколько киловатт за более короткий период. Эти суперконденсаторы обычно используются как временный источник питания, как замена батарей.

Рисунок 13. Суперконденсаторы.

Что такое конденсатор – типы, формула, символ, принцип работы, блок

Узнайте, что такое конденсатор – типы, формула, символ, принцип работы, единицы измерения.

Здесь мы узнаем , что такое конденсатор – типы, формула, символ, принцип работы, единицы измерения, электролитический конденсатор, подробное объяснение применения и функции.

Различные типы конденсаторов

Что такое конденсатор?

Конденсатор – это электронный компонент, способный накапливать электрический заряд. Конденсатор – это пассивный электрический компонент, который может накапливать энергию в электрическом поле между парой проводников (, называемых «пластинами» ).

Проще говоря, мы можем сказать, что конденсатор – это устройство, используемое для хранения и высвобождения электричества, обычно в результате химического воздействия. Также называется аккумуляторной ячейкой, вторичной ячейкой, конденсатором или аккумулятором. Лейденская банка была ранним примером конденсатора.

Конденсаторы – еще один элемент, используемый для управления потоком заряда в цепи. Название происходит от их способности накапливать заряд, как у небольшой батареи.

Конденсаторы состоят из двух проводящих поверхностей, разделенных изолятором; к каждой поверхности подсоединяется проволочный вывод.

Что такое конденсатор и как работают конденсаторы

Обозначение конденсатора

и единица измерения

В электронике обычно используются два обозначения конденсатора. Один символ обозначает поляризованные конденсаторы, а другой – неполяризованные конденсаторы.

Символ конденсатора поляризованных и неполяризованных конденсаторов

На приведенной выше диаграмме символ с одной изогнутой пластиной представляет поляризованный конденсатор. Изогнутая пластина представляет собой катод ( отрицательный ) конденсатора, а другая пластина является анодом ( положительный ).Иногда к положительной стороне добавляют еще и знак плюса.

Единица измерения СИ емкости составляет фарад (символ : F ). Отделение названо в честь великого английского физика Майкла Фарадея.

Конденсатор емкостью 1 фарад, заряженный 1 кулоном электрического заряда, имеет разность потенциалов между пластинами в 1 вольт.

Типы конденсаторов

Существует несколько типов конденсаторов для разных применений и функций.Ниже приведены основные и наиболее распространенные типы:

1. Конденсаторы керамические

Керамический конденсатор со сквозным отверстием и SMD

Это неполяризованные конденсаторы, изготовленные из двух или более чередующихся слоев керамики и металла. Керамика действует как диэлектрик, а металл – как электроды.

Керамические конденсаторы

также называются «дисковыми конденсаторами ».

Трехзначный код обычно печатается на корпусе конденсаторов этого типа, чтобы указать их емкость в пикофарадах.Первые две цифры представляют собой номинал конденсатора, а третья цифра представляет количество добавляемых нулей.

2. Конденсатор электролитический

Электролитический конденсатор со сквозным отверстием и SMD

Конденсаторы этого типа обычно используются там, где требуется большая емкость. Анод электролитических конденсаторов выполнен из металла и покрыт окисленным слоем, используемым в качестве диэлектрика. Другой электрод может быть влажным нетвердым или твердым электролитом.

Электролитические конденсаторы поляризованы.Это означает, что при подаче на него постоянного напряжения необходимо соблюдать правильную полярность. Проще говоря, положительный вывод конденсатора должен быть соединен с положительной клеммой, а отрицательный вывод – с отрицательной клеммой. Несоблюдение этого правила приведет к повреждению конденсатора.

Эти конденсаторы сгруппированы в следующие 3 типа в зависимости от их диэлектрической проницаемости:

  1. Конденсаторы электролитические алюминиевые.
  2. Конденсаторы электролитические танталовые.
  3. Конденсаторы электролитические ниобиевые.

3.Пленочный конденсатор

Пленочный конденсатор со сквозным отверстием и SMD

Это наиболее распространенный тип конденсаторов, используемых в электронике.

Пленочные конденсаторы или пластиковые пленочные конденсаторы неполяризованы. Здесь изолирующая пластиковая пленка действует как диэлектрик. Электроды этих типов конденсаторов могут быть из металлического алюминия или металла, реагирующего с цинком. Они наносятся на одну или обе стороны пластиковой пленки, образуя металлизированный пленочный конденсатор. Иногда поверх пленки используют отдельную металлическую фольгу, образуя пленочный или фольгированный конденсатор.

Пленочные конденсаторы

доступны в различных формах и размерах и имеют несколько преимуществ перед конденсаторами бумажного типа. Они очень надежны, долговечны и имеют меньшие допуски. Они также хорошо работают в условиях высоких температур.

4. Конденсатор переменной емкости

Переменный конденсатор со сквозным отверстием и SMD

Это неполяризованные конденсаторы переменной емкости. У них есть подвижные и неподвижные пластины для определения емкости. Обычно они используются в передатчиках и приемниках, транзисторных радиоприемниках и т. Д.

Эти конденсаторы сгруппированы как:

  1. Конденсаторы настроечные; и
  2. Подстроечные конденсаторы

Как работает конденсатор?

Вы можете представить конденсатор в виде двух больших металлических пластин, разделенных воздухом, хотя на самом деле они обычно состоят из тонкой металлической фольги или пленок, разделенных пластиковой пленкой или другим твердым изолятором и скрученных в компактный корпус. Рассмотрите возможность подключения конденсатора к батарее.

Простой конденсатор, подключенный к батарее через резистор

Как только соединение установлено, заряд течет от клемм аккумулятора по проводу к пластинам, положительный заряд на одной пластине, отрицательный заряд на другой.

Почему? Обвинения со знаком «Like-Sign» на каждом терминале хотят уйти друг от друга. В дополнение к этому отталкиванию существует притяжение к заряду противоположного знака на другой соседней пластине. Первоначально ток большой, потому что в некотором смысле заряды не могут сразу сказать, что провод на самом деле никуда не идет, что нет полной цепи провода.

Начальный ток ограничен сопротивлением проводов или, возможно, настоящим резистором. Но по мере того, как заряд накапливается на пластинах, отталкивание заряда сопротивляется потоку большего заряда, и ток уменьшается.В конце концов, сила отталкивания заряда на пластине становится достаточно сильной, чтобы уравновесить силу заряда на клемме аккумулятора, и весь ток прекращается.

Зависимость тока в цепи от времени

Наличие разделенных зарядов на пластинах означает, что между пластинами должно быть напряжение, и это напряжение должно быть равно напряжению батареи, когда весь ток прекращается. Ведь поскольку точки соединены проводниками, они должны иметь одинаковое напряжение; даже если в цепи есть резистор, напряжение на резисторе отсутствует, если ток равен нулю, согласно закону Ома.

Количество заряда, который собирается на пластинах для создания напряжения, является мерой емкости конденсатора, его емкости, измеряемой в фарадах (ф). Соотношение C = Q / V, где Q – заряд в кулонах.

У больших конденсаторов есть пластины с большой площадью для удержания большого количества заряда, разделенные небольшим расстоянием, что подразумевает небольшое напряжение. Конденсатор в один фарад чрезвычайно велик, и обычно мы имеем дело с микрофарадами (мкФ), одной миллионной фарад, или пикофарадами (пФ), одной триллионной (10–12) фарад.

Рассмотрим приведенную выше схему еще раз. Предположим, мы перерезаем провода после того, как весь ток перестал течь. Заряд на пластинах теперь задерживается, поэтому между клеммами все еще есть напряжение. Заряженный конденсатор теперь чем-то похож на батарею.

Если мы подключим к нему резистор, ток будет течь, так как положительный и отрицательный заряды мчатся, чтобы нейтрализовать друг друга. В отличие от батареи, здесь нет механизма для замены заряда на пластинах, снятых током, поэтому напряжение падает, ток падает, и, наконец, не остается никакого общего заряда и нет разницы напряжений где-либо в цепи.

Поведение во времени тока, заряда на пластинах и напряжения выглядит так же, как на графике выше. Эта кривая является экспоненциальной функцией: exp (-t / RC). Напряжение, ток и заряд падают примерно до 37% от их начальных значений за время R × C секунд, которое называется характеристическим временем или постоянной времени цепи.

Постоянная времени RC – это мера того, насколько быстро схема может реагировать на изменения условий, такие как подключение батареи к незаряженным конденсаторам или подключение резистора к заряженному конденсатору.Напряжение на конденсаторе не может измениться сразу; для протекания заряда требуется время, особенно если этому потоку препятствует большой резистор. Таким образом, конденсаторы используются в цепи для гашения быстрых изменений напряжения.

Комбинации конденсаторов

Как и резисторы, конденсаторы можно соединить двумя основными способами: параллельно и последовательно .

Как рассчитать емкость конденсатора?

Из физической конструкции конденсаторов должно быть очевидно, что соединение двух вместе параллельно приводит к большему значению емкости.Параллельное соединение приводит к увеличению площади пластины конденсатора, что означает, что они могут удерживать больший заряд при том же напряжении. Таким образом, формула для полной емкости в параллельной цепи: CT = C1 + C2… + Cn.

Та же форма уравнения для резисторов, соединенных последовательно, что может сбивать с толку, если вы не задумываетесь о физике происходящего.

Емкость последовательного соединения ниже, чем у любого конденсатора, потому что для данного напряжения во всей группе будет меньше заряда на каждой пластине.Общая емкость в последовательной цепи составляет: CT = {1 {1C1} + {1C2}… + {1Cn}} .

Опять же, это легко спутать с формулой для параллельных резисторов, но здесь есть хорошая симметрия.

Похожие сообщения:

Различные типы конденсаторов на рынке с описанием

В предыдущем посте мы узнали о различных типах конденсаторов, доступных на рынке, таких как керамические, электролитические, танталовые, конденсаторы типа серебряной слюды. На этом список не заканчивается.Вот еще несколько типов конденсаторов, о которых вам следует знать.

Типы конденсаторов на рынке с описанием

В дополнение к конденсаторам, перечисленным в предыдущем посте, в печатных платах также широко используются следующие конденсаторы: –

1. Типы полиэфирных пленочных конденсаторов

Конденсаторы этого типа также содержат диэлектрическую пленку, зажатую между ними. с пластиной пленки. Они доступны по очень низкой цене и обеспечивают допуск от 5% до 10%.

2. Типы металлизированных полиэфирных пленочных конденсаторов

Они также являются типом ранее описанных полиэфирных пленочных конденсаторов.Однако они несут в себе заметную разницу. В конденсаторах этого типа полиэфирная пленка полностью металлизирована. Преимущество этого заключается в том, что мы можем получить высокое значение емкости в конденсаторе небольшого размера.

3. Типы поликарбонатных конденсаторов

Эти типы конденсаторов очень надежны и используются там, где производительность имеет первостепенное значение. Они имеют высокий уровень допуска и сохраняют свое значение емкости в течение более длительного периода времени.

Они также имеют большой температурный допуск от -55 ° C до + 125 ° C.Производство конденсаторов этого типа в настоящее время остановлено, и они доступны в очень небольшом количестве.

4. Типы полипропиленовых конденсаторов

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрического материала используется полипропиленовая пленка. Они имеют диапазон емкости выше конденсатора из поликарбоната.

Они обычно доступны в свинцовой форме.

5. Типы стеклянных конденсаторов

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрической среды используется стекло. Они в основном используются в функциях RF.

Они очень дороги, но являются лучшим выбором, когда производительность важнее всего. У них незначительные потери и почти нет шума.

6. Типы суперконденсаторов

Они широко известны как суперконденсаторы, или электрохимические конденсаторы с двойным слоем (EDLC), или ультраконденсаторы. Эти типы конденсаторов имеют очень высокое значение емкости, измеряемое тысячами фарад.

Это исключительные устройства для аккумулирования электроэнергии, которые обладают большей способностью аккумулировать энергию, чем обычные конденсаторы, и очень высокой удельной мощностью по сравнению с батареями.

7. Типы переменных конденсаторов

Как следует из названия, емкость таких конденсаторов можно изменять вручную. Они состоят из двух разных наборов пластин. Один фиксированный, а другой подвижный. В качестве диэлектрического материала они используют воздух. Положение подвижных пластин определяет значение емкости.

8. Типы алюминиевых электролитических конденсаторов

Это тип электролитических конденсаторов. Они названы так, потому что диэлектрическим материалом, который используется в этих конденсаторах, является оксид алюминия.

У них очень высокий допуск, а диапазон емкости составляет от 1 мкФ до 47 x 10 3 мкФ.

  Также читают: - 
  Различные типы конденсаторов на рынке с описанием - Часть I 
  Как считывать значения цветовой маркировки конденсаторов - Расчетные и идентификационные коды 
  Электролитический конденсатор - Свойства, применение, значение емкости и полярность 
 Маркировка номера конденсатора  - Как декодировать на примере  

Типы конденсаторов | Конденсаторы постоянной и переменной емкости

Конденсаторы переменной емкости

Конденсаторы переменной емкости отличаются тем, что их емкость можно изменять.По сути, существует два наиболее распространенных типа таких конденсаторов, называемых подстроечными и роторно-статорными конденсаторами .

Конденсатор ротор-статор

Конденсатор ротор-статорного типа состоит из двух комплектов металлических пластин. Подвижные пластины вместе прикреплены к валу и образуют ротор, тогда как неподвижные пластины связаны вместе и составляют статор. Емкость изменяется путем поворота вала таким образом, чтобы пластины ротора и пластины статора зацеплялись друг с другом, в то время как воздух действует как диэлектрик.Когда пластины полностью сцепляются (сцепляются), эффективная площадь максимальна, и возникает пиковая емкость. С другой стороны, когда пластины не контактируют (не входят в зацепление), эффективная площадь значительно уменьшается, и в результате возникает минимальная емкость. Теоретически бесчисленное количество переменных емкостей может быть реализовано между максимальным и минимальным пределами.

Два различных типа конденсаторов ротор-статор показаны на рисунках 1 (a) и 1 (b) с их символами. Конденсатор с разделенным статором на рисунке 1 (а) аналогичен типу конденсатора, который используется для настройки старых радиоприемников.Миниатюрный конденсатор, показанный на рисунке 1 (b), используется для настройки высокочастотных цепей. Рассеянная линия, соединяющая символы на рисунке 1 (а), предполагает, что конденсаторы собраны вместе; то есть роторы обоих конденсаторов действуют одновременно, поскольку они подключены к общему валу. Тем не менее, их статоры электрически изолированы друг от друга.

Рис.1: Переменные конденсаторы (а) Разделенный статор. (b) Малый одиночный

Подстроечный конденсатор

Подстроечные конденсаторы, как показано на рисунке 2, представляют собой малогабаритные переменные конденсаторы, состоящие из двух металлических пластин, обычно разделенных тонким куском слюды.Емкость изменяется путем изменения пространства между пластинами с помощью крошечного винта, который сдвигает пластины вместе. Подстроечные конденсаторы широко используются в радиоприемниках, позволяя точно изменять емкость настроенной цепи.

Рис. 2: Подстроечный конденсатор

Фиксированные конденсаторы

Фиксированные конденсаторы сконструированы для определенных емкостей и не могут быть изменены. Большинство конденсаторов, используемых в промышленности, подпадают под эту категорию.Они имеют разные формы и размеры в зависимости от необходимой емкости, номинального напряжения, требований к установке и допустимой утечки. Обычно они описываются в соответствии с используемым в них типом диэлектрика. Вот восемь типов таких конденсаторов:

  1. Бумажные конденсаторы
  2. Пластиковые пленочные конденсаторы с расширенной фольгой
  3. Слюдяные конденсаторы
  4. Керамические конденсаторы керамические чип-конденсаторы
  5. Термокомпенсирующие керамические конденсаторы
  6. Алюминиевые электролитические конденсаторы
  7. Танталовые электролитические конденсаторы

Бумажные конденсаторы

такого типа очень дешевы. , поэтому широко используются конденсаторы постоянной емкости.Диэлектрик (изолирующий материал между пластинами) представляет собой крафт-бумагу, сравнительно плотную и очень прочную сульфатную бумагу, между пластинами алюминиевых пластин, скрученную вместе и пропитанную смолой. Вся конструкция заключена в пластиковый или металлический корпус, чтобы избежать попадания влаги и загрязнений. Осевые выводы обычно выводятся с каждого конца. Нормальные емкости такого типа находятся в диапазоне от 0,0001 до 2 мкФ при номинальном напряжении от 200 до 600 В.

Рис.3: Бумажный конденсатор (a) Принципиальная схема (b) Символ

Пластиковый пленочный конденсатор

В конденсаторах такого типа пластиковые пленки, такие как полистирол, значительно заменили бумагу (диэлектрик) для обычных конденсаторов. Пластик намного плотнее бумаги, и загрязняющие внешние частицы практически исчезли. Пластиковые пленки могут выдерживать более высокие температуры и считаются более стабильными, чем бумага. Детали конструкции показаны на рисунке 5; такой конденсатор называется конденсаторами с удлиненной фольгой.Принципиально он не является индуктивным, потому что все слои одной пластины связаны на одном конце. Различные такие конденсаторы показаны на рис. 4, а на рис. 5 показан типичный вид в поперечном сечении (внутренняя структура) пластикового пленочного конденсатора.

Рис.4: Пластиковые конденсаторы различных типов и размеров

Рис.5: Поперечное сечение типичного пластикового конденсатора

Слюдяной конденсатор

Конденсаторы такого типа используются при высоком требуются номинальные напряжения.Слюда считается одним из лучших изоляторов и вызывает гораздо меньше потерь. Обычно в радиопередатчиках используются такие конденсаторы, потому что напряжение, а также электрический ток могут достигать 30 кВ и 100 А соответственно. Эти конденсаторы физически довольно велики, и их емкость не превышает 0,05 мкФ. Конструкция слюдяного конденсатора показана на рисунке 6.

Рис.6: Конструкция слюдяного конденсатора

Серебряный слюдяной конденсатор

Другая версия слюдяных конденсаторов известна как серебряно-слюдяные конденсаторы, как показано на следующем рисунке 7.В конденсаторах такого типа на поверхность слюды наносится очень тонкий слой серебра, и получаемый конденсатор обладает очень высокой стабильностью и устойчивостью. Такие блоки в основном используются для температурной компенсации в ВЧ-цепях из-за их неизбежных линейных температурно-емкостных колебаний.

Рис.7: Типичный серебряно-слюдяной конденсатор

Керамический конденсатор

Конденсаторы такого типа представляют собой керамический диск с серебряными электродами, прикрепленными к каждой плоской поверхности.К этим электродам прикреплены выводы для подключения к устройству. На рисунке 8 показана структура керамического дискового конденсатора. Конденсаторы этого типа используются в определенных приложениях в диапазоне от низкой до очень высокой частоты до 1000 мегагерц. Диэлектрические материалы изготавливаются из смесей титанатов бария и стронция в сочетании с редкоземельными элементами и другими добавками для улучшения электрических характеристик.

Рис. 8: (a) Керамический дисковый конденсатор (b) Конструкция керамического дискового конденсатора

Монолитные керамические конденсаторы на микросхеме

Монолитные керамические конденсаторы на кристалле стали очень популярными, потому что они экономят место и достигают значений емкости, которые трудно достичь с помощью толстопленочных или тонкопленочных конденсаторов.Значения емкости, превышающие 100 000 пФ, легко достижимы с помощью керамических многослойных чипов размером 100 на 180 мил и менее. Эти конденсаторы широко используются во всех видах аналоговых и цифровых интегральных схем. В приложениях с байпасом вне кристалла используются многослойные чипы, поскольку они имеют более высокий объемный КПД, чем керамические диски. Также они могут быть получены в одно- и двухрядной конфигурациях.

Техника многослойной конструкции обеспечивает очень высокое отношение емкости к объему при минимальной самоиндукции.Секции конденсатора изготавливаются путем попеременного нанесения очень тонких слоев керамических диэлектрических материалов и металлических электродов до достижения желаемой емкости. Затем полученные конденсаторы превращаются в почти неразрушимый твердый блок. Детали конструкции типичного многослойного керамического конденсатора показаны на рисунке 9.

Рис.9: (a) Многослойный керамический конденсатор (b) Детальная конструкция многослойного керамического конденсатора

Керамические конденсаторы с температурной компенсацией

Керамические конденсаторы с температурной компенсацией демонстрируют контролируемые предсказуемые изменения емкости при изменении температуры.Если значение емкости увеличивается с повышением температуры, конденсатор имеет положительный температурный коэффициент и обозначается буквой P. этот тип конденсатора используется редко.

Керамические конденсаторы, которые остаются стабильными при изменении температуры, называются конденсаторами NP0 (отрицательно-положительно-ноль). Эти конденсаторы даже более стабильны, чем серебряно-слюдяные конденсаторы. Они используются во многих типах приемников и обычно имеют значения от 1 пФ до 0,033 мкФ.

Керамические конденсаторы с отрицательным температурным коэффициентом широко используются в телевизионных и качественных радиоприемниках для стабилизации настроенных цепей, которые в противном случае изменили бы частоту при любом изменении температуры.Поскольку радиочастотная катушка или трансформатор промежуточной частоты имеет положительный температурный коэффициент индуктивности, его индуктивность будет увеличиваться при любом повышении температуры, и поэтому настроенная частота будет уменьшаться. Если изменение емкости настроенного контура выбрано точно равным, но противоположным изменению индуктивности, их произведение останется постоянным, а резонансная частота не будет изменяться при изменении температуры.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Конденсаторы такого типа используются, когда требуется большая емкость и ток утечки не является важным фактором.Емкость таких устройств составляет от нескольких микрофарад до тысяч фарад. Как правило, они не рассчитаны на напряжение выше 450 В при значениях, равных нескольким сотням микрофарад. Номинальное напряжение конденсаторов уменьшается по мере увеличения емкости, поскольку используются более тонкие диэлектрики с большей емкостью и, как следствие, более низкое номинальное напряжение.

В своей наиболее распространенной форме электролитические конденсаторы аналогичны бумажным конденсаторам. Положительный вывод устройства выполнен из алюминиевой фольги, а одна сторона покрыта очень тонким оксидным слоем, который на самом деле является диэлектриком.В связи с этим слоем находится электролит в виде пасты, который функционирует как отрицательная пластина конденсатора. Вторую полоску алюминиевой фольги прикладывают к пасте для создания электрического контакта. Именно эта ассоциация становится отрицательной клеммой конденсатора. В таких типах конденсаторов достижимы большие емкости, поскольку металлическая фольга (алюминиевая фольга) химически выгравирована, чтобы выявить зернистую структуру металла, что фактически увеличивает эффективную площадь, подверженную воздействию электролита.

Конденсаторы такого типа поляризованные. В случае, если положительная пластина неожиданно подключится к отрицательной клемме источника напряжения, тонкий оксидный слой диэлектрика исчезнет, ​​и конденсатор сработает как короткое замыкание. Поскольку они чувствительны к полярности, конденсаторы электролитического типа обычно не используются в цепях постоянного тока.

Имеется некоторая утечка тока из-за электролита. Обычно она увеличивается с возрастом, особенно если конденсатор не использовался. Количество утечки является верным показателем качества: большие блоки имеют больше, чем маленькие.На рисунке 10 показано несколько типов и стилей электролитических конденсаторов, а на рисунке 11 показана их схематическая структура. На рисунке 12 показаны детали конструкции типичного алюминиевого электролитического конденсатора с нетвердым электролитом.

Рис.10: Алюминиевые электролитические конденсаторы различных типов и размеров

Рис.11: Схематическое изображение алюминиевого электролитического конденсатора с нетвердым электролитом

Рис.12: Конструкция алюминиевого электролитического конденсатора с нетвердым электролитом

Танталовый электролитический конденсатор

Такие типы конденсаторов являются признанными высокостабильными электролитическими конденсаторами.Чистый тантал, который является редкоземельным металлом, имеет серебристо-серый цвет. Металл был назван танталом, так как он «заманчиво» не реагирует. Он остается неизменным при всасывании в большинстве кислот. Элемент обладает высокой устойчивостью к воздействию большинства химикатов при температуре ниже 350 o F.

Очень тонкая пленка оксида тантала чрезвычайно устойчива и поддерживает превосходные диэлектрические характеристики. Соответственно, тантал идеально подходит для использования в электролитических конденсаторах. Танталовые электролитические конденсаторы идеально подходят для использования там, где надежность и длительный срок службы имеют особую важность.

Танталовый электролитический конденсатор имеет две проводящие поверхности, которые отделены от изоляционного материала. Этот изолирующий или диэлектрический материал представляет собой пятиокись тантала, и он обычно используется во всех типах танталовых электролитических конденсаторов. Пятиокись тантала является таким эффективным соединением, которое обладает очень высокой диэлектрической прочностью, а также диэлектрической проницаемостью. Тонкая пленка этого материала нанесена на электроды танталового конденсатора электролитическим методом.Пятиокись тантала имеет диэлектрическую проницаемость 26, что примерно в три раза больше, чем у оксида алюминия. Эта высокая диэлектрическая проницаемость и тот факт, что с помощью электролитического метода можно наносить очень тонкие пленки, указывает на то, что танталовые конденсаторы очень эффективны с точки зрения количества микрофарад, доступных на единицу объема. Фольговые танталовые конденсаторы составляют примерно одну треть размера алюминиевых электролитических конденсаторов. На рисунке 13 показаны танталовые конденсаторы различных форм и размеров в зависимости от их номинальных характеристик.

Рис. 13: Танталовые конденсаторы различных форм и размеров

В танталовых конденсаторах с твердым электролитом в качестве электролита используется сухое вещество, известное как диоксид марганца. Это твердое и проводящее вещество образует катодную (отрицательно заряженную) пластину конденсатора.

Танталовый конденсатор из фольги

Танталовые конденсаторы из фольги изготавливаются путем свертывания двух тонких полос фольги, отделенных бумагой, которая концентрируется (пропитывается) электролитом, в свернутый рулон.Танталовая фольга (которая действует как анод) химически вписана, чтобы увеличить ее эффективную площадь поверхности, что обеспечивает большую емкость в доступном объеме. За процессом травления следует анодирование в химическом растворе при приложении постоянного напряжения. Этот процесс анодирования, в свою очередь, приводит к образованию диэлектрической пленки пятиокиси тантала на поверхности фольги. Фольговые танталовые конденсаторы широко используются для работы в диапазоне температур от -55 ° C до +125 ° C и используются в основном в промышленном и военном электронном оборудовании.

Танталовые конденсаторы с спеченным анодом и с мокрым электролитом и конденсаторы с спеченным анодом и твердым электролитом имеют одну общую черту; гранула из спеченного танталового порошка, к которому прикреплен свинец. Этот анод имеет огромную площадь поверхности из-за своей конструкции. Порошок тантала соответствующей крупности, иногда смешанный со связующими агентами, прессуется на машине в гранулы. Следующим шагом является операция спекания, при которой примеси, связующие и загрязнения испаряются, а частицы тантала спекаются (свариваются) в пористую массу с очень большой внутренней поверхностью.После спекания и перед проявлением диэлектрической (изоляционного материала) пленки на таблетке танталовую свинцовую проволоку соединяют путем приваривания проволоки к таблетке. На рисунке 14 показана конструкция типичного танталового электролитического конденсатора с твердым электролитом.

Рис. 14: Конструкция типичного танталового электролитического конденсатора с твердым электролитом

Пленка пятиокиси тантала образуется электрохимическим процессом на участках поверхности объединенных частиц тантала.При наличии достаточного времени и тока оксид достигнет толщины, установленной приложенным напряжением. Затем гранула помещается в танталовую или серебряную банку, в которой находится электролитический раствор. Большинство жидких электролитов желатинизированы, чтобы избежать независимого движения раствора внутри контейнера и удерживать электролит в тесном контакте с катодом конденсатора. Соответствующая организация торцевого уплотнения предотвращает потерю электролита. Танталовый конденсатор со спеченным анодом в разрезе показан на рисунке 15.

Рис.15: Поперечное сечение танталового электролитического конденсатора со спеченным анодом

Вы также можете прочитать:

Типы индукторов

и их обозначения

Типы резисторов

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *