Soorten condensatoren uitgelegd

In dit bericht leren we over de basisprincipes van condensatoren, en ook over de verschillende soorten condensatoren die algemeen verkrijgbaar zijn op de markt en worden gebruikt in de meeste elektronische circuits.

Overzicht

Een condensator is gewoon een passief elektronisch onderdeel dat is ontworpen om een ​​elektrische lading op te slaan.

In fysieke vorm is het gemaakt van een paar metalen platen of elektroden gescheiden door een isolatie-inhoud of diëlektricum. Het aanleggen van een gelijkspanning over de condensatoraansluitingen genereert onmiddellijk een tekort aan elektronen op de positieve plaat en een overvloed aan elektronen op de negatieve plaat, zoals aangetoond in de volgende afbeelding.

Door deze differentiële opbouw van elektronen ontstaat een elektrische lading, die een bepaald niveau ophoopt (op basis van de spanning) en daarna op dat niveau blijft. Als er sprake is van een gelijkstroom, werkt de isolator in de condensator als een blokkeersysteem voor de stroom van stroom (het kan echter een lichte tijdelijke laadstroom zijn die voorkomt dat de condensator volledig is opgeladen).

Wanneer wisselstroom over de condensator wordt gebruikt, wordt de lading die gedurende de halve wisselstroomcyclus is opgebouwd, omgekeerd met de volgende 2e halve cyclus, waardoor de condensator de stroom erdoorheen efficiënt laat lopen, alsof de diëlektrische isolatie nooit heeft bestaan.

Dus als er sprake is van wisselstroom, werkt een condensator gewoon als een koppelingsapparaat. Er zijn nauwelijks elektronische schakelingen met wisselstroom en zonder enkele condensatoren, mogelijk voor koppeling of voor het optimaliseren van de algemene frequentierespons van het systeem.

In het laatste scenario is een condensator verbonden met een weerstand om een ​​RC-combinatie te creëren. Het optreden van lading / ontlading dat gepaard gaat met condensatoren zou ook kunnen worden gebruikt in verschillende andere circuits, b.v. , de fotografische elektronische flitser.

Net als weerstanden kunnen condensatoren worden geconfigureerd om te werken met vaste waarden of instelbaar in hun grootte. Vaste condensatoren zijn toevallig de primaire basis van een circuit (samen met weerstanden). Variabele condensatoren zijn meestal bedoeld voor het optimaliseren van afgestemde circuits.

De prestatieparameters van elke condensator zijn verschillend en dus ook hun toepassingen verschillen dienovereenkomstig.

Een van de vormen van elektronische componenten die op grote schaal worden gebruikt, zijn de elektronische condensatoren. Afgezien hiervan zijn de andere condensatoren die in de industrie worden gebruikt, keramiek, zilvermica, elektrolytisch, plastic, tantaal en andere.

Elk type condensator wordt gebruikt in verschillende toepassingen op basis van hun respectieve nadelen en voordelen.

Het is essentieel dat het juiste type condensator moet worden gekozen, aangezien het circuit waarin de condensator wordt gebruikt grotendeels door de condensator wordt bepaald.

Dus in het geval dat een correct type condensator niet wordt geselecteerd om in het circuit te worden ingevoegd op basis van zijn parameters, kan dit resulteren in een onjuiste of defecte werking van het circuit.

Basisprincipes van de condensatoren

De fysische wetten die in wezen de verschillende soorten condensatoren beheersen, zijn dezelfde en worden dienovereenkomstig nageleefd.

Deze basiswetten bepalen verschillende parameters van de condensatoren, zoals hoe de condensator zou werken, de waarde van de condensator , en zijn capaciteit (de maximale hoeveelheid lading die de condensator kan bevatten).

De basistheorie waarop condensatoren zijn gebouwd en werken, maakt het dus mogelijk om de verschillende condensatorvormen te begrijpen en hoe deze kunnen worden of worden gebruikt.

Opmerking: hoewel er talloze ontwikkelingen zijn geweest op het gebied van diëlektrica, zijn de basiswetten waarop de condensatoren werken niet veranderd en zijn ze tot op heden van toepassing.

Soorten condensatoren en diëlektrica

Zoals hierboven besproken, hoewel de basiswetten waarop de condensatoren werken, verschillen de eigenschappen van de condensatoren enorm vanwege de manier waarop elk type condensator is geconstrueerd.

De verschillende eigenschappen die verschillende soorten condensatoren bezitten, worden gegeven door hun hoofdelement dat zich tussen de twee platen van de condensator bevindt en bekend staat als 'diëlektrisch'.

De diëlektrische constante van de condensator kan van invloed zijn op het capaciteitsniveau dat de condensator kan bereiken bij een bepaald specifiek volume. Ook kunnen verschillende condensatoren van verschillende typen gepolariseerd van aard zijn, waarbij de spanning die over de condensator loopt slechts in één enkele richting wordt getolereerd.

Aan de andere kant kunnen verschillende condensatoren van verschillende typen niet-gepolariseerd van aard blijken te zijn, waarbij de spanning die over de condensator loopt in beide richtingen wordt getolereerd.

De condensatoren worden gewoonlijk genoemd op basis van de aard van het diëlektricum dat in de condensator aanwezig is.

Dit is een indicatie van de algemene eigenschappen die de condensator zal vertonen, samen met de verschillende soorten circuitfuncties waar ze kunnen worden gebruikt.

Overzicht van condensatoren en de verschillende typen

Voor niet-gepolariseerde condensatoren worden verschillende vormen van ontwerp gebruikt, die bijna allemaal gemakkelijk te herkennen zijn aan de stijl van de condensator. U hoeft niet in detail te kijken met betrekking tot de echte constructies. Hun specifieke kenmerken zijn echter cruciaal, aangezien deze de ideale variëteit kunnen bepalen om mee te werken voor een specifieke toepassing.

Niet-gepolariseerde condensatoren

1. Papieren diëlektrische condensatoren , typisch identificeerbaar door hun buisvormige vorm, zijn de goedkoopste maar typisch omvangrijk. Hun vele andere belangrijke beperking is dat ze niet goed geschikt zijn voor gebruik bij hoge frequenties van meer dan 1 MHz, wat hun toepassing praktisch beperkt tot audiocircuits. Deze worden meestal gevonden in waarden van 0,05 µF tot 1 of 2 µF, met bedrijfsspanningen tussen 200 en 1.000 volt. Diëlektrische condensatoren van geplastificeerd papier kunnen veel grotere bedrijfsspanningen hebben.
2. Keramische condensatoren zijn erg populair in kleine audio- en rf-circuits. Deze zijn vrij goedkoop en ze zijn verkrijgbaar in verschillende waarden van 1 pF tot 1 µF met aanzienlijke bedrijfsspanningen, en bovendien te herkennen aan een zeer lage lekkage. Ze kunnen worden vervaardigd in zowel schijven als cilindrische structuren en als gemetalliseerde keramische platen.
3. Zilver-mica condensatoren zijn duurder dan keramische condensatoren, maar ze hebben een uitstekend werkvermogen bij hoge frequenties en zeer veel kleinere toleranties, en worden daarom gewoonlijk als zeer geschikt beschouwd voor vitale toepassingen. Ze kunnen worden vervaardigd met extreem hoge bedrijfsspanningen.
4. Polystyreen condensatoren zijn gemaakt van metaalfolie gescheiden met een polystyreenfilm, normaal gesproken met een geïntegreerde polystyreen afdekking om een ​​verbeterde isolatie-eigenschap te garanderen. Deze staan ​​bekend om hun minimale verliezen bij hoge frequenties, uitstekende stabiliteit en consistentie. Waarden kunnen variëren van 10 pF tot 100.000 pF, maar de werkspanning daalt doorgaans aanzienlijk met stijgende capaciteitswaarden.
5. Polycarbonaat condensatoren worden doorgaans vervaardigd in de vorm van rechthoekige stukken met uiteinden die eindigen als draden die gemakkelijk in PCB-gaten kunnen worden gestoken. Ze bieden hoge waarden (tot wel 1 µF) in kleine afmetingen, samen met de kenmerken van verminderde verliezen en minimale inductantie. Net als polystyreencondensatoren worden bedrijfsspanningen aangetast door hogere capaciteitswaarden.
6. Polyester foliecondensatoren worden eveneens vervaardigd voor directe montage in printplaten, met waarden van 0,01 µF tot 2,2 µF. Deze zijn meestal groter van formaat in vergelijking met polycarbonaat condensatoren. Door hun kleine inwendige inductantie zijn ze bijzonder geschikt voor het koppelen en ontkoppelen van functies in elektronische schakelingen. Waarden van polyesterfilmcondensatoren worden meestal genoemd met een kleurcode bestaande uit 5 kleurringen.
7. Mylar filmcondensatoren kan worden beschouwd als een standaard filmcondensator, gewoonlijk aangetroffen in waarden van 0,001 µF tot 0,22 µF, met een bedrijfsspanning tot 100 volt gelijkstroom.

De verschillende soorten condensatoren die in de meeste elektronische schakelingen worden gebruikt, zijn als volgt:

Keramische condensator:

De condensator namelijk, keramische condensator wordt gebruikt voor meerdere toepassingen waaronder RF en audio.

Het bereik van de waarden van de keramische condensator ligt tussen enkele picofarads en 0,1 microfarads. De keramische condensatoren worden het meest gebruikt in de industrie, aangezien dit het meest betrouwbare en goedkope type condensator is dat er is.

Een andere reden voor het algemene en brede gebruik ervan is dat de verliesfactor van de keramische condensator erg laag is. Maar de verliesfactor van de condensator is ook afhankelijk van het diëlektricum dat in de condensator wordt gebruikt.

De keramische condensatoren worden gebruikt in zowel de formaten van opbouwmontage als in lood vanwege de constructieve eigenschappen van de condensatoren.

Elektrolytische condensator:

Een type condensator die van nature gepolariseerd is, zijn elektrolytische condensatoren.

De capaciteitswaarden die worden aangeboden door de elektrolytische condensator zijn erg hoog en liggen in het bereik van meer dan 1 µF. de elektrolytische condensatoren worden in de industrie gewoonlijk gebruikt voor toepassingen die op lage frequentie worden uitgevoerd, zoals ontkoppelingstoepassingen, voedingen en toepassingen van audiokoppeling.

Dit komt doordat deze toepassingen de frequentielimiet hebben van bijna 100 kHz.

Tantaalcondensator:

Een ander type condensator dat van nature gepolariseerd is, is de tantaalcondensator. Het capaciteitsniveau van de tantaalcondensator op hun volume is erg hoog.

Een van de nadelen van de tantaalcondensator is dat er geen tolerantie is in de tantaalcondensator ten opzichte van omgekeerde voorspanning, wat kan resulteren in de explosie van de condensator bij blootstelling aan spanning.

Een ander nadeel is dat het een zeer lage tolerantie heeft voor de rimpelstromen en daarom mogen ze niet worden blootgesteld aan hoge spanningen (zoals spanningen die hoger zijn dan hun werkspanning) en hoge rimpelstroom. De tantaalcondensatoren zijn verkrijgbaar in zowel de formaten opbouwmontage als in lood.

Silver Mica Condensator:

Hoewel het gebruik van de zilver-mica-condensatoren aanzienlijk is afgenomen in het huidige tijdperk, is de stabiliteit die wordt geboden door de zilver-micacondensatoren nog steeds erg hoog, samen met een hoge nauwkeurigheid en weinig verlies.

Ook is er voldoende ruimte aanwezig in de zilveren mica condensatoren. De toepassingen waarvoor ze voornamelijk worden gebruikt, zijn onder meer de RF-toepassingen.

De maximale waarden waartoe de zilver-micacondensator beperkt is, zijn ongeveer 100 pF.

Polystyreenfilmcondensator:

De polystyreenfilmcondensatoren bieden een condensator met een nauwe tolerantie waar nodig. Ook zijn deze condensatoren relatief goedkoper dan die van andere condensatoren.

De diëlektrische sandwich of de platen die aanwezig zijn in de polystyreenfilmcondensatoren worden samengerold, wat resulteert in de vorm van de condensator in buisvorm.

De plaatsing van de diëlektrische sandwich en de vorm van de condensator beperkt de respons van de condensator op hoge frequenties door toevoeging van inductantie en reageert dus op slechts enkele 100 kHz.

De algemene beschikbaarheid van de polystyreenfilmcondensatoren is in de vorm van loodhoudende elektronische componenten.

Polyesterfilmcondensator:

De tolerantie die wordt verschaft door de polyesterfilmcondensator is zeer laag en daardoor worden deze condensatoren gebruikt in situaties waarin de eerste overweging de kosten zijn.

Het tolerantieniveau van een groot percentage van de beschikbare polyesterfilmcondensatoren is 10% of 5% en dit wordt voldoende geacht voor een scala aan toepassingen.

De algemene beschikbaarheid van de polyesterfilmcondensatoren is in de vorm van elektronicacomponenten met lood.

Gemetalliseerde polyesterfilmcondensator

De condensatoren van het type gemetalliseerde polyesterfilm bestaan ​​uit polyesterfilms die gemetalliseerd zijn en in alle andere opzichten lijkt het op de condensatoren van polyesterfilm of een andere vorm daarvan.

Een van de voordelen die wordt bereikt door metallische polyesterfilm is dat het de elektroden van een zeer kleine breedte maakt en daardoor ook de omhulling van de condensator in een pakket van zeer kleine afmetingen mogelijk maakt.

De algemene beschikbaarheid van de gemetalliseerde polyesterfilmcondensatoren is in de vorm van loodhoudende elektronische componenten.

Polycarbonaat condensator:

De toepassingen waarbij de meest kritische en cruciale vereiste hoge prestaties en betrouwbaarheid zijn, deze toepassingen gebruiken de polycarbonaat condensatoren.

De capaciteitswaarde wordt gedurende een lange periode vastgehouden door de polycarbonaatcondensatoren, aangezien hun tolerantieniveau erg hoog is. Dergelijke hoge tolerantieniveaus worden bereikt vanwege de stabiliteit van de polycarbonaatfilm die in de polycarbonaatcondensator wordt gebruikt.

Bovendien is de dissipatiefactor van de polycarbonaatcondensator erg laag en kunnen ze een breed temperatuurbereik weerstaan ​​en blijven ze stabiel.

Het temperatuurbereik waartegen deze condensator bestand is, ligt tussen -55ºC en + 125ºC. Ondanks al deze eigenschappen is de fabricage en productie van de polycarbonaatcondensatoren aanzienlijk afgenomen.

PPC of polypropyleen condensator:

Bij dit soort condensatoren is het vereiste tolerantieniveau hoger dan wat de polyestercondensator kan leveren, dan worden in deze gevallen de polypropyleencondensatoren gebruikt.

Het materiaal dat wordt gebruikt voor het diëlektricum in de polypropyleencondensator is een polypropyleenfilm.

Het voordeel dat de polypropyleencondensator heeft ten opzichte van de andere condensatoren, is dat deze gedurende een tijdsperiode zeer hoge spanning kan weerstaan ​​en daardoor is de verandering in het capaciteitsniveau als gevolg van de toename en afname van de spanning gedurende een tijdsperiode erg laag.

De polypropyleen condensator wordt ook gebruikt in gevallen waar de gebruikte frequentie erg laag is, meestal in het bereik van 100 kHz, zijnde de maximale limiet.

De algemene beschikbaarheid van de polypropyleencondensator is in de vorm van elektronicacomponenten met lood.

Glazen condensatoren:

Het diëlektricum dat in de glascondensator wordt gebruikt, is gemaakt van glas. Hoewel de glazen condensatoren duur zijn, zijn hun prestatieniveaus erg hoog.

De HF-stroomcapaciteit van de glazen condensatoren is erg hoog en het verlies is extreem laag. Bovendien is er geen piëzo-elektrische ruis in de glazen condensatoren.

Al deze en enkele aanvullende eigenschappen van de glazen condensatoren maken ze het meest geschikt en ideaal voor RF-toepassingen die hoge prestaties vereisen.

Supercondensator:

De andere namen waaronder de supercap bekend is, zijn ultracapacitor of supercapacitor.

De capaciteitswaarden van deze condensatoren zijn erg groot, zoals hun naam is. De capaciteitsniveaus van de ultracapacitor gaan bijna in de richting van vele duizenden Farads.

De ultracondensator wordt in de industrie gebruikt voor het leveren van geheugenopslag, samen met verschillende toepassingen op het gebied van automobieltoepassingen. De verschillende hoofdtypen condensatoren zijn opgenomen onder de supercap.

Naast hen zijn er verschillende andere condensatortypen condensatoren die worden gebruikt wanneer de toepassingen gespecialiseerd zijn in de natuur.

De identificatie van de condensatoren wordt voornamelijk gedaan door hun parameters, zoals waarden die zijn gemarkeerd over de behuizingen van de condensatoren. Om de parameters op een compacte manier weer te geven, worden de markeringen van de parameters gedaan in de vorm van een code.

VARIABELE CONDENSATOREN

Variabele condensatoren zijn gebouwd met afwisselende stukken metalen platen, een enkele set is vast en niet verplaatsbaar en de andere verplaatsbaar.

De platen zijn gescheiden met een diëlektricum dat lucht of een vast diëlektricum kan zijn. Beweging van een enkele set platen verschuift het totale gedeelte van de platen, waardoor de capaciteit over de platen verandert.

Bovendien standaarddifferentiatie tussen afstemcondensatoren die worden gebruikt voor herhaalde manipulatie (bijvoorbeeld om een ​​radio-ontvangerstation aan te passen) en trimmercondensatoren die bedoeld zijn voor het voorlopig opzetten van een afgestemde schakeling.

Afstemcondensatoren zijn meestal groter, krachtiger van structuur en meestal van het luchtdiëlektrische type.

Trimmer condensatoren worden vaak bepaald door een mica- of filmdiëlektricum met een verminderd aantal platen, waarbij de capaciteit wordt aangepast door een middelste bout te draaien om de spanning over platen en diëlektrisch mica te veranderen.

Vanwege het feit dat deze compacter van formaat zijn, kan een trimmercondensator soms worden toegepast als een afstemcondensator op een FM-radiocircuit in zakformaat, hoewel exclusieve mini-afstemcondensatoren worden vervaardigd om direct op een PCB te installeren.

Als het gaat om het afstemmen van condensatoren, vertelt de structuur van de schoepen de manier waarop de capaciteit varieert naarmate de spil wordt bewogen.

Al deze attributen worden over het algemeen gecategoriseerd in een van de volgende beschrijvingen:

1. Lineair: waarbij elke rotatiegraad van de spil een vergelijkbare verandering in capaciteit genereert. Dit is de meest typische soort die wordt geselecteerd voor radio-ontvangers.

2. Logaritmisch: waarbij elke graad van spilbeweging een constant variërend frequentieniveau van een afgestemde kring genereert.

3. Even frequentie: waarbij elke graad van beweging van de spil dezelfde variatie in frequentie in het afgestemde circuit oplevert. 4. Kwadratische wet: waarin de variatie in de capaciteit evenredig is met het kwadraat van de hoek van de spilbeweging.