Виды конденсаторов — основы электроники

Содержание

Виды конденсаторов

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

У бумажного конденсатора диэлектриком, разделяющим фольгированные обкладки, является специальная конденсаторная бумага. В электронике бумажные конденсаторы могут применяться как в цепях низкой частоты, так и в высокочастотных цепях.

Хорошим качеством электрической изоляции и повышенной удельной емкостью обладают герметичные металлобумажные конденсаторы, у которых вместо фольги (как в бумажных конденсаторах) используется вакуумное напыление металла на бумажный диэлектрик.

Бумажный конденсатор не имеет большую механическую прочность, поэтому его начинку помещают в металлический корпус, служащий механической основой его конструкции.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах, в отличии от бумажных, диэлектриком является тонкий слой оксида металла, образованный электрохимическим способом на положительной обложке из того же металла.

Вторую обложку представляет собой жидкий или сухой электролит. Материалом, создающим металлический электрод в электролитическом конденсаторе, может быть, в частности, алюминий и тантал. Традиционно, на техническом жаргоне «электролитом» называют алюминиевые конденсаторы с жидким электролитом.

Но, на самом деле, к электролитическим также относятся и танталовые конденсаторы с твердым электролитом (реже встречаются с жидким электролитом). Почти все электролитические конденсаторы поляризованы, и поэтому они могут работать только в цепях с постоянным напряжением с соблюдением полярности.

В случае инверсии полярности, может произойти необратимая химическая реакция внутри конденсатора, ведущая к разрушению конденсатора, вплоть до его взрыва по причине выделяемого внутри него газа.

К электролитическим конденсаторам так же относится, так называемые, суперконденсаторы (ионисторы) обладающие электроемкостью, доходящей порой до нескольких тысяч Фарад.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

В качестве положительного электрода используется алюминий. Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида алюминия (Al₂O₃),

Свойства:

• работают корректно только на малых частотах;
• имеют большую емкость.

Характеризуются высоким соотношением емкости к размеру: электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры, но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением пробоя были бы гораздо больше по размеру.

Характеризуются высокими токами утечки, имеют умеренно низкое сопротивление и индуктивность.

Танталовые электролитические конденсаторы

Это вид электролитического конденсатора, в котором металлический электрод выполнен из тантала, а диэлектрический слой образован из пентаоксида тантала (Ta₂O₅).

Свойства:

• высокая устойчивость к внешнему воздействию;
• компактный размер: для небольших (от нескольких сотен микрофарад), размер сопоставим или меньше, чем у алюминиевых конденсаторов с таким же максимальным напряжением пробоя;
• меньший ток утечки по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Полимерные конденсаторы

В отличие от обычных электролитических конденсаторов, современные твердотельные конденсаторы вместо оксидной пленки, используемой в качестве разделителя обкладок, имеют диэлектрик из полимера. Такой вид конденсатора не подвержен раздуванию и утечке заряда.

Физические свойства полимера способствуют тому, что такие конденсаторы отличаются большим импульсным током, низким эквивалентным сопротивлением и стабильным температурным коэффициентом даже при низких температурах.

Полимерные конденсаторы могут заменять электролитические или танталовые конденсаторы во многих схемах, например, в фильтрах для импульсных блоков питания, или в преобразователях DC-DC.

Обозначение емкости на конденсаторах

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

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

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

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

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

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

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

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

Проходные и опорные конденсаторы

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы

Теперь, когда мы знаем, как обозначается данный элемент на схемах, нужно рассмотреть принцип работы конденсатора. Когда обкладки конденсатора подключают к источнику питания, электрические заряды от положительного и отрицательного зажима ИП устремляются к обкладкам, скапливаясь на них.

Электрический ток прерывается после заряда конденсатора до номинальной ёмкости, так как между обкладками находится слой диэлектрика он не может протекать постоянно. Когда источник питания отключат, на конденсаторе останутся заряды, а значит и останется напряжение на его выводах.

Заряды, скопившиеся на каждой из обкладок, противоположны. Соответственно та обкладка, что была подключена к плюсовому выводу источника питания – заряжена положительно, а та, что к минусовому – отрицательно. Принцип работы этого изделия основан на притяжении разноименных зарядов в электрической цепи.

Простыми словами конденсатор сохранит ту энергию, которая была передана от источника питания – в этом и кроется его назначение. Однако на практике есть разнообразные потери и утечки.

Интересно! Лейденская банка – это прообраз современных конденсаторов, родившийся на свет в 1745 году. Это устройство было способно накапливать энергию и извлекать искры при замыкании его обкладок. Внешний вид и конструкцию вы видите ниже.

А на рисунке ниже вы видите конструкцию простейшего плоского конденсатора – две обкладки, разделенные диэлектриком:

Так как ёмкость прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними – то чтобы увеличить ёмкость, инженеры разработали ряд других форм конденсаторов. Например, свёрнутые в спираль обкладки – так их площадь становилась во много раз больше при тех же габаритных размерах, а также цилиндрические и сферические решения.

Один из законов коммутации гласит, что напряжение на обкладках конденсатора не может изменится скачком, что и иллюстрирует следующая миниатюра.

Особенности и требования к конденсаторам

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Типы конденсаторов

Основная классификация конденсаторов проводится по типу используемого в нем диэлектрика, что определяет главные электротехнические характеристики конденсаторов: величину максимального напряжения, сопротивление изоляции, величину потерь, стабильность ёмкости и т. п.

Основные разновидности по виду диэлектрика:

1. С жидким диэлектриком.
2. Вакуумные, у которых обкладки  находятся в вакууме без диэлектрика.
3. С газообразным диэлектриком.
4. Электролитические и оксид-полупроводниковые конденсаторы. В качестве диэлектрика выступает оксидный слой металлического анода, а с другой электрод (катод)- это электролит, но в оксид-полупроводниковых- это полупроводниковый слой , нанесённый на оксидный слой с другой стороны. Данный тип конденсаторов обладает самой огромной удельной ёмкостью по сравнению с другими.
5. Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком— пленочные, бумажные, метало-бумажные, а так же комбинированные — бумажно-плёночные и т. п.
6. Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком— керамические,  стеклянные, слюдяные, из неорганических плёнок,  а так же комбинированные- стекло-керамические, стекло-эмалевые,  стекло-плёночные и др.

Различаются конденсаторы и по возможности изменения своей ёмкости:

• Самые распространенные постоянные конденсаторы, обладающие постоянной емкостью на протяжении всего срока службы.
• Переменные конденсаторы  применяются в радиоприемниках и не только. Они при работе аппаратуры обладают возможностью изменения ёмкости с использованием механического метода (реостат), либо изменения электрического напряжения (варикапы, вариконды) или температуры (термоконденсаторы).
• Подстроечные конденсаторы используются для периодической или разовой подстройки или регулировки  ёмкостей  в  цепях схем, в которых необходимо незначительное изменение ёмкости для нормального функционирования устройств.

По назначению использования конденсаторы делятся на:

• Низковольтные общего назначения, самый распространенный вид широко используемый в различных схемах.
• Высоковольтные, используемые в цепях с высоким напряжением.
• Пусковые, применяемые для запуска электродвигателей.
• Импульсные, создающие импульс необходимый для работы фотовспышки, лазеров и т. п..
• Помехоподавляющие и т. п.

Преимущества электролитических конденсаторов:

• Большая емкость;
• Компактность.

Недостатки:

• Со временем электролит высыхает, теряется емкость;
• Работает только на низких частотах;
• Ограничения по эксплуатационным условиям и риск вздутия/взрыва.

Разберём подробнее преимущества и недостатки электролитов.

Большая емкость

Электролитические конденсаторы обладают большой емкостью, и это их отличительная и самая главная особенность среди остальных конденсаторов.

Емкость обозначается в микрофарадах (мкФ), поскольку электролиты с меньшими значениями не выпускают.

Они обычно выпускаются от нескольких мкФ, до нескольких Ф (1 000 000 мкФ).

Компактность

Благодаря химическим источникам, конденсаторы большой емкости намного компактнее, чем если бы их делали керамическими или пленочными.

Емкость конденсатора можно увеличить только за счет его обкладок, диэлектрика и геометрии. Поэтому электролиты лидируют по соотношению емкость/габариты.

Ионисторы

Разновидность электролитических конденсаторов — это ионисторы. Они обладают большей емкостью (например, 3000 Ф), и работают в основном как резервный или автономный низковольтный источник питания схемы. А также поддерживает схему в спящем режиме без другого источника.

Высыхание электролита

Основная проблема таких конденсаторов – это высыхание электролита. Обычно такая проблема проявляется из-за того, что техникой долго не пользуются или нарушаются условия эксплуатации (перегрев корпуса). Из-за этого электролит начинает высыхать, поэтому происходит потеря емкости.

Можно восстановить емкость конденсатора путем разбавления засохшего электролита дистиллированной водой (как аккумулятор), но это не выгодно. Лучше и надежнее всего заменить старый на новый, аналогичный по параметрам.

Работа на низких частотах

Это скорее особенность, чем недостаток. Большие емкости — это высокое реактивное сопротивление для высоких частот.

Поэтому, такие конденсаторы используются в низкочастотных цепях. Например, в блоках питания в качестве фильтров и сглаживания пульсаций.

Когда конденсатор вздувается и взрывается

Так как конденсаторы такого типа являются химическими источниками, то необходимо соблюдать полярность подключения.

Если вы подключите минус источника к плюсу конденсатора и плюс источника к минусу конденсатора, то сразу же начнется вскипание электролита. Такой эффект возникает из-за обратной химической реакции. Конденсатор может взорваться.

В старых конденсаторах типа К-50 корпус монолитный, и он взрывался громко и достаточно разрушительно.

В современных электролитах на корпусе есть небольшой надрез, который в случае вскипания электролита позволяет горячему пару выйти наружу.
Иногда они просто вдуваются без нарушения герметизации, а бывают и такие случаи, когда конденсатор полностью теряет герметичность.

На корпусах современных конденсаторов вертикальной чертой указывается минусовой контакт.

Внимательно устанавливайте и записывайте прежнее положение, ибо многие производители ставят свои обозначения.

Например, среди радиолюбителей обычно минусовые контакты рисуют в виде квадрата.

А производители печатных плат наоборот, рисуют квадратные контактные площадки под плюс конденсатора. И то, так делают не все.

Так как есть такая путаница среди и радиолюбителей и производителей, всегда обращайте на то. где указан плюсовой контакт. И записывайте прежнее положение детали, иначе это чревато взрывом.

История

Прототип современного конденсатора был сконструирован в 1745 году одновременно двумя учеными: голландским физиком Питером ван Мушенбруком и немецким лютеранским клириком Эвальдом Юргеном фон Клейстом. Первый назвал свое изобретение «Лейденской банкой», второй – медицинской банкой. Сходство в названиях было неслучайным – устройство, как немца, так и голландца, представляло собой стеклянную банку с двумя оловянными обкладками, расположенными на ее наружной и внутренней поверхностях, с вставленной в горлышко пробкой из диэлектрика, которую пронизывал металлический стержень с цепью. Заряжалось такое устройство от очень популярной в те времена электрофорной машины. Накапливаемый при этом на обкладках заряд был небольшой – не более 1 микрокулона.

Изобретённые в 1745 году «банки» в течение последующих 200 лет практически не изменились. Только в середине 50-х годов XX века во время активного развития производства различных радиодеталей стали выпускаться первые накопители сравнительно небольших размеров. При этом они стали использоваться в различных бытовых приборах, электрическом инструменте, позднее – компьютерах.

К сведению. Современные радиодетали данного вида обладают большим разнообразием форм, размеров и характеристик: от самых больших и мощных ионисторов до мелких накопителей, применяемых в печатных платах компьютеров, в контроллерах бытовой техники.

«Лейденская банка» и современный накопитель заряда

 

 

Помогла ли вам статья?

Задать вопрос

Пишите ваши рекомендации и задавайте вопросы в комментариях

Презентация Типы конденсаторов и их применение.

Вы можете ознакомиться и скачать Презентация Типы конденсаторов и их применение. . Презентация содержит 12 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

---

Слайд 1

Описание слайда:

Типы конденсаторов и их применение.

---

Слайд 2

Описание слайда:

Конденсатор — устройство для накопления заряда. Один из самых распространенных электрических компонентов. Существует множество разных типов конденсаторов, которые классифицируют по различным свойствам.

---

Слайд 3

Описание слайда:

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.

---

Слайд 4

Описание слайда:

Керамические конденсаторы.

---

Слайд 5

Описание слайда:

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

---

Слайд 6

Описание слайда:

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

---

Слайд 7

Описание слайда:

Танталовые конденсаторы. 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.

---

Слайд 8

Описание слайда:

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

---

Слайд 9

Описание слайда:

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.

---

Слайд 10

Описание слайда:

Применение конденсаторов. Важным свойством конденсатора в цепи переменного тока является его способность выступать в роли емкостного сопротивления (индуктивное у катушки). Если подключить последовательно конденсатор и лампочку к батарейке, то она не будет светиться. Но если подключить к источнику переменного тока, то она загорится. И светиться будет тем ярче, чем выше емкость конденсатора. Благодаря этому свойству они широко применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока.

---

Слайд 11

Описание слайда:

Благодаря способности конденсаторов долгое время накапливать заряд и затем быстро разряжаться в цепи с малым сопротивлением для создания импульса, делает их незаменимыми при производстве фотовспышек, ускорителей электромагнитного типа, лазеров и т. п. Конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Он подключается к третьему выводу, и благодаря тому что он сдвигает фазу на 90 градусов на третьем выводе- становится возможным использования трехфазного мотора в однофазной сети 220 Вольт.

В промышленности конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной энергии.

---

Слайд 12

Описание слайда:

Способность конденсатора накапливать и сохранять электрический заряд на продолжительное время, сделало возможным использование его в элементах для сохранения информации. А так же в качестве источника питания для маломощных устройств. Например, пробника электрика, который достаточно вставить в розетку на пару секунд пока не зарядится в нем встроенный конденсатор и затем можно целый день прозванивать цепи с его помощью. Но к сожалению, конденсатор значительно уступает в способности накапливать электроэнергию аккумуляторной батареи из-за токов утечки (саморазряда) и неспособности накопить электроэнергию большой величины.

---

Виды конденсаторов и их применение

Предыдущая статья Следующая статья

10. 10.2019

Конденсаторы – это элементы схем большого количества электроприборов, которые позволяют накопить и использовать необходимый заряд для активации работы устройства во время перебоев с питанием от сети, контроля характеристик и показателей нагрузки. Составляющими элементами таких изделий являются два проводника, которые разделяются специальной прослойкой – диэлектриком.

Применяются такие элементы электросхемы в большом количестве приборов:

1. Производство и фабричный выпуск телевизионного оборудования и радиотехнических компонентов. Основная функция конденсаторов в таком оборудовании – создание колебательных контуров и их блокировка для корректной и точной работы аппаратуры, регулировки мощности звука и яркости изображения.
2. Для работы приборов радиолокации используются конденсаторы, которые позволяют создавать качественные и определенных параметров сигналы для улавливания и передачи данных.
3. Создание телефонов, телеграфа и различных мобильных устройств – такие компоненты электросети разделяют цепи с движением постоянного и переменного тока.
4. Производство автомобильной и мототехники – для комплектации и коррекции эксплуатации различного рода датчиков и электроприборов.
5. Электронная и измерительная аппаратура для выполнения точных и правильных измерений, исчислений – приборы для лабораторий и других организаций анализа и обработки большого количества данных с высоким уровнем точности и правильности результатов.
6. Для генерации и выработки мощного светового сигнала для функционирования лазерных приборов используются различные виды конденсаторов. Они позволяют регулировать параметры импульсов для создания лазерного луча.
7. В сфере энергетики так же активно и часто применяют такие компоненты электросхем – это позволяет защищать их от перегрузки, устранять возможные радиопомехи, повышать уровень мощности промышленных агрегатов.

Конденсаторы распределяются на отдельные виды с учетом многих критериев и особенностей их строения и функций.

Разновидности конденсаторов в зависимости от материалов изготовления

Для производства таких важных компонентов используется большое количество различных материалов, что позволяет эффективно применять их для разного оборудования по сферам применения и особенностям конструкции.

По такому критерию выделяют следующие типы конденсаторов:

1. Бумажные или металлобумажные компоненты – особенностями таких изделий стало применение в качестве диэлектрика специальной конденсированной бумаги, которая отличается определенными свойствами и возможностями. Конструкция бумажной детали не защищена от механических повреждений. Для решения такой проблемы готовый конденсатор помещают в металлический корпус для продления срока их эксплуатации. Применяются такие изделия для комплектации низкочастотных или высокочастотных электрических схем.
2. Электролитические детали – в роли диэлектрика выступает небольшой по толщине слой оксида металла. Его помещают в прочный алюминиевый корпус, предварительно обмотав резиновыми уплотнителями. Положительными характеристиками таких компонентов является возможность накапливать и передавать заряд большого объема за счет большой емкости и надежной конструкции.
3. Алюминиевые детали – эффективно применяются на низкочастотных режимах работы. Электрод такого проводника изготавливается из алюминия, а диэлектрик – это специально нанесенный слой диоксида этого же металла. Основные особенности изделий – достаточно внушительные габариты, что препятствует их применению в большом количестве оборудования. При работе показывают высокий уровень утечки тока.
4. Танталовые приборы – электрод производится из металлических составляющих тантала, а в качестве диэлектрических компонентов наносится слой пентаоксида этого же металлического сплава. Преимуществом таких изделий стал небольшой их размер, что позволяет эффективно и компактно впаивать их в некрупные схемы. Дополнительным плюсом можно отметить устойчивость к механическим воздействиям даже большой силы и минимальный уровень утечки тока.
5. Полимерные конденсаторы – универсальный и износоустойчивый вид оборудования, который активно применяется для корректной работы многих электроприборов и бытовой техники. Технология производства позволяет создавать твердотельные детали, которые не вздуваются при пробоях и не допускают утечки заряда. Универсальные и износоустойчивые конденсаторы успешно выполняют свои функции в сложных условиях низких температур, отличаются большим уровнем тока и низким сопротивлением. Такие компоненты активно и уместно применяются для монтажа импульсных приборов – пультов, блоков питания, различной преобразовательной техники.
6. Пленочные изделия – для производства используется диэлектрик в виде пластиковой пленки различных видов. Такие изделия характеризуются большим количеством положительных моментов:

• гарантируют необходимый уровень работоспособности даже при высоких уровнях тока;
• отличаются небольшими объемами емкости;
• устойчивы к возникновению явлений электрического пробоя;
• в зависимости от применяемых материалов обеспечивают нормальную работу даже в условиях экстремально высоких температурных режимов.

7. Керамические конденсаторы – часто применяемый вид приборов, который отличается огромным разнообразием компонентов для впаивания в схемы большого количества электроприборов. Определить нужный компонент для установки в электрооборудование будет несложно, так как они имеют отдельную маркировку с подробным описанием всех характеристик и возможностей деталей. Техническими характеристиками приборов являются:

• сложная нелинейная зависимость рабочих параметров и возможностей от внешней температуры, частоты тока и уровня напряжения;
• отличаются самыми высокими уровнями электрической проницательности по сравнению со всеми остальными видами;
• небольшие компактные размеры позволяют легко и удобно впаивать их в любого вида электроприборы и технику.

8. Устройства, в которых функции диэлектрика выполняет воздух – такие детали по внешнему виду существенно отличаются от всех перечисленных видов конденсаторов. Имеют большое количество ребристых элементов, что позволяет легко и эффективно пропускать воздушные массы. Технические и эксплуатационные возможности таких изделий позволяют применять их для настройки электрооборудования.

Виды конденсаторов по характеру изменения емкости

Такие критерии устройств определили три основных группы конденсаторов:

1. Переменные конденсаторы – огромная группа деталей, которые отличаются способностями менять уровень и показатели емкости при механических или температурных воздействиях на него. Такие особенности позволяют эффективно применять их для создания различного строения и функций приемников, передатчиков любой информации, большого количества измерительных приборов для установки величин разных процессов, самых разных видео- и аудиоустановок и комплектующих элементов к ним. Контролированное изменение свойств приборов позволяет выполнять быстрое переключение и изменение настроек техники – добавлять или уменьшать громкость звука на телевизоре, например.
2. Подстроечные элементы – функцией таких устройств является разовая корректировка емкости для выполнения настройки агрегата при его производстве или проведении ремонтных работ с заменой основных компонентов. Размер емкости в подстроечных деталях небольшой, но достаточный для наладки и корректировки состояния техники. Изменение режима работы устройства необходимо выполнять с применением отвертки.
3. Конденсаторы с постоянной емкостью – не предназначаются для изменения емкости в процессе работы механизма. Такие детали изготавливаются в разнообразных вариантах – по уровню емкости, размерам и материалам, из которых производятся.

Конденсаторы – это универсальные приборы, они создаются в разнообразных видах, формах и параметрах. Это позволяет подобрать конкретный вид и параметры прибора в зависимости от электрооборудования, в схему которого впаиваются изделия, условий эксплуатации и срока применения.

Возврат к списку

Обратная связь

Похожие статьи

---

Различные типы конденсаторов и их применение

В этой статье мы обсудим различные типы конденсаторов и их применение. Конденсатор является очень важным электрическим компонентом и широко используется в электрических и электронных схемах.

Что такое конденсатор?

Конденсатор представляет собой электрический компонент, который хранит s электрический заряд . Конденсатор имеет одну или несколько пар проводников, и диэлектрическая среда разделяет эти пары проводящих пластин. Диэлектрическая среда представляет собой электроизоляционный материал между пластинами конденсатора. Конденсатор представляет собой пассивный элемент с двумя выводами.

Напряжение на конденсаторе ;

Где
Q — количество заряда, хранимого на каждой пластине, а C — емкость.

Ниже приведены две формы зависимости I-V (ток-напряжение) для конденсатора:

Конденсаторы имеют множество важных применений. К ним относятся:

• В цифровых схемах для сохранения информации, хранящейся в памяти больших компьютеров/ноутбуков/контроллеров, во время сбоя питания.
• Конденсаторы действуют как фильтры для отвода ложных электрических сигналов и, следовательно, предотвращения повреждения чувствительных компонентов и цепей, вызванного скачками напряжения.

Различные типы конденсаторов

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы относятся к категории поляризованных конденсаторов, которые имеют положительную и отрицательную пластины. Положительная металлическая пластина действует как анод. Благодаря анодированию изолирующий оксидный слой действует как диэлектрик.

Твердый, жидкий или гелевый электролит образует слой на оксидном слое. Отрицательная пластина действует как катод. Они имеют гораздо более высокое напряжение емкости на единицу объема по сравнению с керамическими или пленочными конденсаторами.

Слюдяные конденсаторы

Слюдяные конденсаторы содержат слюду в качестве диэлектрического материала. Слюда — это силикатный минерал, обычно встречающийся в горных породах, граните и т. д. Слюда — лучший выбор в качестве электрического изолятора. Он имеет низкий диапазон емкости от 20 пФ до 10 пФ. Емкость слюдяных конденсаторов не меняется с течением времени. Таким образом, они обеспечивают стабильную емкость.

Бумажные конденсаторы

Бумажные конденсаторы представляют собой конденсаторы, в которых бумага используется в качестве диэлектрической среды, накапливающей энергию в виде электрического поля. У них есть положительная пластина и отрицательная пластина. Они наиболее подходят для линий электропередач, где значение емкости составляет от 1 нФ до 1 мкФ.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы имеют изоляционную пластиковую пленку в качестве диэлектрика. Иногда его комбинируют с бумагой в качестве носителя электродов. Электроды могут быть изготовлены из металлизированного алюминия или цинка, нанесенного непосредственно на поверхность пластиковой пленки, или из отдельной металлической фольги. Два из этих проводящих слоев намотаны в цилиндрическую обмотку, которая обычно сплющена, чтобы уменьшить требования к монтажному пространству на печатной плате, или уложена в виде нескольких одиночных слоев, сложенных вместе, для формирования корпуса конденсатора.

Неполяризованные конденсаторы

Неполяризованный конденсатор – это  тип конденсатора, который не имеет полярности  и, следовательно, конденсатор можно подключить любым способом в любой заданной цепи. Они находят широкое применение в схемах связи, развязки, обратной связи, компенсации и генерации. Они наиболее подходят для использования в цепях чистого переменного тока. Также неполярные конденсаторы находят свое применение для фильтрации высоких частот благодаря своей скромной емкости. Различные типы неполяризованных конденсаторов:

• Ceramic capacitors
• Polyester Capacitors
• Polystyrene Capacitors
• Polycarbonate Capacitors
• Polypropylene Capacitors
• Teflon Capacitors
• Glass Capacitors

Ceramic capacitors

The ceramic capacitors are fixed-value capacitors that have ceramic material в качестве диэлектрика и металлический слой в качестве диэлектрика. Существует два класса керамических конденсаторов.

• 9Керамические конденсаторы 0005 класса 1 лучше всего подходят для резонансных цепей, поскольку они обеспечивают высокую стабильность и низкие потери.
• Керамические конденсаторы класса 2 обеспечивают высокий объемный КПД для буферных, соединительных и байпасных приложений.

Применение конденсаторов

Основными областями применения конденсаторов являются:

• Аккумуляторы энергии
• Стабилизатор мощности в цепях кондиционирования
• Фильтры верхних и нижних частот
• Фильтр шин питания
• Пускатели двигателей
• Обработка сигналов

Чем опасны конденсаторы?

• Конденсаторы могут оставаться заряженными долгое время после отключения питания схемы; этот накопленный заряд опасен и может привести к потенциально опасным ударам или повреждению подключенных устройств.

• Высоковольтные конденсаторы могут катастрофически выйти из строя, когда они находятся под напряжением или током выше своих пределов, или когда они достигают своего нормального ожидаемого срока службы.

• Нарушение диэлектрического или металлического контакта может привести к образованию диэлектрической жидкости, что приведет к взрыву, растрескиванию или даже взрыву. Конденсаторы, используемые в ВЧ-системах или системах постоянного тока, могут быть очень горячими, особенно в области катушек конденсаторов.

• Конденсаторы, используемые в больших блоках питания, могут сильно взорваться, если один конденсатор вызывает потерю энергии, хранящейся во всем блоке в неисправном блоке.

Читать Далее

Похожие посты:

Подпишитесь на нас и поставьте лайк:

25 Типы конденсаторов и их применение (подробное описание)

Конденсаторы используются в различных электронных схемах и устройствах . В зависимости от применения на рынке доступно различных типов конденсаторов . Следовательно, становится необходимым узнать о каждом типе конденсатора, прежде чем выбрать его. В этой статье мы обсудим самых популярных конденсаторов типа и их практическое применение .

List of different types of capacitors

• Fixed Capacitors
  • Polarized
  • Unpolarized
• Electrolytic capacitor
  • Tantalum electrolytic capacitors
  • Niobium electrolytic capacitors
  • Aluminum electrolytic capacitors
    • Wet Aluminum Electrolytic capacitors
    • Диоксид марганца Алюминий Конденсаторы электролитические
    • Polymer Aluminum Electrolytic capacitors
• Super Capacitors
  • Double layer capacitor
  • Pseudo – capacitor
  • Hybrid capacitor
• Ceramic capacitor
  • Class 1 ceramic capacitor
  • Class 2 ceramic capacitor
  • Керамический конденсатор класса 3
• Пленочные конденсаторы
• Бумажный конденсатор
• Mica Capacitor
  • Stacked Mica Capacitors
  • Silvered Mica Capacitors
• Air Capacitors
• Glass Capacitors
• Variable Capacitor
  • Tuning capacitors
  • Trimmer Capacitors
    • Air Trimmer Capacitors
    • Керамический триммерный конденсатор

Содержание

1. Список различных типов конденсаторов
2. Как классифицируются конденсаторы?
   • Capacitors classification based on structure:
   • Capacitors classification based on polarization:
3. Fixed Capacitors
   • Polarized capacitors
   • Non-polarized capacitors
4. Variable capacitors
   • Tuning capacitor

How are capacitors классифицировано?

Типы конденсаторов

Конденсатор состоит из двух металлических пластин и изоляционный материал, известный как диэлектрик . В зависимости от типа диэлектрического материала и конструкции на рынке доступны различные типы конденсаторов.

Примечание: Конденсаторы отличаются размером и характеристиками . Например, некоторые конденсаторы, используемые в радиосхемах, маленькие и хрупкие. В то время как конденсаторы, встречающиеся в сглаживающих цепях, могут быть довольно большими.

Классификация конденсаторов по структуре:

• Фиксированные конденсаторы
• Переменные конденсаторы
• Триммерные конденсаторы

Классификация конденсаторов на основе поляризации:

• Поляризованные
• неполяризованные

теперь поляризованы на

из неполяризации

, а теперь и для нас.

Конденсаторы постоянной емкости

Конденсаторы постоянной емкости — это те конденсаторы, у которых значение емкости является фиксированным во время производства и не может быть изменено позже. Конденсаторы постоянной емкости делятся на два типа:

• Поляризованные
• Неполяризованные

Поляризованные конденсаторы

Поляризованные конденсаторы — это тип конденсаторов, которые имеют положительных и отрицательных полярностей. В цепи может быть только соединение только в одном направлении . Конденсатор будет разрушен, если полярность (направление) будет изменена на противоположную. Эти конденсаторы используются для достижения высокой плотности емкости .

Эти конденсаторы используются в устройствах постоянного тока (постоянный ток).

Поляризованные конденсаторы подразделяются на два типа:

• Электролитические конденсаторы
• Суперконденсаторы

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы, анод которых расположен на пластинах. А за счет анодирования создается оксидный слой. Этот оксидный слой действует как изолятор (диэлектрик конденсатора).

Электролит в виде твердого вещества, жидкости или геля, покрывающий поверхность этого 9Оксидный слой 0005 действует как катод (отрицательная пластина) конденсатора. Это обеспечивает гораздо более высокую емкость на единицу объема.

 Анодирование — это электрохимический процесс, при котором поверхность металла превращается в анодный оксид. 

В зависимости от типа используемого металла и электролита электролитические конденсаторы подразделяются на следующие типы.

• Конденсаторы электролитические алюминиевые – оксид алюминия (диэлектрик).
• Конденсаторы электролитические танталовые — пятиокись тантала (диэлектрик).
• Конденсаторы электролитические ниобиевые – пятиокись ниобия (диэлектрик).

Конденсаторы электролитические алюминиевые

Конденсаторы электролитические алюминиевые

Это поляризованные электролитические конденсаторы, анод (положительная пластина) которых изготовлен из чистой алюминиевой фольги с травленой поверхностью. Алюминий образует очень тонкий изолирующий слой оксида алюминия путем анодирования, который действует как диэлектрик конденсатора.

Твердый или нетвердый электролит покрывает шероховатую поверхность оксидного слоя, служащего катодом (обкладкой) конденсатора . Поскольку оксидный слой очень тонкий, можно достичь очень высокой емкости.

Алюминиевые электролитические конденсаторы делятся на три типа в зависимости от используемого электролита. К ним относятся:

• Влажный алюминий Электролитические конденсаторы: нетвердые
• Диоксид марганца Алюминий Электролитические конденсаторы: твердые
• Полимер Алюминий Электролитические конденсаторы: твердые

Характеристики алюминиевых электролитических конденсаторов:

• Гораздо дешевле других типов конденсаторов
• Имеются модели с высокой объемной эффективностью (от 0,1 мкФ до 2,2 фарад)
• Номинальное напряжение (от 2,5 В до 700 В)
• Большой допуск от +- -20%)
• Более высокое ESR (эффективное последовательное сопротивление), следовательно, рассеиваемая мощность также выше.
• Срок службы меньше
• Более высокий ток утечки, чем у керамических и пленочных конденсаторов

Применение алюминиевых электролитических конденсаторов:

• Входные и выходные развязывающие конденсаторы для сглаживания и фильтрации в источниках питания переменного тока, импульсных источниках питания, а также в преобразователях постоянного тока.
• Конденсаторы звена постоянного тока в преобразователях переменного тока в переменный для преобразователей частоты, частотных преобразователей, а также в источниках бесперебойного питания.
• Корректирующий конденсатор для коррекции коэффициента мощности
• Аккумулятор энергии для подушек безопасности, фотовспышек, устройств, гражданских детонаторов
• Пусковые конденсаторы для двигателей переменного тока
• Биполярные конденсаторы для передачи аудиосигнала
• Конденсаторы для фотовспышек

Читайте также: Руководство для начинающих по конденсаторам (символ, формула, работа)

Танталовый электролитический конденсатор

В конденсаторе этого типа металлический тантал выступает в качестве анода , а поверх него создается тонкий оксид тантала , который действует как диэлектрик, окруженный 0005 токопроводящий катод .

Танталовые конденсаторы доступны в виде выводов , а также в виде микросхем для поверхностного монтажа .

Характеристики танталовых электролитических конденсаторов:

• Емкость доступна в диапазоне от 10 нФ до 100 мФ .
• Благодаря более высокой относительной диэлектрической проницаемости эти конденсаторы имеют более высокий объемный КПД, чем алюминиевые конденсаторы. (меньшего размера)
• Имеющиеся в продаже танталовые конденсаторы имеют номинальное напряжение (от 2 В до 500 В)
• Имеет более высокий диапазон допустимых отклонений (от +-5% до +-20%)
• Более низкое ESR, чем у алюминиевых конденсаторов, поэтому они могут выдерживать более высокие пульсации тока
• Они очень стабильны во всем диапазоне температур и надежен.
• Увеличенный срок хранения
• Очень чувствителен к полярности и скачкам напряжения. Следовательно, при его использовании требуется большая осторожность, иначе конденсатор может быть поврежден.

Применение танталовых электролитических конденсаторов:

• Отбор и хранение цепей в медицинских устройствах.
• Фильтрация блоков питания на материнских платах компьютеров и мобильных телефонов из-за их небольшого размера и долговременной стабильности, чаще всего в виде поверхностного монтажа.
• Применение в военных целях, поскольку они не склонны к высыханию и изменению емкости со временем.
• В аудиоусилителях иногда используются танталовые конденсаторы, где стабильность является критическим фактором.

Конденсаторы электролитические ниобиевые – пятиокись ниобия (диэлектрик).

Нибодиевые электролитические конденсаторы

Ниобиевый электролитический конденсатор представляет собой поляризованный конденсатор, анод которого (положительная пластина) изготовлен из пассивированного металлического ниобия или монооксида ниобия , на котором изолирующий слой пятиокиси ниобия действует как диэлектрик ниобиевого конденсатора. Твердый электролит на поверхности оксидного слоя служит катодом или (отрицательной пластиной) конденсатора.

Примечание: Доступен в SMD (чип для поверхностного монтажа) чип-конденсаторы и используются вместо танталовых конденсаторов для определенных номиналов напряжения и емкости.

 Производители устанавливают специальные правила проектирования схем для безопасной эксплуатации ниобиевых конденсаторов. 

Характеристики ниобиевых электролитических конденсаторов

• Объемный КПД немного ниже, чем у танталовых конденсаторов из-за меньшей плотности ниобия.
• Более низкая стоимость и лучшая доступность, так как ниобиевая руда широко распространена в природе.
• Высокотемпературный коэффициент
• Обладает более низким максимальным номинальным напряжением

Применение ниобиевых электролитических конденсаторов

• Потребительские товары, включая системы домашнего кинотеатра и игровые контроллеры
• Промышленные объекты и повышенные функции безопасности, включая детекторы дыма электроника
• Автомобили включают бортовую электронику и телематику.
• Самолет включает бортовую развлекательную телематику, оборону

Суперконденсаторы Суперконденсатор

Суперконденсатор — это электрохимический конденсатор, который имеет очень высокую плотность энергии по сравнению с обычным конденсатором (примерно в 100 раз больше). Он также известен как ультраконденсатор . Их емкость колеблется от ·100 Фарад до 5К Фарад. (Подробнее)

Типы суперконденсаторов

• Двухслойный конденсатор (сохраняет заряд электростатически)
• Псевдоконденсатор (электрохимически накапливает заряд)
• Гибридный конденсатор (электростатически и электрохимически накапливает заряд)

Электрохимические конденсаторы состоят из двух электродов, разделенных ионопроницаемой мембраной (сепаратором), и электролита, электрически соединяющего оба электрода. При подаче напряжения ионы в электролите образуют двойные электрические слои полярности, противоположной полярности электрода.

Характеристики суперконденсаторов

• Обладает большим запасом энергии
•  Обладает высокой емкостью
• Обладает высокой скоростью заряда и разряда
•  Незначительная деградация в течение тысяч циклов
•  Низкая токсичность
0 КПД цикла 95% или более

Применение суперконденсаторов

• Благодаря очень быстрой зарядке и разрядке он является отличным инструментом для рекуперативного торможения в транспортных средствах
• Они используются в электромобилях (EV) для продления срока службы батарей.
• Они обеспечивают импульсную мощность в транспортных средствах с частыми остановками (например, в автобусах и поездах).
• Они используются для питания аварийных систем в самолетах.
• Применяется в пусковом механизме автомобилей
• Применяется при пуске дизельных двигателей подводных лодок и танков
• Применяется в системе резервного питания ракет
• Может служить источником питания для ноутбуки и вспышка в камере, так как у него есть резервная копия и система ИБП
• Он используется в бытовой электронике, такой как стабилизатор напряжения

Примечание: Китай экспериментирует с новым типом электрического автобуса, который работает без линий электропередач , но вместо этого использует энергию, хранящуюся в больших суперконденсаторах . Эти конденсаторы быстро восполняются каждый раз, когда автобус останавливается на любой автобусной остановке, и полностью заряжаются на конечной остановке.

 Суперконденсаторы функционально аналогичны поляризованным конденсаторам (на уровне схемы). Следовательно, его символ такой же, как у поляризованного конденсатора. 

Неполяризованные конденсаторы

Неполяризованный конденсатор — это тип конденсатора, для которого не определена полярность. Может быть подключен к цепи любым способом. Они в основном используются в цепях связи, развязки, обратной связи, компенсации и генерации.

Эти конденсаторы в основном используются в сетях переменного тока (переменного тока).

Неполяризованные конденсаторы подразделяются на три типа:

• Керамические конденсаторы
• Пленочные конденсаторы
• Другие конденсаторы

Необходимо прочитать: В чем разница между батареей и конденсатором? (Решено)

Керамический конденсатор Керамический конденсатор

Керамический конденсатор является одним из наиболее часто используемых конденсаторов. Это конденсатор с фиксированной емкостью, в котором керамика выступает в качестве диэлектрика. Он состоит из двух или более чередующихся слоев керамики и металлического слоя , выступающих в качестве электродов . Он доступен в форме свинца и в форме для поверхностного монтажа.

Керамические конденсаторы, особенно многослойные конденсаторы типа (MLCC) , являются наиболее производимыми и используемыми конденсаторами в электронике. MLCC состоит из чередующихся слоев металлического электрода и керамики в качестве диэлектрика. И из-за такого типа конструкции полученный конденсатор состоит из множества небольших конденсаторов, соединенных в параллельное соединение.

 Многослойные керамические микросхемы-конденсаторы были движущей силой перехода электронных устройств от технологии сквозного монтажа к технологии поверхностного монтажа в XIX веке.80-е годы. 

Керамические конденсаторы специальной формы и конструкции используются в качестве конденсаторов для подавления радиопомех/электропомех , в качестве проходных конденсаторов и в больших размерах в качестве силовых конденсаторов для передатчиков.

В зависимости от диапазона рабочих температур, температурного дрейфа и допусков керамические конденсаторы делятся на три класса:

• Класс 1
• Класс 2
• Класс 3

Керамический конденсатор класса 1

3

30026 Обеспечивает высокую стабильность и низкие потери для резонансных цепей

Это точные конденсаторы с температурной компенсацией

Они обеспечивают наиболее стабильное напряжение, температуру и частоту (в некоторой степени)

Имеют низкое значение допуска +- 5 %

Имеют более низкий объемный КПД, поэтому доступны с низким значением емкости

Имеют более низкое ESR и ток утечки

Наиболее распространенными соединениями, используемыми в качестве диэлектриков, являются:

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

Керамический конденсатор класса 2

• Этот тип конденсатора обладает высокой диэлектрической проницаемостью, что обеспечивает лучшую объемную эффективность, чем конденсаторы класса 1.
• Имеет более низкую точность и стабильность для приложений сглаживания, байпаса, соединения и развязки
•  Он демонстрирует нелинейный температурный коэффициент

Керамический конденсатор класса 3

• Это конденсаторы с барьерным слоем или полупроводящие керамические конденсаторы, которые имеют очень высокую диэлектрическую проницаемость (до 50000) и лучший объемный КПД, чем конденсаторы класса 2.
• Обладает худшими электрическими характеристиками, включая меньшую точность и стабильность.
• Диэлектрик характеризуется очень высоким нелинейным изменением емкости в температурном диапазоне.

Применение керамического конденсатора

• Керамические конденсаторы используются в резонансном контуре передающих станций.
• Мощные конденсаторы класса 2: источники питания высоковольтных лазеров, силовые автоматические выключатели, индукционные печи и т. д. как конденсаторы общего назначения.
• В зависимости от применения MLCC, используемые в печатных платах (PCB), рассчитаны на напряжение от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.
• Они используются для отделения компонентов переменного тока от компонентов постоянного и переменного тока и передачи только компонентов переменного тока, а не компонентов постоянного тока.
• Они также используются для разделения, сглаживания и фильтрации.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы состоят из пластиковой пленки в качестве диэлектрического материала. Существуют различные типы пленочных конденсаторов в зависимости от различных типов пленочных материалов

• Полипропилен
• Полиэстер
• Полистирол

Конденсатор неполяризованный, он подходит для сигналов переменного тока и силовых приложений.

Характеристики пленочных конденсаторов:

• Этот конденсатор сконструирован с высокой точностью значений емкости.
•  Пленочные конденсаторы имеют очень низкую среднюю частоту отказов, длительный срок хранения и длительный срок службы.
• По сравнению с другими типами конденсаторов, пленочные конденсаторы могут изготавливаться с очень высокой точностью значений емкости и поддерживать такие значения в течение более длительного времени.
•  Он может выдерживать киловольтное напряжение и создавать невероятно мощные импульсы тока.

Применение пленочных конденсаторов:

• Пленочные конденсаторы могут использоваться в более традиционных устройствах, включая фильтры, аудиокроссоверы и конденсаторы, сглаживающие напряжение. Энергия может храниться в нем, а затем высвобождаться при необходимости в виде сильноточного импульса.
• Пленочные конденсаторы имеют более низкие коэффициенты искажения, значения ESR и ESL. Поэтому это лучший выбор для высоковольтных и высокочастотных приложений.
• Пленочные конденсаторы часто используются в схемах для фильтрации первого или второго порядка, высокочастотного обхода и высокочастотной фильтрации.
• Он широко используется в различных отраслях промышленности, включая электронику, бытовую технику, телекоммуникации, электроэнергетику, электрифицированные поезда, гибридные автомобили, энергию ветра, солнечную энергию и многое другое.

Бумажный конденсатор Бумажный конденсатор

Это постоянный конденсатор, состоящий из двух металлических пластин с бумагой, выступающей в качестве диэлектрика.

Характеристики бумажных конденсаторов

• У них большой ток утечки.
• Тонкая толщина диэлектрика бумажных конденсаторов (часто всего 6-20 мкм) и высокая прочность на растяжение позволяют сворачивать их в конденсаторы большой емкости и малого объема с емкостью 1–20Ф.
• Высокое рабочее напряжение и широкий диапазон емкости.
•  Недостаточно термической и химической стабильности, что делает его склонным к старению.
•  Обычно рабочая температура 85–100 градусов Цельсия.
• Не подходит для использования в высокочастотных цепях из-за своей гигроскопичности и необходимости герметизации.
• Низкие производственные затраты и простой метод.
• В цепях постоянного и низкочастотного тока часто используются бумажные конденсаторы.

Прочие конденсаторы (в зависимости от используемого диэлектрика)

Слюдяной конденсатор

Слюдяной конденсатор

Конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется слюда, известны как слюдяные конденсаторы. Изготовлены из слюдяных листов, покрытых металлом с обеих сторон. Чаще используют слюдяные листы из мусковита и флогопита . Первый обладает лучшими электрическими характеристиками, а второй имеет большее тепловое сопротивление.

Существует две категории слюдяных конденсаторов:

• Многослойные слюдяные конденсаторы
• Посеребренные слюдяные конденсаторы

Характеристики слюдяных конденсаторов

• Погрешность серебряно-слюдяных конденсаторов составляет всего 1%. Это намного лучше, чем у других конденсаторов.
• Эти конденсаторы точны и стабильны, но поскольку в конструкции нет воздушного зазора, их емкость со временем будет немного колебаться.
• Эти конденсаторы имеют низкие резистивные и индуктивные потери.
• Их можно использовать на высоких частотах, поскольку их характеристики часто не зависят от частоты.
• Конденсаторы из серебряной слюды дороги и громоздки.

Применение слюдяных конденсаторов

• В силовых радиочастотных цепях, где стабильность имеет решающее значение, используются серебряно-слюдяные конденсаторы.
• Эти конденсаторы используются в высокочастотных настраиваемых схемах, таких как генераторы и фильтры. Иногда их используют в демпферах.
• Поскольку серебряно-слюдяные конденсаторы имеют высокое напряжение пробоя, они часто используются в высоковольтных устройствах.
• Эти конденсаторы используются в устройствах высокой мощности, таких как радиопередатчики.
• Эти конденсаторы используются в лазерах, радиолокаторах, космосе, резонансных цепях, цепях связи и т.д.

Воздушные конденсаторы

Воздушные переменные конденсаторы

Воздух служит диэлектриком в воздушных конденсаторах. Простейшие воздушные конденсаторы имеют проводящие пластины с воздухом между ними. Они используются в приложениях настройки радио и антенн . Другие приложения включают 9Медицинские сканеры МРТ 0005 и радиочастотные согласующие сети для управления плазмой при нанесении проводящего материала на кремниевые пластины.

Примечание: Эти конденсаторы могут быть постоянными или переменными ; однако постоянные конденсаторы используются редко, потому что доступны другие конденсаторы с лучшими характеристиками.

Стеклянные конденсаторы

Стеклянный конденсатор

Эти конденсаторы состоят из алюминиевых электродов со стеклянным диэлектриком .

Характеристики стеклянных конденсаторов

• Температурный коэффициент низкий.
• Эти конденсаторы бесшумны.
• Они производят продукцию высокого качества с минимальными потерями.
• Способны работать при высоких рабочих температурах.
• Эти конденсаторы могут выдерживать большие высокочастотные токи.

Применение стеклянных конденсаторов

• Используются в цепях, где требуются высокотемпературные зоны.
• Используется для достижения высокой добротности.
• В цепях с высокой мощностью.
• Требуются схемы с жесткими допусками.

Переменные конденсаторы

Переменный конденсатор — это конденсатор, емкость которого можно изменять вручную или электрически. Обычно переменные конденсаторы состоят из двух наборов переплетенных металлических пластин, один из которых фиксированный, а другой переменный . Эти конденсаторы предлагают значения емкости в диапазоне от от 10 до 500 пФ.

Эти переменные резисторы имеют широкий спектр применения, включая согласование импеданса антенны , настройку LC-цепей в радиоприемниках и многое другое .

Существует две основные разновидности переменных конденсаторов:

• Подстроечные конденсаторы
• Подстроечные конденсаторы

Подстроечный конденсатор

Подстроечный конденсатор

Подстроечные конденсаторы используют корпус, состоящий из статора и ротора . Рама поддерживает как статор, так и слюдяной материал. Роторы вращаются с помощью вала, когда статор не используется.

Подстроечный конденсатор

Подстроечный конденсатор

Подстроечный конденсатор представляет собой переменный конденсатор небольшого размера. Они используются в устройствах, где значение емкости фиксируется при производстве и не требует ручной регулировки.

Но со временем из-за чередования других параметров схемы значение емкости конденсатора может измениться. В таком случае этот небольшой подстроечный конденсатор можно использовать для повторной калибровки схемы. Для регулировки емкости подстроечных конденсаторов требуется отвертка.

Подстроечный конденсатор имеет три вывода:

• Общий вывод
• Вывод, который соединяется с ротором
• Вывод, который крепится к неподвижной пластине

Подстроечный конденсатор состоит из двух пластин, расположенных параллельно друг другу другой . Одна из пластин неподвижна, а другая подвижна . Они разделены диэлектриком . Диэлектрический материал конденсатора фиксирован. Путем регулировки подвижной пластины изменяется расстояние между пластинами. Таким образом меняется емкость.

В зависимости от типа диэлектрика они классифицируются как:

• Воздушные подстроечные конденсаторы
• Керамические подстроечные конденсаторы

Конденсаторы подстроек используются в печатных платах подстроек.

Предпочтительны при калибровке оборудования.

Используются в радиоприемниках с LC-цепями.

Символы, работа и их применение

Как мы знаем, в области электроники конденсаторы являются наиболее известными устройствами, которые широко используются при разработке различных схем. Ключевым преимуществом использования конденсатора в электронных схемах является его способность накапливать электрическую энергию между его пластинами. Это наиболее важные компоненты, используемые для управления потоком заряда в цепи. Конденсаторы наряду с такими устройствами, как катушки индуктивности и резисторы, подпадают под классификацию пассивных компонентов, используемых в электронных устройствах. Несмотря на то, что в основном конденсаторы интегрального типа, эта статья полностью посвящена объяснению различных конденсаторов.0005 типы конденсаторов , их использование, условное обозначение и применение.

Чтобы быть ясным и точным, конденсатор — это устройство, которое хранит электрический заряд, имеющее одну или несколько пар проводников, разделенных изолятором/диэлектрическим веществом. Диэлектрические вещества — это пластины, которые используются для накопления заряда, где одна пластина хранит положительный заряд, а другая — отрицательный.

Величина конденсатора измеряется в виде емкости, и этот термин выражается как отношение между зарядом «Q» и приложенным напряжением «V». Это представлено как

Емкость = Q/V

Где

‘Q’ в кулонах

‘C’ в фарадах

‘V’ в вольтах

Итак, это основная информация о конденсаторе. Теперь дайте нам знать типы конденсаторов.

Типы конденсаторов

Существует множество типов конденсаторов, различающихся по стилю, формату, способу изготовления, длине, обхвату и многим другим характеристикам. Но каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Следовательно, более необходимо знать, как работает каждый тип, чтобы можно было выбрать правильный тип It для требуемого приложения.

Существует множество вариаций, включающих в себя фиксированный/переменный, вывод с выводом, вывод без ввода и многие другие. Итак, с учетом всех этих соображений, классификация конденсаторов показана на рисунке ниже.

Сегодня некоторые из этих типов конденсаторов обсуждаются ниже.

Диэлектрический конденсатор

Эти конденсаторы относятся к классу переменных типов. Здесь для устройства необходима постоянная емкость для настройки транзисторных радиоприемников, передатчиков и приемников. Это многопластинчатые воздухоразделительные типы, состоящие как из статических (рассматриваемых как лопасти статора), так и подвижных пластин (рассматриваемых как лопасти ротора). Лопасти ротора вращаются между неподвижными пластинами, и вращение определяет полное значение емкости.

Когда и неподвижная, и подвижная пластины плотно соединены между собой, то прибор показывает максимальное значение емкости. Эти устройства с высоковольтной настройкой имеют больше воздушного пространства между пластинами, так что напряжение пробоя достигает нескольких тысяч вольт.

Пленочный конденсатор

Пленочные конденсаторы также называются пленочными диэлектрическими, пластиковыми или полимерными пленочными конденсаторами. Преимущество использования этих конденсаторов в электрических цепях заключается в их экономичности. В этом устройстве используется тонкое диэлектрическое вещество, а другая сторона конденсатора металлизирована. Пленочные конденсаторы, исходя из необходимости, монтируются в тонкую пленку. Напряжение этого устройства находится в диапазоне от 50 В до 2 кВ, а емкость находится в диапазоне от 5 пФ до 100 мкФ. Обозначение пленочного конденсатора показано ниже:

Обозначение пленочного конденсатора

В зависимости от диэлектрического материала, используемого в устройстве, эти пленочные конденсаторы подразделяются на следующие категории:

• Тип поверхностного монтажа
• Радиальное исполнение
• Амортизатор повышенной прочности
• Аксиальный тип

Использование

• Использование в качестве предохранительных конденсаторов и электромагнитных помех
• Работает в силовых приложениях
• Они находят применение для повышения коэффициента мощности устройства
• Используется для защиты устройств от внезапных и быстрых скачков напряжения

Керамические конденсаторы

Само название говорит о том, что в устройстве используется диэлектрическое вещество керамического типа. Этот диэлектрик предлагает такие характеристики, как минимальный коэффициент потерь, хороший уровень стабильности, но это зависит от типа используемой керамики. Как правило, керамические диэлектрики не обеспечивают высоких уровней емкости на единицу объема, и из-за этого емкость колеблется от нескольких пикофарад до 0,1 мкФ.

Керамические конденсаторы доступны в обычных устройствах с выводами и проходных вариантах, но наиболее используемой формой является конденсатор для поверхностного монтажа, который можно назвать MLCC (многослойный керамический конденсатор).

Кроме того, в зависимости от температурного диапазона, температурного дрейфа и значения допуска керамические конденсаторы подразделяются на следующие категории:

• Класс 1 – тип конденсаторов класса 1 имеет высокий уровень стабильности и более линейные свойства.
• Class 2 — Конденсаторы класса 2 обладают высокой объемной эффективностью, но уровни стабильности и точности не являются хорошими.
Типы конденсаторов
• класса 3 — класса 3 также обладают высоким объемным КПД, но уровень стабильности и коэффициент рассеяния не являются хорошими.

Применение

• Керамические конденсаторы в основном используются в печатных платах, а также для требований высокой плотности
• Также используется для многих общих приложений, поскольку они неполярны.
• Используется в двигателях постоянного тока, потому что они полезны для минимизации уровней радиочастотного шума
• Используется в передающих станциях, где реализованы резонансные контуры

Полипропиленовый конденсатор

Этот конденсатор относится к категории пленочных конденсаторов, и здесь в качестве диэлектрического материала используется очень тонкая пластиковая пленка, которой является полипропилен. В основном эти конденсаторы доступны в виде компонентов с выводами, но не широко используются по сравнению с другими конденсаторами типа , , но имеют свое собственное применение в различных схемах.

Полипропиленовые конденсаторы обладают очень минимальным коэффициентом рассеяния, низкой емкостью и минимальным уровнем влагопоглощения.

Использование

Конденсаторы из полипропилена применяются главным образом в различных областях электроники, а также в следующих областях:

• Используются в схемах точной синхронизации и накопления энергии
• Применяется в балластных системах освещения
• Применяются также в резонансных и импульсных разрядных цепях, имеющих высокочастотные уровни
• Используется также для аудиоприложений

Конденсаторы переменной емкости

Для конденсаторов переменной емкости значение емкости изменяется механическим движением. В общем, есть в основном два типа переменных конденсаторов, а именно:

Тип настройки — используется для непрерывной настройки схемы генератора в радио или другой настраиваемой схеме.

Подстроечный резистор Тип — это небольшой тип переменного конденсатора, который обычно используется для внутреннего регулирования цепи однократного генератора.

Конденсаторы этого типа используют механическую структуру для изменения расстояния между пластинами конденсатора и регулировки площади перекрывающейся поверхности пластин. В переменных конденсаторах в качестве диэлектрика используется воздух. Символ переменного конденсатора показан ниже:

Различные типы конденсаторов переменного типа

Электролитические конденсаторы

Использование электролитических конденсаторов в основном связано с их высокими значениями емкости. Здесь в качестве катода используется полужидкий раствор электролита типа крема/желе, что означает второй электрод. Диэлектрическое вещество, которое здесь используется, представляет собой тонкий оксидный слой. Благодаря минимальной толщине изоляционного материала конденсаторы с высокими значениями емкости могут быть разработаны с минимальным расстоянием между пластинами. Символ электролитического конденсатора:

Обозначение электролитического конденсатора

В конденсаторах этого типа в основном все они поляризованы по своей природе, что соответствует тому постоянному напряжению, которое подается на клемму, должно быть соответствующей полярности. При неправильной полярности изолирующий оксидный слой разрушается, что приводит к повреждению устройства.

Электролитические конденсаторы обычно используются в источниках питания постоянного тока из-за их высокой емкости, а также их минимальные размеры способствуют снижению уровня пульсаций напряжения. Но недостатком использования этих конденсаторов является их минимальное номинальное напряжение.

Классификация электролитических конденсаторов:

• Тип алюминия — здесь в качестве диэлектрического материала используется оксид алюминия
• Тип тантала – здесь пятиокись тантала используется в качестве диэлектрического материала
• Тип ниобия – здесь пятиокись ниобия используется в качестве диэлектрического материала

Применение

• В основном используются для приложений с высокой емкостью
• Используется в качестве фильтрующего оборудования для уменьшения пульсаций напряжения
• Используется в устройствах усиления звука для снижения уровня шума

Серебряный слюдяной конденсатор

Эти конденсаторы обладают повышенной точностью, надежностью и стабильностью. Они доступны при минимальных значениях и в основном реализуются на высоких частотах, повышенных значениях добротности и минимальной вариации конденсатора. Преимущества использования серебряно-слюдяных конденсаторов:

• Повышенная стабильность за счет минимального емкостного расстояния
• Герметичное окружение исключает осложнение коррозии и окисления пластин
• Обладает высокой емкостью на единицу объема
• Устройства могут работать без зажимного механизма

Даже плюсов у этих конденсаторов больше, они не более распространены из-за высокой цены и большого веса. Использование чрезвычайно высокого уровня изменения состава исходного вещества делает устройство более дорогим. В то время как производители схем используют конденсаторы из серебряной слюды для целей высокой мощности, таких как усилители, радиопередатчики, потому что другие керамические / фарфоровые конденсаторы не обладают способностью выдерживать большие мощности и тепло.

Рабочий диапазон напряжения находится в пределах от 100 В до 10 кВ, значение емкости находится в диапазоне от нескольких пикофарад до нескольких нанофарад, а температурный коэффициент составляет 50 ppm/ ⁰ C.

Бумажный конденсатор

Это также обозначается как постоянный конденсатор, в котором в качестве диэлектрика используется бумага, а величина накопленного заряда постоянна. Устройство состоит из двух пластин и бумаги, расположенной между двумя металлическими пластинами. Символ бумажного конденсатора показан ниже:

Обозначение бумажного конденсатора

Применение

• Используется для фильтрации помех и используется для соединения/развязки систем
• Они используются для обеспечения дополнительной мощности для усилителей и используются в аудиосистемах
Бумажные конденсаторы
• также используются в датчиках уровня топлива, влажности и многих других.

Сравнение различных типов конденсаторов

Тип конденсатора	Диэлектрический материал	Относительная диэлектрическая проницаемость рассчитана для частоты 1 кГц	Самая высокая диэлектрическая прочность
Керамика класса 1	Параэлектрический	Диапазон от 12 до 40	Менее 100
Керамика класса 2	Сегнетоэлектрик	Диапазоны от 200 до 14000	Менее 35 лет
Бумага	Бумага	Диапазон от 3,5 до 5,5	60
Алюминий электролитического типа	Ал 2 О 3	9,6	710
Тантал электролитического типа	Та 2 О 5	26	625
Стекло	Стекло	Диапазон от 5 до 10	450
Пылесос	Вакуум	1	40
Суперконденсаторы	Двойной слой Гельмгольца		5000
Пленочные конденсаторы	Политетрафторэтилен	2,0	250
Слюдяные конденсаторы	Слюда	Диапазон от 5 до 8	118

Итак, это все о концепции различных типов конденсаторов.