Kondensaatorite tüübid on selgitatud

Selles postituses õpime kondensaatori põhitõdesid ja ka mitmesuguseid kondensaatoreid, mis on turul üldiselt saadaval ja mida kasutatakse enamikus elektroonilistes ahelates.

Ülevaade

Kondensaator on lihtsalt passiivne elektrooniline osa, mis on ette nähtud elektrilaengu salvestamiseks.

Füüsilises vormis on see valmistatud paarist metallplaatidest või elektroodidest, mis on eraldatud isolatsiooni või dielektrikuga. Alalisvoolu pinge rakendamine kondensaatori klemmidele tekitab positiivsel plaadil elektronide vähesuse ja negatiivse plaadi elektronide ülekülluse, nagu on näidatud järgmisel joonisel.

See diferentsiaalne elektronide kogunemine tekitab elektrilaengu, mis akumuleerib konkreetse taseme (pinge põhjal), mis jääb sellele tasemele. Kui tegemist on alalisvooluga, töötab kondensaatori sees olev isolaator nagu voolu blokeeriv süsteem (see võib siiski olla kerge mööduv laadimisvool, mis takistab kondensaatori täielikku laadimist).

Kui vahelduvvoolu kasutatakse kondensaatoris, muutub kogu vahelduvvoolutsükli jooksul kogunenud laeng järgmise 2. pooltsükliga vastupidiseks, mistõttu kondensaator laseb selle kaudu voolul efektiivselt töötada, nagu dielektrilist isolatsiooni poleks kunagi olnud.

Seetõttu töötab vahelduvvoolu korral kondensaator lihtsalt nagu ühendusseade. Leiate peaaegu ühtegi vahelduvvoolu kandvat elektroonilist vooluahelat, mis ei sisalda väheseid kondensaatoreid, võib-olla ühendamiseks või süsteemi üldise sagedusreaktsiooni optimeerimiseks.

Viimati mainitud stsenaariumi korral on RC-kombinatsiooni loomiseks kondensaator ühendatud takistiga. Kondensaatoritega seotud laengu / tühjenemise esinemist saab kasutada ka erinevates muudes vooluringides, nt. , fotograafiline elektrooniline välklamp.

Nii nagu takistid, võivad ka kondensaatorid olla fikseeritud väärtustega või nende suuruse järgi reguleeritavad. Fikseeritud kondensaatorid on juhuslikult ahela peamised alused (koos takistitega). Muutuvad kondensaatorid on enamasti ette nähtud häälestatud ahelate optimeerimiseks.

The iga kondensaatori jõudlusparameetrid on erinevad ja seega erinevad ka nende rakendused.

Üks laialdaselt kasutatav elektrooniliste komponentide vorm on elektroonilised kondensaatorid. Peale selle hõlmavad muud tööstuses kasutatavad kondensaatorid keraamikat, hõbedast vilgukivi, elektrolüütilist, plastist, tantaali jt.

Igat tüüpi kondensaatoreid kasutatakse erinevates rakendustes vastavalt nende puudustele ja eelistele.

Põhimõtteliselt tuleb valida õige kondensaatori tüüp, kuna kondensaatorit kasutab suuresti kondensaator.

Seega, kui selle tüüpi parameetrite põhjal ei valita ahelasse sisestamiseks õiget kondensaatorit, võib see põhjustada vooluahela ebaõige või vigase toimimise.

Kondensaatorite põhitõed

Füüsikalised seadused, mis põhimõtteliselt reguleerivad erinevat tüüpi kondensaatoreid, on samad ja neist peetakse kinni.

Need põhiseadused määravad kondensaatorite erinevad parameetrid, näiteks kondensaatori tööpõhimõtted kondensaatori väärtus ja selle mahtuvus (maksimaalne maht, mida kondensaator hoiab).

Seega võimaldab kondensaatorite ehitamise ja töötamise põhiteooria mõista erinevaid kondensaatorite vorme ja nende kasutamist või kasutamist.

Märkus. Ehkki dielektrikute valdkonnas on toimunud arvukalt arenguid, pole põhiseadused, mille alusel kondensaatorid töötavad, muutunud ja need kehtivad tänaseni.

Kondensaatorite tüübid ja dielektrikud

Nagu eespool arutletud, erinevad kondensaatorite põhiseadused, kuid kondensaatorite omadused tohutult selle poolest, kuidas iga kondensaatoritüüp on konstrueeritud.

Erinevat tüüpi kondensaatorite erinevad omadused on antud nende põhielemendil, mis asub kondensaatori kahe plaadi vahel ja mida nimetatakse dielektrikuks.

Kondensaatori dielektriline konstant võib mõjutada mahtuvuse taset, mille kondensaator võib teatud kindla mahu korral saavutada. Samuti võib leida, et erinevad erinevat tüüpi kondensaatorid on olemuselt polariseeritud, kusjuures kondensaatorit läbiv pinge on talutav ainult ühes suunas.

Teiselt poolt võib leida, et erinevad erinevat tüüpi kondensaatorid on olemuselt polariseeritud, kusjuures kondensaatorit läbiv pinge on talutav mõlemas suunas.

Kondensaatoreid nimetatakse tavaliselt kondensaatoris oleva dielektriku olemuse põhjal.

See näitab üldisi omadusi, mida kondensaatoril on koos erinevate tüüpi ahela funktsioonidega, kus neid saab kasutada.

Ülevaade kondensaatoritest ja nende erinevatest tüüpidest

Polariseerimata kondensaatorite puhul kasutatakse erinevaid kujundusvorme, mis on peaaegu kõik kondensaatori stiili järgi hõlpsasti äratuntavad. Tegelike konstruktsioonide osas ei pea te üksikasju uurima. Nende eripära on ülioluline, ehkki need võivad otsustada, milline on konkreetse rakenduse jaoks ideaalne sort.

Polariseerimata kondensaatorid

1. Paberist dielektrilised kondensaatorid , mis on tavaliselt tuvastatavad torukujulise kuju järgi, on odavaimad, kuid tavaliselt mahukad. Nende paljude muude võtmepiirangutena on see, et need ei sobi kasutamiseks üle 1 MHz kõrgetel sagedustel, mis praktiliselt piirdub nende rakendamisega helilülitustele. Need on tavaliselt väärtustes vahemikus 0,05 µF kuni 1 või 2 uF, tööpinge vahemikus 200 kuni 1000 volti. Plastikust kaetud paberdielektrikondensaatoritel võib olla palju suurem tööpinge.
2. Keraamilised kondensaatorid on väikestes heli- ja RF-ahelates väga populaarsed. Need on üsna odavad ja neid on võimalik saada erinevates väärtustes vahemikus 1 pF kuni 1 uF oluliste tööpingetega ja lisaks sellele tunnustatud väga madala lekkega. Neid võib valmistada nii ketaste kui ka silindriliste konstruktsioonidena ja metalliseeritud keraamiliste plaatidena.
3. Hõbe-vilgukivist kondensaatorid on kallimad kui keraamilised kondensaatorid, kuid neil on silmapaistev kõrgsageduslik töövõime ja palju väiksemad tolerantsid, seetõttu peetakse neid tavaliselt elutähtsate rakenduste jaoks hästi sobivaks. Neid saaks toota ülimalt kõrge tööpingega.
4. Polüstüreenkondensaatorid on loodud polüstüreenkilega eraldatud metallkilest, millel on tavaliselt integreeritud polüstüreenkate, et tagada parem isolatsioon. Need on tuntud oma minimaalsete kadude, kõrgete sageduste, suurepärase stabiilsuse ja järjepidevuse poolest. Väärtused võivad varieeruda vahemikus 10 pF kuni 100 000 pF, kuid tööpinge langeb tavaliselt oluliselt mahtuvuse väärtuste tõustes.
5. Polükarbonaatkondensaatorid tavaliselt valmistatakse ristkülikukujuliste tükkide kujul, mille ots lõpeb juhtmetena, mida saab hõlpsasti sisestada PCB aukudesse. Need tagavad väikeste mõõtmetega kõrged väärtused (kuni 1µF) koos vähenenud kadude ja minimaalse induktiivsusega. Täpselt nagu polüstüreenkondensaatorid, kompenseeritakse tööpinge suuremate mahtuvusväärtustega.
6. Polüesterkilekondensaatorid on samuti valmistatud otseseks kokkupanekuks trükkplaatidele, väärtusega 0,01 uF kuni 2,2 uF. Need on tavaliselt suuremad kui polükarbonaatkondensaatorid. Nende väike sisemine induktiivsus võimaldab neil spetsiaalselt hästi sobituda elektrooniliste ahelate funktsioonide ühendamiseks ja lahutamiseks. Polüesterkilekondensaatorite väärtusi mainitakse tavaliselt värvikoodiga, mis sisaldab 5 värvirõngast.
7. Mylari kilekondensaatorid võib pidada standardseks kiletüüpi kondensaatoriks, mida tavaliselt leitakse väärtustes alates 0,001 uF kuni 0,22 uF ja mille tööpinge on kuni 100 volti DC.

Enamikus elektroonilistes ahelates kasutatavad kondensaatorite tüübid on järgmised:

Keraamiline kondensaator:

Kondensaatorit, nimelt keraamilist kondensaatorit, kasutatakse mitmel rakendusel, sealhulgas RF ja heli.

Keraamilise kondensaatori väärtuste vahemik on mõne picofaradi ja 0,1 mikrofaradi vahel. Keraamilised kondensaatorid on tööstuses kõige laialdasemalt kasutatavad, kuna see on kõige usaldusväärsem ja odavam kondensaatori tüüp.

Samuti on selle levinud ja laialdase kasutamise teine ​​põhjus see, et keraamilise kondensaatori kaotustegur on väga madal. Kuid kondensaatori kaotustegur sõltub ka dielektrikust, mida kondensaatoris kasutatakse.

Keraamilisi kondensaatoreid kasutatakse kondensaatorite konstruktsiooniliste omaduste tõttu nii pinnale paigaldamisel kui ka pliiga.

Elektrolüütkondensaator:

Üks kondensaatoritüüp, mis on oma olemuselt polariseeritud, on elektrolüütkondensaatorid.

Elektrolüütkondensaatori pakutavad mahtuvusväärtused on väga suured, mis jäävad vahemikku üle 1 uF. elektrolüütkondensaatoreid kasutatakse tööstuses tavaliselt madala sagedusega rakenduste jaoks, nagu lahutamisrakendused, toiteallikad ja helisidestuse rakendused.

Seda seetõttu, et nende rakenduste sageduspiirang on peaaegu 100 kHz.

Tantaali kondensaator:

Teine kondensaatori tüüp, mis on oma olemuselt polariseeritud, on tantaalkondensaator. Tantaalkondensaatori poolt antud mahtude mahtuvuse tase on väga kõrge.

Tantaalkondensaatori üks puudusi on see, et tantaalkondensaatoris puudub tolerants vastupidise kallutamise suhtes, mis võib stressiga kokkupuutel põhjustada kondensaatori plahvatuse.

Teine puudus on see, et tal on väga madal lainevoolude taluvus ja seetõttu ei tohiks neid kokku puutuda kõrge pinge (näiteks nende tööpingest kõrgema pinge) ja suure lainevooluga. Tantaalkondensaatorid on saadaval nii pinnapealse kui pliiga.

Hõbe vilgukondensaator:

Ehkki hõbedase vilgukivist kondensaatorite kasutamine on praegusel ajastul märkimisväärselt vähenenud, on hõbedase vilgukivist kondensaatorite stabiilsus endiselt väga kõrge, tagades suure täpsuse ja väikese kadu.

Samuti on hõbedast vilgukivist kondensaatorites piisavalt ruumi. Rakendused, kus neid peamiselt kasutatakse, hõlmavad raadiosagedusrakendusi.

Maksimaalsed väärtused, millega hõbedane vilgukondensaator on piiratud, on umbes 100 pF.

Polüstüreenkile kondensaator:

Polüstüreenkile kondensaatorid tagavad tiheda taluvusega kondensaatori, kus see on vajalik. Samuti on need kondensaatorid suhteliselt odavamad kui teistel kondensaatoritel.

Polüstüreenkile kondensaatorites olevad dielektrilised võileivad või plaadid rullitakse kokku, mille tulemuseks on kondensaatori kuju torukujulisena.

Dielektrilise võileiva paigutus ja kondensaatori kuju piiravad induktiivsuse lisamise tõttu kondensaatori reaktsiooni kõrgetele sagedustele ja reageerivad seega vaid vähestele 100 kHz.

Polüstüreenkile kondensaatorite üldine kättesaadavus on pliiga elektroonikakomponentide kujul.

Polüesterkile kondensaator:

Polüesterkilekondensaatori pakutav tolerants on väga madal ja seepärast kasutatakse neid kondensaatoreid olukordades, kus eelnevalt arvestatakse selle maksumusega.

Suure protsendi olemasolevate polüesterkilekondensaatorite tolerantsitase on kas 10% või 5% ja seda peetakse paljude rakenduste jaoks piisavaks.

Polüesterkilekondensaatorite üldine kättesaadavus on pliiga elektroonikakomponentide kujul.

Metalliseeritud polüesterkilekondensaator

Metalliseeritud polüesterkilega kondensaatorid koosnevad metalliseeritud polüesterkilest ja igas muus mõttes sarnanevad polüesterkilekondensaatoritega või nende muul kujul.

Üks eelis, mis saavutatakse metallilise polüesterkilega, on see, et see muudab elektroodid väga väikeseks ja võimaldab seeläbi kondensaatorit ka väga väikeste mõõtmetega pakendis.

Metalliseeritud polüesterkilekondensaatorite üldine kättesaadavus on pliiga elektroonikakomponentide kujul.

Polükarbonaatkondensaator:

Rakendustes, kus kõige kriitilisem ja ülitähtis nõue on kõrge jõudlus ja töökindlus, kasutatakse nendes rakendustes polükarbonaatkondensaatoreid.

Polükarbonaatkondensaatorid hoiavad mahtuvuse väärtust pikka aega, kuna nende tolerantsitase on väga kõrge. Nii kõrge tolerantsitase saavutatakse polükarbonaatkondensaatoris kasutatava polükarbonaatkile stabiilsuse tõttu.

Lisaks on polükarbonaatkondensaatori hajumistegur väga madal ja see talub laias temperatuurivahemikus püsivat stabiilsust.

Temperatuurivahemik, mida see kondensaator talub, on vahemikus -55 ºC kuni + 125 ºC. Kõigile neile omadustele vaatamata on polükarbonaatkondensaatorite tootmine ja tootmine märkimisväärselt vähenenud.

PPC või polüpropüleenist kondensaator:

Seda tüüpi kondensaatorites on nõutav tolerantsitase kõrgem kui see, mida polüesterkondensaator suudab pakkuda, siis kasutatakse nendel juhtudel polüpropüleenkondensaatoreid.

Polüpropüleenkondensaatori dielektriku jaoks kasutatud materjal on polüpropüleenkile.

Polüpropüleenkondensaatori eelis teiste kondensaatorite ees on see, et see suudab teatud aja jooksul vastu pidada väga kõrgele pingele ja seeläbi on aja jooksul pinge suurenemisest ja vähenemisest tingitud mahtuvuse taseme muutus väga madal.

Polüpropüleenkondensaatorit kasutatakse ka juhtudel, kui kasutatav sagedus on väga madal, maksimaalselt 100 kHz.

Polüpropüleenkondensaatori üldine kättesaadavus on pliiga elektroonikakomponentide kujul.

Klaaskondensaatorid:

Klaaskondensaatoris kasutatav dielektrik koosneb klaasist. Kuigi klaaskondensaatorid on kallid, on nende jõudlustase väga kõrge.

Klaaskondensaatorite raadiosagedusvoolu võime on väga kõrge ja kaotus on äärmiselt väike. Lisaks puudub klaaskondensaatorites piesoelektriline müra.

Kõik need ja mõned klaaskondensaatorite täiendavad omadused muudavad need kõige sobivamateks ja ideaalsemateks suure jõudlust nõudvate raadiosagedusrakenduste jaoks.

Superkondensaator:

Teised nimed, mille järgi superkapslit tuntakse, on ultrakondensaator või superkondensaator.

Nende kondensaatorite mahtuvuse väärtused on nende nimed väga suured. Ultrakondensaatori mahtuvustasemed lähevad peaaegu paljude tuhandete faraadide poole.

Ultrakondensaatorit kasutatakse tööstuses mälu varumise pakkumiseks koos erinevate kasutusvaldkondadega autotööstuses. Kondensaatorite erinevad peamised tüübid on superkorgi all.

Nendega koos on veel mitmesuguseid kondensaatoritüüpe, mida kasutatakse juhul, kui rakendused on oma olemuselt spetsialiseerunud.

Kondensaatorite tuvastamine toimub peamiselt nende parameetrite kaudu, näiteks väärtuste abil, mis on märgitud kondensaatorite korpusele. Parameetrite kompaktsel viisil kuvamiseks tehakse parameetrite märgistamine koodi kujul.

MUUTUVAD KONTSENTAATORID

Muutuvad kondensaatorid on ehitatud vahelduvate metallplaatide tükkidega, üks komplekt on fikseeritud ja liikumatu ning teine ​​liikuv.

Plaadid eraldatakse dielektrikuga, mis võib olla õhk või tahke dielektrik. Ühe plaadikomplekti liikumine nihutab plaatide kogu sektsiooni, muutes seeläbi plaatide mahtuvust.

Lisaks on standardne eristamine häälestuskondensaatorite jaoks, mida kasutatakse korduvaks manipuleerimiseks (nt raadiovastuvõtujaama reguleerimiseks), ja trimmerkondensaatorite vahel, mis on ette nähtud häälestatud vooluahela esialgseks seadistamiseks.

Häälestuskondensaatorid kipuvad olema suuremad, struktuurilt võimsamad ja tavaliselt õhudielektrilised.

Trimmeri kondensaatorid määratakse sageli vähendatud koguse plaatidega vilguga või kile-dielektrikuga, kus mahtuvust muudetakse keskmise poldi pööramise teel, et muuta plaatide ja dielektrilise vilgukese pinget.

Tulenevalt asjaolust, et need on kompaktsema suurusega, võib ka trimmerkondensaatorit kohati rakendada nagu häälestuskondensaator taskusuurusele FM-raadiolülitusele, ehkki eksklusiivseid minihäälestuskondensaatoreid toodetakse otse PCB-le paigaldamiseks.

Kondensaatorite häälestamise osas ütleb labade struktuur viisi, kuidas mahtuvuse maht spindli liigutamisel varieerub.

Kõik need atribuudid on tavaliselt jaotatud ühte järgmistest kirjeldustest:

1. Lineaarne: kus iga spindli pöörlemisaste tekitab mahtuvuses sarnase muutuse. See on kõige tüüpilisem raadiovastuvõtjatele valitud liik.

2. Logaritmiline: kus iga spindli liikumise aste tekitab häälestatud vooluahela püsivalt erineva sageduse.

3. Ühtlane sagedus: kus iga spindli liikumise aste annab häälestatud vooluahelas sama sageduse variatsiooni. 4. Ruutu seadus: kus mahtuvuse muutus on proportsionaalne spindli liikumisnurga ruuduga.