Типы конденсаторов
Конденсатор — один из самых распространенных электронных компонентов. Существует множество разных типов конденсаторов, которые классифицируют по различным свойствам.
В основном типы конденсаторов разделяют:
- По характеру изменения емкости — постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.
- По материалу диэлектрика — воздух, металлизированная бумага, слюда, тефлон, поликарбонат, оксидный диэлектрик (электролит).
- По способу монтажа — для печатного или навесного монтажа.
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы или керамические дисковые конденсаторы сделаны из маленького керамического диска, покрытого с двух сторон проводником (обычно серебром).
Благодаря довольно высокой относительной диэлектрической проницаемости (от 6 до 12) керамические конденсаторы могут вместить достаточно большую емкость при относительно малом физическом размере. Диапазон емкости этого типа конденсаторов — от нескольких пикоФарад (пФ или pF) до нескольких микроФарад (мФ или uF). Однако их номинальное напряжение, как правило, невысокое.
Маркировка керамических конденсаторов обычно представляет собой трехзначный числовой код, обозначающий значение емкости в пикофарадах. Первые две цифры указывают значение емкости. Третья цифра указывает количество нулей, которые нужно добавить.
Например, маркировка 103 на керамическом конденсаторе означает 10 000 пикоФарад или 10 наноФарад. Соответственно, маркировка 104 будет означать 100 000 пикоФарад или 100 наноФарад и.т.д. Иногда к этому коду добавляют буквы, обозначающие допуск. Например, J = 5%, K = 10%, M = 20%.
Пленочные конденсаторы
Емкость конденсатора зависит от площади обкладок. Для того чтобы компактно вместить большую площадь, используют пленочные конденсаторы. Здесь применяют принцип «многослойности». Т.е. создают много слоев диэлектрика, чередующегося слоями обкладок. Однако с точки зрения электричества, это такие же два проводника разделенные диэлектриком, как и у плоского керамического конденсатора.
В качестве диэлектрика пленочных конденсаторов обычно используют тефлон, металлизированную бумагу, майлар, поликарбонат, полипропилен, полиэстер. Диапазон емкости этого типа конденсаторов составляет примерно от 5pF (пикофарад) до 100uF (микрофарад). Диапазон номинального напряжения пленочных конденсаторов достаточно широк . Некоторые высоковольтные конденсаторы этого типа достигают более 2000 вольт.
Различают два вида пленочных конденсаторов по способу размещения слоев диэлектрика и обкладок – радиальные и аксиальные.
Радиальный и аксиальный тип пленочных конденсаторов
Маркировка емкости пленочных конденсаторов происходит по тому же принципу что и керамических. Это трехзначный числовой код, обозначающий значение емкости в пикофарадах. Первые две цифры указывают значение емкости. Третья цифра указывает количество нулей, которые нужно добавить. Иногда к этому коду добавляют буквы, обозначающие допуск. Например, J = 5%, K = 10%, M = 20%. Например 103J означает 10 000 пикоФарад +/- 5% или 10 наноФарад +/-5%.
Однако довольно часто разные производители кроме значения емкости и точности добавляют символы номинального напряжения, температуры, серии, класса, корпуса, и других особых характеристик. Данные символы могут отличатся и быть размещены в разном порядке, в зависимости от производителя. Поэтому для разшифровки маркировки пленочных конденсаторов желательно пользоваться документацией (Datasheets).
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы обычно используются когда требуется большая емкость. Конструкция этого типа конденсаторов похожа на конструкцию пленочных, только здесь вместо диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная электролитом. Обкладки конденсатора создаются из алюминия или тантала.
Обратим внимание, что электролит хорошо проводит электрический ток! Это полностью противоречит принципу устройства конденсатора, где два проводника должны быть разделены диэлектриком.
Дело в том, что слой диэлектрика создается уже после изготовления конструкции компонента. Через конденсатор пропускают ток, и в результате электролитического окисления на одной из обкладок появляется тонкий слой оксида алюминия или оксида тантала (в зависимости из какого металла состоит обкладка). Этот слой представляет собой очень тонкий и эффективный диэлектрик, позволяющий электролитическим конденсаторам превосходить по емкости в сотни раз «обычные» пленочные конденсаторы.
Недостатком вышеописанного процесса окисления является полярность конденсатора. Оксидный слой обладает свойствами односторонней проводимости. При неправильном подключении напряжения оксидный слой разрушается, и через конденсатор может пойти большой ток. Это приведет к быстрому нагреву и разширению электролита, в результате чего может произойти взрыв конденсатора! Поэтому необходимо всегда соблюдать полярность при подключении электролитического конденсатора. В связи с этим на корпусе компонента производители указывают куда подключать минус.
По причине своей полярности электролитические конденсаторы не могут быть использованы в цепях с переменным током. Но иногда можно встретить компоненты состоящие из двух конденсаторов, соединенными минус-к-минусу и формирующие «не полярные» конденсаторы. Их можно использовать в цепях с переменным током малого напряжения.
Емкость алюминиевых электролитических конденсаторов в колеблется основном от 1 мкФ до 47000 мкФ. Номинальное напряжение — от 5В до 500В. Допуск обычно довольно большой — 20%.
Танталовые конденсаторы физически меньше алюминиевых аналогов. Вдобавок электролитические свойства оксида тантала лучше чем оксида алюминия — у танталовых конденсаторов значительно менше утечка тока и выше стабильность емкости. Диапазон типичных емкостей от 47нФ до 1500мкФ.
Танталовые электролитические конденсаторы также являются полярными, однако лучше переносят неправильное подключение полярности чем их алюминиевые аналоги. Вместе с тем, диапазон типичных напряжений танталовых компонентов значительно ниже – от 1В до 125В.
Переменные конденсаторы
Переменные конденсаторы широко используются в устройствах, где часто требуется настройка во время работы — приемниках, передатчиках, измерительных приборах, генераторах сигналов, аудио и видео аппаратуре. Изменение емкости конденсатора позволяет влиять на характеристики проходящего через него сигнала (форму, частоту, амплитуду и т.д.).
Емкость может менятся механическим способом, электрическим напряжением (вариконды), и с помощью температуры (термоконденсаторы). В последнее время во многих областях вариконды вытесняются варикапами (диодами с переменной емкостью).
Под названием «переменные конденсаторы» обычно имеют ввиду компоненты с механическим изменением емкости. Управление емкостю здесь достигается путем изменения площади обкладок. Обкладки в переменных конденсаторах состоят из множества пластин с воздушным пространством между ними в качестве диэлектрика.
Часть пластин фиксированная, часть подвижная. Положение подвижных пластин по отношению к фиксированным определяет общую емкость конденсатора. Чем больше общая площадь пластин тем больше емкость.
Подстроечные конденсаторы
Подстроечные конденсаторы используются при разовом или периодическом регулировании емкости, в отличии от «стандартных» переменных конденсаторов, где емкость меняется в «режиме реального времени». Такая настройка предназначена для самих производителей аппаратуры, а не для ее пользователей, и выполняется специальной настроечной отверткой. Обычная стальная отвертка не подходит, так как может повлиять на емкость конденсатора. Емкость подстроечных конденсаторов как правило невелика – до 500 пикоФарад.
Способ монтажа конденсаторов
Конденсаторы разделяют по способу монтажа на компоненты для навесного монтажа и для печатного монтажа (SMD или чип-конденсаторы). У компонентов для навесного монтажа есть выводы в виде «ножек». У конденсаторов для печатного монтажа выводами служит часть их поверхности.
Источник
Виды электрических конденсаторов
Конструктивно любой конденсатор можно представить двумя токопроводящими областями (обычно это пластины), на которых скапливаются электрические заряды противоположных знаков и зоны диэлектрика между ними. Используемые для них материалы и размеры пластин с различными свойствами изолирующего слоя влияют на электрические характеристики конструкции и область ее применения. Также они определяют варианты классификации.
Конденсаторы для общего назначения широко распространены, используются во многих сферах, особенно в радиоэлектронике. К ним не предъявляют особых требований по условиям эксплуатации. А вот модели специального назначения должны надежно работать при определенном значении напряжения, частоты, импульсах тока, больших электромагнитных помехах или увеличенных токах при запуске двигателей и других специальных факторах.
Принципы классификации по регулированию емкости
Основным критерием конденсатора является его емкость. Характер ее изменения определяет механическую конструкцию.
Модели постоянной емкости не могут изменять ее при работе, этим занимаются специально созданные изделия с переменной емкостью и различными способами управления:
механическим регулированием взаимного расположения пластин;
отклонением питающего напряжения;
нагревом или охлаждением.
Конденсаторы подстроечные не созданы для длительной, постоянной работы в схеме с оперативной настройкой емкости. Их назначение — первоначальная наладка и периодическая корректировка параметров электрических цепей с малым диапазоном регулирования емкости.
Нелинейные конденсаторы изменяют емкость в зависимости от значения приложенного напряжения или температуры рабочей среды, но не по прямолинейной зависимости. Варикондами называют конструкции, у которых емкость зависит от разности потенциалов. приложенной к обкладкам, а термоконденсаторами — от нагрева или охлаждения.
Принципы классификации по способам монтажа и защиты от внешних воздействий
Конденсаторы с конструкцией для навесного монтажа отличаются большим разнообразием выполненных выводов, которые могут быть созданы:
из мягкого или жесткого сплава;
с аксиальным либо радиальным расположением;
прямоугольного ленточного сечения;
с опорным винтом;
под проходную шпильку;
с креплением посредством винта или болта.
Конденсаторы, созданные для печатного монтажа , выпускаются с неупругими круглыми выводами для удобного размещения на платах с электронными деталями.
Устройства, предназначенные для поверхностного монтажа , принято обозначать индексом «SDM». Их особенность заключается в том, что выводами обкладок служат части корпуса.
Конденсаторы серии Snap in (с защелкивающимися выводами) относятся к последним современным разработкам. Они снабжены выводами, которые при установке в отверстия на плате жестко соединяются с ней. Это сделано для удобства из пайки.
Модели, снабженные выводами под винт , имеют резьбу для подключения к схеме. их используют в силовых цепях и блоках питания, работающих с большими токами. Такие выводы легко закреплять на радиаторах для уменьшения тепловых нагрузок.
Незащищенные конденсаторы предназначены для работы в обычных условиях, а защищенные — при повышенной влажности.
Неизолированные конденсаторы от изолированных отличаются диэлектрическими свойствами корпуса и возможностями касания шасси прибора или токоведущих частей схемы.
У уплотненных моделей корпус заполнен органическими материалами.
Герметизированные конденсаторы снабжены корпусом, изолирующим внутреннее рабочее пространство от воздействия окружающей среды.
Принципы классификации по виду диэлектрика
Качественные свойства диэлектрика у конденсатора влияют на величину сопротивления изоляции между обкладками, а, следовательно, на стабильность сохранения емкости, допускаемые потери и другие электрические характеристики.
Изделия с органическим диэлектриком изготовлены на основе различных марок конденсаторной бумаги, пленок и их сочетаний.
Помехоподавляющие конструкции ослабляют помехи электромагнитного поля, обладают низкой индуктивностью.
Дозиметрические модели созданы для восприятия слабого уровня токовых нагрузок, обладают маленьким саморазрядом и значительным сопротивлением у изоляции.
Деление на высоковольтные и низковольтные конденсаторы немного условно. За критическую величину определения их границ принято напряжение порядка 1600 вольт.
У импульсных высоковольтных изделий диэлектриком служит бумага или комбинированные материалы, а для конструкций постоянного напряжения подбирается полистирол, бумага, политетрафторэтилен и их сочетания.
За определение границы работы низковольтных конденсаторов по частоте принято значение 104…105…107 Гц.
Низкочастотные конденсаторы диэлектриком используют полярные или слабополярные органические пленки с тангенсом угла диэлектрических потерь, зависимым от частоты пропускаемого сигнала, а высокочастотные на основе полистирольных и фторопластовых пленок имеют характеристики, не подверженные влиянию частоты проходящего сигнала.
Модели с неорганическим диэлектриком используют слюду, стекло, керамику, стеклоэмаль и стеклокерамику. У них на диэлектрик наносится тонкий слой металла в форме фольги либо проводится его напыление.
Оксидные конденсаторы еще имеют второе название — электролитические . Они имеют диэлектрик из оксидного слоя, созданный электрохимическим методом на аноде из металла: алюминия, тантала или ниобия. Их катод — жидкий электролит, наполняющий тканевую или бумажную прокладку у конструкций из алюминия или тантала. В оксидно-полупроводниковых моделях на основе двуокиси марганца электролит бывает гелеобразным или жидким.
Конденсаторы с диэлектриком на основе газа, воздуха или вакуума могут быть созданы с постоянной или регулируемой емкостью. Они обладают низкой величиной тангенса угла диэлектрических потерь и самыми стабильными электрическими параметрами. Поэтому их используют в высоковольтной и высокочастотной аппаратуре.
Вакуумные конденсаторы отличаются простотой устройства, меньшими потерями, лучшей температурной стабильностью, устойчивостью к вибрациям.
Также конденсаторы классифицируют по форме обкладок. Они создаются:
Источник
