Виды и применения конденсаторов: Виды конденсаторов и их применение

Содержание

Виды конденсаторов и их применение

Конденсатор — это электрический (электронный) компонент, состоящий из двух проводников (обкладок), разделенных между собой слоем диэлектрика. Существует много видов конденсаторов. В основном они делятся по материалу из которого изготовлены обкладки и по типу используемого диэлектрика между ними.

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.

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.

Блок питания 0…30В/3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подробнее

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.

Пленочные конденсаторы

В данном виде конденсатора диэлектриком является пленка из пластика, например, полиэстер (KT, MKT, MFT), полипропилен (KP, MKP, MFP) или поликарбонат (KC, MKC).

Электроды могут быть напыленными на эту пленку (MKT, MKP, MKC) или изготовлены в виде отдельной металлической фольги, сматывающейся в рулон или спрессованной вместе с пленкой диэлектрика (KT, KP, KC). Современным материалом для пленки конденсаторов является полифениленсульфид (PPS).

Общие свойства пленочных конденсаторов (для всех видов диэлектриков):

работают исправно при большом токе;
имеют высокую прочность на растяжение;
имеют относительно небольшую емкость;
минимальный ток утечки;
используется в резонансных цепях и в RC-снабберах.

Отдельные виды пленки отличаются:

температурными свойствами (в том числе со знаком температурного коэффициента емкости, который является отрицательным для полипропилена и полистирола, и положительным для полиэстера и поликарбоната)
максимальной рабочей температурой (от 125 °C, для полиэстера и поликарбоната, до 100 °C для полипропилена и 70 °С для полистирола)
устойчивостью к электрическому пробою, и следовательно максимальным напряжением, которое можно приложить к определенной толщине пленки без пробоя.

Конденсаторы керамические

Этот вид конденсаторов изготавливают в виде одной пластины или пачки пластин из специального керамического материала. Металлические электроды напыляют на пластины и соединяют с выводами конденсатора. Используемые керамические материалы могут иметь очень разные свойства.

Разнообразие включает в себя, прежде всего, широкий диапазон значений относительной электрической проницаемости (до десятков тысяч) и такая величина имеется только у керамических материалов.

Столь высокое значение проницаемости позволяет производить керамические конденсаторы (многослойные) небольших размеров, емкость которых может конкурировать с емкостью электролитических конденсаторов, и при этом работающих с любой поляризацией и характеризующихся меньшими утечками.

Керамические материалы характеризуются сложной и нелинейной зависимостью параметров от температуры, частоты, напряжения. В виду малого размера корпуса — данный вид конденсаторов имеет особую маркировку.

Конденсаторы с воздушным диэлектриком

Здесь диэлектриком является воздух. Такие конденсаторы отлично работают на высоких частотах, и часто выполняются как конденсаторы переменной емкости (для настройки).

Инвертор 12 В/ 220 В

Инвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно…

Подробнее

Виды конденсаторов, их устройство и применение

✅ Дата публикации: 26.01.2021 | 📒 Советы мастеру | 🕵 Комментариев нет

Виды конденсаторов

Содержание статьи:

1 Классификация конденсаторов
- 1.1 Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах
- 1.2 Что нужно знать про полярность конденсаторов
2 Конструктивные особенности конденсаторов

Пожалуй, невозможно найти таких устройств, в конструкции которых не было бы конденсаторов. Несмотря на простое и незамысловатое устройство, конденсаторы играют важную роль в электрической схеме.

Конденсатор состоит из обкладок в виде пластин, которые накапливают электрический заряд. Друг от друга обкладки изолирует диэлектрик, материалы и состав которого во многом влияют на свойства и характеристики конденсаторов.

Конденсаторы классифицируются по многим параметрам, среди которых можно выделить два основных, это емкость и полярность. В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, что такое конденсатор, какие виды конденсаторов бывают, про устройство и применение конденсаторов в радиоэлектронике.

Классификация конденсаторов

Конденсаторы бывают различных видов, с переменной и постоянной емкостью, изолированные и неизолированные, навесного типа и с защелкивающимися выводами. Основная характеристика всех конденсаторов — это емкость и способы её изменения.

По типу емкости конденсаторы бывают:

Постоянными и переменными. В постоянных конденсаторах нет возможности изменять емкость, в переменных есть. Для этого в конструкции конденсаторов предусмотрена регулировка положения обкладок, посредством которых и изменяется конденсаторная емкость.
Нелинейные и подстроечные конденсаторы. Нелинейные конденсаторы могут менять свою емкость в зависимости от воздействия температуры. Ярким примером таких конденсаторов являются вариконды и термоконденсаторы.

Также конденсаторы классифицируются и по способу монтажа. Бывают конденсаторы навесного типа, для установки на печатные платы, с винтовыми выводами и другие.

Материалы изготовления диэлектрика в конденсаторах

Как уже упоминалось выше, между обкладками конденсатора располагается диэлектрик, материалы изготовления которого во многом влияют на свойства конденсатора. Так, например, основным изолятором в низкочастотных конденсаторах служит органическая плёнка.

В конденсаторах постоянного тока в качестве диэлектрика используется бумага и политетрафторэтилен, а также другие, комбинированные материалы.

Что нужно знать про полярность конденсаторов

Есть неполярные конденсаторы, которые могут быть включены в схему без соблюдения полярности, а есть наоборот, такие конденсаторы, где нужно строго соблюдать полярность. В первую очередь это электролитические конденсаторы или как их еще часто называют, оксидные конденсаторы.

При подключении электролитических конденсаторов очень важно придерживаться полярности. При несоблюдении этого правила конденсатор может вздуться, а его корпус разорвёт на части.

Конструктивные особенности конденсаторов

Воздушные конденсаторы — широко применяются в радиоприёмниках и радиостанциях. В качестве изолятора в них используется воздух. Такие конденсаторы хорошо работают на высоких частотах.

Керамические конденсаторы — имеют широкий интервал диэлектрической проницаемости. В свою очередь это позволило заключить в небольшой керамический корпус большие значения конденсаторных емкостей.

Пленочные конденсаторы — способны выдерживать большие токи, но имеют сравнительно небольшую емкость. Пленочные конденсаторы одни из самых стойких конденсаторов к электрическому пробою.

Полимерные конденсаторы — малое сопротивление и высокий импульсный ток, а также постоянный температурный коэффициент, позволили широко использовать полимерные конденсаторы в импульсных источниках и многих других устройствах.

Электролитические конденсаторы — один из самых распространённых видов конденсаторов. Все электролитические конденсаторы являются поляризованными, то есть, при их подключении важно соблюдать правильную полярность.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

25 Типы конденсаторов и их применение (подробное объяснение)

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

Перечень различных типов конденсаторов

Fixed Capacitors
- Polarized
- Unpolarized
Electrolytic capacitor
- Tantalum electrolytic capacitors
- Niobium electrolytic capacitors
- Aluminum electrolytic capacitors
  - Wet Aluminum Electrolytic capacitors
  - Manganese dioxide Aluminum Electrolytic capacitors
  - Полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы
Super Capacitors
- Double layer capacitor
- Pseudo – capacitor
- Hybrid capacitor
Ceramic capacitor
- Class 1 ceramic capacitor
- Class 2 ceramic capacitor
- Class 3 ceramic capacitor
Пленочные конденсаторы
Бумажный конденсатор
Слюдяной конденсатор
- Многослойные слюдяные конденсаторы
- Посеребренные слюдяные конденсаторы
Air Capacitors
Glass Capacitors
Variable Capacitor
- Tuning capacitors
- Trimmer Capacitors
  - Air Trimmer Capacitors
  - Ceramic Trimmer Capacitor

Table Of Contents

Список различных типов конденсаторов
Как классифицируются конденсаторы?
- Классификация конденсаторов по структуре:
- Классификация конденсаторов на основе поляризации:
Фиксированные конденсаторы
- Поляризованные конденсаторы
- Неполяризованные конденсаторы
Верные конденсации

3
.
Типы конденсаторов

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

Можно ли использовать автомобильный аккумулятор для запуска…

Включите JavaScript

Можно ли использовать автомобильный аккумулятор для запуска генератора? — Полное руководство

Примечание: Конденсаторы различаются размерами 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 на основе структуры:
- Фиксированные конденсаторы
- Переменные конденсаторы
- Триммерные конденсаторы
. деталь.

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 положительной и отрицательной полярности. 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, у которых пластинчатый анод. 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 0003 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 +- (% до 3) -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.
- 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
- Импульсные конденсаторы для фотовспышек
См. также: Руководство для начинающих по конденсаторам (символ, формула, работа)

Танталовый электролитический конденсатор

В конденсаторе этого типа металлический тантал выступает в качестве анода , а тонкий оксид тантала создается поверх него, который действует как диэлектрик, окруженный 0003 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, поскольку 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 в себя 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 (сохраняет заряд электрохимически)
- Гибридный конденсатор (сохраняет заряд электростатически и электрохимически)
Электрохимические конденсаторы состоят из двух электродов, разделенных проницаемой для ионов 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 0 0 0 0 обратимость 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 действовать как источник питания 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 со сквозного монтажа на технологию 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

4

4

40015 Обеспечивают 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 имеет 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, подходит для сигналов переменного тока и питания.

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 приложениях, 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 диэлектрическая толщина бумажных конденсаторов (часто всего 6-20 мкм) и высокая прочность на растяжение позволяют сматывать 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 колеблется от 85 до 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. Изготавливаются путем склеивания листов слюды с металлическим покрытием 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

Воздушный переменный конденсатор

Воздух служит диэлектриком в воздушных конденсаторах. Простейшие воздушные конденсаторы имеют проводящие пластины с воздухом между ними. Они используются в приложениях настройки радио и настройке антенн . Другие приложения включают Медицинские сканеры МРТ 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 фиксированная, , а другая подвижная . 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

Применение подстроечных конденсаторов

Конденсаторы подстройки используются в печатных платах подстройки.

Предпочтительны при калибровке оборудования.

Используются в радиоприемниках с LC-цепями.

Типы конденсаторов и их применение

Конденсатор можно представить как резервуар, в котором накапливается электрический заряд. Чем больше емкость, тем больше зарядов способен хранить конденсатор. Он бывает разных форм, размеров и, конечно же, разных рейтингов. По сути, он состоит из двух пластин, разделенных изолятором или диэлектриком, и имеет достаточное количество применений, и даже в нашей повседневной жизни мы используем его, даже не подозревая об этом.

Эта статья призвана дать вам некоторое представление о типах и использовании одного из наиболее часто используемых пассивных электрических компонентов: конденсатора.

Конденсаторы (Источник: Flickr от Eric Schrader)

.

Типы конденсаторов

При проектировании схемы для конкретного применения тип конденсатора играет ключевую роль в ее правильном функционировании. Каждый конденсатор имеет определенный набор характеристик, таких как допуск, номинальное напряжение и т. д.

Конденсаторы можно разделить на две категории: переменные и постоянные конденсаторы.

Переменный конденсатор , с другой стороны, будет иметь значение емкости, которое можно изменить. Этот конденсатор имеет две пластины, одна из которых неподвижна, а другая соединена с подвижным валом, а емкость изменяется путем изменения подвижной пластины.

Конденсатор постоянной емкости Как следует из названия, этот тип конденсатора имеет фиксированное значение емкости. Обе проводящие пластины неподвижны, поэтому значение емкости не может быть изменено.

Из них чаще используется фиксированный тип. В этой статье рассматриваются некоторые из известных типов фиксированных конденсаторов.

Керамические конденсаторы:

В керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используется керамический материал. Вы можете легко идентифицировать его, так как большинство из них имеет форму диска. Диск покрыт керамическим материалом и помещается между двумя выводами. Когда требуется более высокое значение емкости, несколько слоев керамических материалов сплавляются вместе, образуя диэлектрик.

Основным преимуществом этого типа конденсатора является то, что он неполяризованный. Это означает, что вы можете подключить его в любом направлении вашей цепи.

В зависимости от номинальных температур и допусков они подразделяются на три категории: керамические конденсаторы класса 1, класса 2 и класса 3.

Конденсаторы класса 1 являются наиболее стабильными в отношении допустимой температуры и имеют хорошую точность, в то время как конденсаторы класса 3 имеют относительно низкую точность и наименьшую стабильность.

Алюминиевые электролитические конденсаторы:

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют широкий допуск емкости и, следовательно, являются одними из наиболее часто используемых конденсаторов. Здесь в качестве электролита выступает жидкий или гелеобразный материал, наполненный ионами. Этот электролит отвечает за большие значения емкости этих типов конденсаторов. Это поляризованные конденсаторы , поэтому их следует аккуратно подключать к печатной плате, не забывая о положительных и отрицательных выводах. Они имеют цилиндрическую форму с двумя выводами разной длины.

Более короткий провод обозначает отрицательную клемму, а более длинный — положительную. Поэтому, когда вы используете его в своей схеме, помните золотое правило: «Напряжение на положительной стороне должно быть выше, чем на отрицательной стороне».

Электролит может быть либо твердым полимером, либо влажным электролитом и состоять из ионов алюминия. С более высокими значениями емкости электролитический конденсатор также имеет недостатки. Это включает в себя большие токи утечки, высокие допуски и эквивалентное сопротивление.

Танталовые электролитические конденсаторы:

Танталовые электролитические конденсаторы — это еще один тип электролитических конденсаторов, в которых анод изготовлен из тантала. Использование тантала дает конденсаторам более высокое значение допуска, но более низкое максимальное рабочее напряжение, чем алюминиевый электролитический конденсатор, его нельзя использовать в качестве прямой замены того же самого.

Танталовые конденсаторы имеют очень тонкий диэлектрический слой и, следовательно, более высокое значение емкости на единицу объема. Он показывает сравнительно хорошую стабильность и частотные характеристики, чем конденсаторы других типов.

Тем не менее, танталовые конденсаторы представляют опасность режима потенциального отказа, который может возникнуть во время скачков напряжения, когда анод вступает в непосредственный контакт с катодом. Это может привести к химической реакции в зависимости от силы энергии, выделяемой во время процесса. Поэтому при использовании этого конденсатора вам придется использовать ограничители тока или термопредохранители в качестве превентивной схемы.

Пленочные конденсаторы:

Пленочные конденсаторы, как следует из названия, имеют диэлектрики из тонкой пластиковой пленки. Этот фильм создан с помощью сложного процесса рисования пленки. Пленка может быть как металлизированной, так и необработанной, в зависимости от требований к характеристикам конденсатора. Этот тип конденсатора имеет хорошую стабильность при низкой индуктивности и сравнительно дешевле, чем его аналоги. В зависимости от типа используемого диэлектрика эти пленочные конденсаторы подразделяются на различные категории, такие как полиэфирная пленка, пластиковая пленка и т. д.

Это неполяризованные конденсаторы с желаемыми характеристиками. По сравнению с электролитическим конденсатором он имеет более длительный срок хранения и службы, что делает его более надежным.

Конденсаторы из серебряной слюды:

Конденсаторы из серебряной слюды используют слюду, группу природных минералов, в качестве диэлектрика, который зажат между двумя металлическими листами. Специфическое кристаллическое связывание слюды помогает в производстве очень тонких слоев диэлектрика.
Этот конденсатор популярен своей надежностью и стабильностью при небольшом значении емкостей. Эти конденсаторы с малыми потерями не являются поляризованными и могут быть изготовлены со многими высокими допусками.

Теперь, когда вы получили представление о некоторых конденсаторах и их сильных сторонах, давайте обсудим важные области применения этих конденсаторов.

Какой конденсатор можно использовать где?

Керамические конденсаторы

Это, вероятно, наиболее широко производимые конденсаторы из-за их бесконечного применения. Наиболее известная область, где используются эти конденсаторы, — это резонансный контур передающей станции, который требует высокой точности и большой мощности конденсатора. Благодаря своей неполярности и доступности в широком диапазоне емкостей, номинальных напряжений и размеров, он также популярен в качестве конденсатора общего назначения. Чтобы уменьшить ВЧ-шум в двигателе постоянного тока, можно использовать керамические конденсаторы на щетках двигателя.

Электролитные конденсаторы

Электролитические конденсаторы находят свое применение в приложениях, где требуется высокая емкость без необходимости поляризации переменного тока (например, фильтрующая цепь). Другие области включают импульсный режим питания, сглаживание входных и выходных сигналов в фильтрах нижних частот. В цепях с большой амплитудой и высокочастотными сигналами их нельзя использовать, так как они будут иметь высокие значения ESR.

Танталовые конденсаторы

Преимущество этих конденсаторов состоит в том, что они имеют низкий ток утечки, а также большую емкость, лучшую стабильность и надежность. Это делает их хорошим выбором для образцов и цепей хранения, цепей фильтрации блоков питания компьютеров и сотовых телефонов. Они доступны в военных версиях, которые не высыхают со временем и, следовательно, служат заменой электролитическим конденсаторам в военных приложениях.

Пленочные конденсаторы

Эти конденсаторы популярны среди любителей силовой электроники. Они используются почти во всех силовых электронных устройствах, рентгеновских аппаратах, фазовращателях и импульсных лазерах. Даже импульсный источник питания использует пленочный конденсатор для коррекции коэффициента мощности. Варианты с более низким напряжением находят свою роль в качестве развязывающих конденсаторов, фильтров и аналого-цифровых преобразователей. Их можно использовать как часть обычных цепей, а также для сглаживания скачков напряжения.

Конденсаторы из серебряной слюды

В областях, где требуется низкая емкость, но требуется высокая стабильность, например, в силовых радиочастотных цепях, можно использовать конденсаторы из серебряной слюды. Высокое напряжение пробоя делает его пригодным для высоковольтных приложений. Они имеют низкие потери и поэтому широко используются в высокочастотных схемах, таких как генераторы.

В этой статье рассмотрены наиболее известные типы конденсаторов. Помимо них, есть несколько других типов, таких как подстроечный конденсатор, воздушный конденсатор, суперконденсатор и т. Д. Подстроечный конденсатор является переменным типом и не так часто используется. Суперконденсаторы представляют собой комбинацию нескольких электролитических конденсаторов для формирования конденсатора более высокой емкости, который демонстрирует свойство как конденсаторов, так и аккумуляторной батареи.