In diesem Beitrag lernen wir die Grundlagen von Kondensatoren sowie die verschiedenen Arten von Kondensatoren kennen, die auf dem Markt erhältlich sind und in den meisten elektronischen Schaltungen verwendet werden.
Überblick
Ein Kondensator ist einfach ein passives elektronisches Teil, das zum Speichern einer elektrischen Ladung ausgelegt ist.
In physikalischer Form besteht es aus einem Paar Metallplatten oder Elektroden, die durch einen Isolationsgehalt oder ein Dielektrikum getrennt sind. Das Anlegen einer Gleichspannung an die Kondensatoranschlüsse erzeugt sofort einen Mangel an Elektronen auf der positiven Platte und einen Überfluss an Elektronen auf der negativen Platte, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Dieser unterschiedliche Aufbau von Elektronen führt zu einer elektrischen Ladung, die ein bestimmtes Niveau (basierend auf der Spannung) akkumuliert und danach auf diesem Niveau bleibt. Wenn ein Gleichstrom beteiligt ist, funktioniert der Isolator im Kondensator wie ein Blockiersystem für den Stromfluss (es kann sich jedoch um einen leichten transienten Ladestrom handeln, der verhindert, dass der Kondensator vollständig aufgeladen ist).
Wenn Wechselstrom über den Kondensator verwendet wird, wird die während des halben Wechselstromzyklus akkumulierte Ladung mit dem nächsten zweiten Halbzyklus umgekehrt, wodurch der Kondensator den Strom durch ihn effizient laufen lässt, als ob die dielektrische Isolierung niemals vorhanden wäre.
Wenn es sich um Wechselstrom handelt, funktioniert ein Kondensator daher einfach wie eine Kopplungsvorrichtung. Sie werden kaum elektronische Schaltkreise finden, die Wechselstrom führen und nicht wenige Kondensatoren enthalten, möglicherweise zur Kopplung oder zur Optimierung des allgemeinen Frequenzgangs des Systems.
Im zuletzt genannten Szenario wird ein Kondensator mit einem Widerstand verbunden, um eine RC-Kombination zu erstellen. Das mit Kondensatoren verbundene Auftreten von Laden / Entladen könnte auch in verschiedenen anderen Schaltungen verwendet werden, z. , der fotografische elektronische Blitz.
Kondensatoren können genau wie Widerstände so konfiguriert werden, dass sie mit festen Werten arbeiten oder in ihrer Größe einstellbar sind. Festkondensatoren sind (zusammen mit Widerständen) die Hauptgrundlage einer Schaltung. Variable Kondensatoren dienen hauptsächlich zur Optimierung von Schwingkreisen.
Das Leistungsparameter jedes Kondensators sind unterschiedlich und daher unterscheiden sich auch ihre Anwendungen entsprechend.
Eine der weit verbreiteten Formen elektronischer Komponenten sind die elektronischen Kondensatoren. Abgesehen davon umfassen die anderen in der Industrie verwendeten Kondensatoren Keramik, Silberglimmer, Elektrolyt, Kunststoff, Tantal und andere.
Jeder Kondensatortyp wird in verschiedenen Anwendungen entsprechend ihren jeweiligen Nachteilen und Vorteilen verwendet.
Es ist wesentlich, dass der richtige Kondensatortyp ausgewählt werden muss, da die Schaltung, in der der Kondensator verwendet wird, stark vom Kondensator abhängt.
Wenn daher aufgrund seiner Parameter kein korrekter Kondensatortyp zum Einfügen in die Schaltung ausgewählt wird, kann dies zu einer fehlerhaften oder fehlerhaften Funktion der Schaltung führen.
Grundlagen der Kondensatoren
Die physikalischen Gesetze, die grundsätzlich die verschiedenen Arten von Kondensatoren regeln, sind gleich und werden entsprechend eingehalten.
Diese Grundgesetze bestimmen verschiedene Parameter der Kondensatoren, wie beispielsweise die Funktionsweise des Kondensators Wert des Kondensators und seine Kapazität (die maximale Ladungsmenge, die der Kondensator halten wird).
Die grundlegende Theorie, auf der Kondensatoren aufgebaut sind und arbeiten, ermöglicht es daher, die verschiedenen Kondensatorformen zu verstehen und zu verstehen, wie diese verwendet werden können oder werden.
Hinweis: Obwohl es auf dem Gebiet der Dielektrika zahlreiche Entwicklungen gegeben hat, haben sich die Grundgesetze, an denen die Kondensatoren arbeiten, nicht geändert und gelten bis heute.
Arten von Kondensatoren und Dielektrika
Wie oben diskutiert, unterscheiden sich die Eigenschaften der Kondensatoren aufgrund der Art und Weise, in der jeder Kondensatortyp aufgebaut ist, enorm, obwohl die Grundgesetze, nach denen die Kondensatoren arbeiten, enorm sind.
Die verschiedenen Eigenschaften, die verschiedene Arten von Kondensatoren besitzen, sind durch ihr Hauptelement gegeben, das sich zwischen den beiden Platten des Kondensators befindet und als 'Dielektrikum' bekannt ist.
Die Dielektrizitätskonstante des Kondensators kann das Kapazitätsniveau beeinflussen, das der Kondensator bei einem bestimmten Volumen erreichen kann. Es kann auch festgestellt werden, dass verschiedene Kondensatoren unterschiedlicher Typen von Natur aus polarisiert sind, wobei die über den Kondensator verlaufende Spannung nur in einer einzigen Richtung toleriert wird.
Andererseits kann festgestellt werden, dass verschiedene Kondensatoren unterschiedlicher Typen nicht polarisiert sind, wobei die über den Kondensator verlaufende Spannung in beide Richtungen toleriert wird.
Die Kondensatoren werden üblicherweise aufgrund der Art des im Kondensator vorhandenen Dielektrikums benannt.
Dies ist ein Hinweis auf die allgemeinen Eigenschaften, die der Kondensator zusammen mit den verschiedenen Arten von Schaltungsfunktionen aufweisen wird, bei denen sie verwendet werden können.
Übersicht über Kondensatoren und ihre verschiedenen Typen
Für unpolarisierte Kondensatoren werden verschiedene Formen des Designs verwendet, von denen fast alle leicht am Stil des Kondensators zu erkennen sind. Sie müssen nicht genau auf die tatsächlichen Konstruktionen eingehen. Ihre besonderen Merkmale sind jedoch von entscheidender Bedeutung, da diese die ideale Sorte für eine bestimmte Anwendung bestimmen können.
Nicht polarisierte Kondensatoren
- Dielektrische Papierkondensatoren , die typischerweise durch ihre röhrenförmige Form erkennbar sind, sind die billigsten und doch typischerweise sperrigen. Ihre vielen anderen Hauptbeschränkungen sind, dass sie für die Verwendung bei hohen Frequenzen über 1 MHz nicht gut geeignet sind, was ihre Anwendung praktisch auf Audio-Schaltkreise beschränkt. Diese werden normalerweise in Werten von 0,05 uF bis 1 oder 2 uF mit Betriebsspannungen zwischen 200 und 1000 Volt gefunden. Dielektrische Kondensatoren aus kunststoffbeschichtetem Papier könnten viel größere Betriebsspannungen aufweisen.
- Keramikkondensatoren sind sehr beliebt in kleinen Audio- und HF-Schaltkreisen. Diese sind ziemlich billig und in einer Vielzahl von Werten von 1 pF bis 1 µF mit erheblichen Betriebsspannungen erhältlich und werden darüber hinaus durch sehr geringe Leckage erkannt. Sie können sowohl in Scheiben als auch in zylindrischen Strukturen und als metallisierte Keramikplatten hergestellt werden.
- Silber-Glimmer-Kondensatoren sind teurer als Keramikkondensatoren, haben jedoch eine hervorragende Hochfrequenzbearbeitungsfähigkeit und sehr viel kleinere Toleranzen und werden daher normalerweise als gut geeignet für wichtige Anwendungen angesehen. Sie könnten mit extrem hohen Betriebsspannungen hergestellt werden.
- Polystyrolkondensatoren werden aus Metallfolie hergestellt, die mit einem Polystyrolfilm getrennt ist und normalerweise eine integrierte Polystyrolabdeckung aufweist, um eine verbesserte Isolationseigenschaft zu gewährleisten. Diese sind bekannt für ihre minimalen Verluste bei hohen Frequenzen, ausgezeichnete Stabilität und Konsistenz. Die Werte können von 10 pF bis 100.000 pF variieren, jedoch sinkt die Arbeitsspannung normalerweise mit steigenden Kapazitätswerten erheblich.
- Polycarbonat-Kondensatoren neigen dazu, typischerweise in Form von rechteckigen Teilen hergestellt zu werden, deren Ende als Drähte endet, die leicht in Leiterplattenlöcher eingeführt werden können. Sie bieten hohe Werte (bis zu 1 µF) in winzigen Abmessungen sowie die Merkmale reduzierter Verluste und minimaler Induktivität. Genau wie bei Polystyrolkondensatoren werden die Betriebsspannungen durch höhere Kapazitätswerte beeinträchtigt.
- Polyesterfolienkondensatoren werden ebenfalls zur direkten Montage in Leiterplatten mit Werten von 0,01 µF bis 2,2 µF hergestellt. Diese sind im Vergleich zu Polycarbonatkondensatoren normalerweise größer. Durch ihre geringe innere Induktivität eignen sie sich besonders gut für Kopplungs- und Entkopplungsfunktionen in elektronischen Schaltungen. Werte von Polyesterfilmkondensatoren werden üblicherweise mit einem Farbcode angegeben, der 5 Farbringe umfasst.
- Mylar-Filmkondensatoren könnte als Standardkondensator vom Filmtyp angesehen werden, der üblicherweise in Werten von 0,001 uF bis 0,22 uF mit einer Betriebsspannung von bis zu 100 Volt Gleichspannung zu finden ist.
Die verschiedenen Arten von Kondensatoren, die in den meisten elektronischen Schaltungen verwendet werden, sind wie folgt:
Keramikkondensator:
Der Kondensator, nämlich der Keramikkondensator, wird für mehrere Anwendungen einschließlich HF und Audio verwendet.
Der Wertebereich des Keramikkondensators liegt zwischen wenigen Picofarad und 0,1 Mikrofarad. Die Keramikkondensatoren werden in der Industrie am häufigsten verwendet, da sie der zuverlässigste und kostengünstigste verfügbare Kondensatortyp sind.
Ein weiterer Grund für seine häufige und weit verbreitete Verwendung ist, dass der Verlustfaktor des Keramikkondensators sehr gering ist. Der Verlustfaktor des Kondensators hängt aber auch vom Dielektrikum ab, das im Kondensator verwendet wird.
Die Keramikkondensatoren werden aufgrund der konstruktiven Eigenschaften der Kondensatoren sowohl in den Formaten der Oberflächenmontage als auch bleihaltig verwendet.
Elektrolytkondensator:
Ein Typ von Kondensator, der von Natur aus polarisiert ist, sind Elektrolytkondensatoren.
Die Kapazitätswerte, die der Elektrolytkondensator bietet, sind sehr hoch und liegen im Bereich von mehr als 1 uF. Die Elektrolytkondensatoren werden in der Industrie üblicherweise für Anwendungen verwendet, die mit niedriger Frequenz durchgeführt werden, wie z. B. Entkopplungsanwendungen, Stromversorgungen und Anwendungen der Audiokopplung.
Dies liegt daran, dass diese Anwendungen eine Frequenzgrenze von fast 100 kHz haben.
Tantalkondensator:
Ein anderer Kondensatortyp, der von Natur aus polarisiert ist, ist ein Tantalkondensator. Das vom Tantalkondensator bei seinem Volumen bereitgestellte Kapazitätsniveau ist sehr hoch.
Einer der Nachteile des Tantalkondensators besteht darin, dass der Tantalkondensator keine Toleranz gegenüber einer Sperrvorspannung aufweist, die bei Belastung zu einer Explosion des Kondensators führen kann.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es eine sehr geringe Toleranz gegenüber den Welligkeitsströmen aufweist und daher nicht hohen Spannungen (z. B. Spannungen, die höher als ihre Arbeitsspannung sind) und hohem Welligkeitsstrom ausgesetzt werden sollte. Die Tantalkondensatoren sind sowohl in den Formaten Oberflächenmontage als auch Blei erhältlich.
Silberglimmerkondensator:
Obwohl die Verwendung der Silberglimmerkondensatoren in der gegenwärtigen Ära erheblich zurückgegangen ist, ist die Stabilität der Silberglimmerkondensatoren immer noch sehr hoch, zusammen mit einer hohen Genauigkeit und einem geringen Verlust.
Auch in den Silberglimmerkondensatoren ist ausreichend Platz vorhanden. Zu den Anwendungen, in denen sie hauptsächlich verwendet werden, gehören die HF-Anwendungen.
Die Maximalwerte, auf die der Silberglimmerkondensator begrenzt ist, betragen ungefähr 100 pF.
Polystyrol-Filmkondensator:
Die Polystyrolfilmkondensatoren bieten Kondensatoren mit enger Toleranz, wo immer dies erforderlich ist. Diese Kondensatoren sind auch relativ billiger als die anderer Kondensatoren.
Das dielektrische Sandwich oder die in den Polystyrolfilmkondensatoren vorhandenen Platten werden zusammengerollt, was zu einer röhrenförmigen Form des Kondensators führt.
Die Anordnung des dielektrischen Sandwichs und die Form des Kondensators begrenzen die Reaktion des Kondensators auf hohe Frequenzen aufgrund der Addition der Induktivität und reagieren somit nur auf wenige 100 kHz.
Die allgemeine Verfügbarkeit der Polystyrolfilmkondensatoren erfolgt in Form von bleihaltigen Elektronikkomponenten.
Polyesterfilmkondensator:
Die durch den Polyesterfilmkondensator bereitgestellte Toleranz ist sehr gering, und daher werden diese Kondensatoren in Situationen verwendet, in denen die Kosten die vorherige Überlegung sind.
Das Toleranzniveau eines großen Prozentsatzes der verfügbaren Polyesterfolienkondensatoren beträgt entweder 10% oder 5%, und dies wird für eine Reihe von Anwendungen als ausreichend angesehen.
Die allgemeine Verfügbarkeit der Polyesterfolienkondensatoren erfolgt in Form von bleihaltigen Elektronikkomponenten.
Metallisierter Polyesterfilmkondensator
Der Kondensator vom Typ einer metallisierten Polyesterfolie besteht aus Polyesterfolien, die metallisiert sind und in jeder anderen Hinsicht den Polyesterfolienkondensatoren oder einer anderen Form davon ähnlich sind.
Einer der Vorteile, die durch eine metallische Polyesterfolie erzielt werden, besteht darin, dass die Elektroden sehr klein sind und dadurch auch der Kondensator in einem Gehäuse mit sehr kleinen Größen eingeschlossen werden kann.
Die allgemeine Verfügbarkeit der metallisierten Polyesterfolienkondensatoren erfolgt in Form von bleihaltigen Elektronikkomponenten.
Polycarbonatkondensator:
Die Anwendungen, bei denen die wichtigste und wichtigste Anforderung hohe Leistung und Zuverlässigkeit ist, verwenden die Polycarbonatkondensatoren.
Der Kapazitätswert wird über einen langen Zeitraum von den Polycarbonatkondensatoren gehalten, da deren Toleranz sehr hoch ist. Solche hohen Toleranzwerte werden aufgrund der Stabilität des im Polycarbonatkondensator verwendeten Polycarbonatfilms erreicht.
Zusätzlich ist der Verlustfaktor des Polycarbonatkondensators sehr niedrig und sie können Temperaturen in einem weiten Bereich standhalten und stabil bleiben.
Der Temperaturbereich, dem dieser Kondensator standhalten kann, liegt zwischen -55 ° C und + 125 ° C. Trotz all dieser Eigenschaften hat die Herstellung und Herstellung der Polycarbonatkondensatoren erheblich abgenommen.
PPC- oder Polypropylen-Kondensator:
Bei diesen Arten von Kondensatoren ist das erforderliche Toleranzniveau höher als das, was der Polyesterkondensator bereitstellen kann, dann werden in diesen Fällen die Polypropylenkondensatoren verwendet.
Das für das Dielektrikum im Polypropylenkondensator verwendete Material ist ein Polypropylenfilm.
Der Vorteil, den der Polypropylenkondensator gegenüber den anderen Kondensatoren hat, besteht darin, dass er über einen Zeitraum einer sehr hohen Spannung standhalten kann und dadurch die Änderung des Kapazitätsniveaus aufgrund des Anstiegs und Abfalls der Spannung über einen Zeitraum sehr gering ist.
Der Polypropylen-Kondensator wird auch in Fällen verwendet, in denen die verwendete Frequenz sehr niedrig ist, meist im Bereich von 100 kHz als Höchstgrenze.
Die allgemeine Verfügbarkeit des Polypropylen-Kondensators erfolgt in Form von bleihaltigen Elektronikkomponenten.
Glaskondensatoren:
Das im Glaskondensator verwendete Dielektrikum besteht aus Glas. Obwohl die Glaskondensatoren teuer sind, sind ihre Leistungsniveaus sehr hoch.
Die HF-Stromfähigkeit der Glaskondensatoren ist sehr hoch und der Verlust ist extrem gering. Zusätzlich gibt es kein piezoelektrisches Rauschen in den Glaskondensatoren.
All diese und einige zusätzliche Eigenschaften der Glaskondensatoren machen sie am besten geeignet und ideal für HF-Anwendungen, die eine hohe Leistung erfordern.
Superkondensator:
Die anderen Namen, unter denen die Superkappe bekannt ist, sind Ultrakondensator oder Superkondensator.
Die Kapazitätswerte dieser Kondensatoren sind sehr groß, so lautet ihr Name. Die Kapazitätsniveaus des Ultrakondensators gehen fast in Richtung vieler tausend Farad.
Der Ultrakondensator wird in der Industrie verwendet, um eine Speicherversorgung sowie verschiedene Anwendungen im Bereich der Automobilanwendungen bereitzustellen. Die verschiedenen Haupttypen der Kondensatoren sind unter der Superkappe enthalten.
Zusammen mit ihnen gibt es verschiedene andere Kondensatortypen von Kondensatoren, die verwendet werden, wenn die Anwendungen auf Natur spezialisiert sind.
Die Identifizierung der Kondensatoren erfolgt hauptsächlich anhand ihrer Parameter, wie z. B. Werte, die über den Fällen der Kondensatoren angegeben sind. Um die Parameter kompakt darzustellen, werden die Markierungen der Parameter in Form eines Codes vorgenommen.
VARIABLE KAPAZITÄTEN
Variable Kondensatoren bestehen aus abwechselnden Metallplatten, wobei ein Satz fest und unbeweglich und der andere beweglich ist.
Die Platten sind mit einem Dielektrikum getrennt, das Luft oder ein festes Dielektrikum sein kann. Die Bewegung eines einzelnen Satzes von Platten verschiebt den Gesamtabschnitt der Platten, wodurch die Kapazität über die Platten verändert wird.
Zusätzlich Standarddifferenzierung zwischen Abstimmkondensatoren, die zur wiederholten Manipulation verwendet werden (z. B. zum Einstellen einer Funkempfängerstation), und Trimmerkondensatoren, die zum vorläufigen Einrichten einer abgestimmten Schaltung vorgesehen sind.
Abstimmkondensatoren sind tendenziell größer, leistungsfähiger und normalerweise vom Typ Luftdielektrikum.
Trimmerkondensatoren werden häufig durch ein Glimmer- oder Filmdielektrikum mit einer reduzierten Anzahl von Platten bestimmt, wobei die Kapazität durch Drehen eines mittleren Bolzens angepasst wird, um die Dehnung zwischen Platten und dielektrischem Glimmer zu ändern.
Aufgrund der Tatsache, dass diese kompakter sind, kann ein Trimmerkondensator manchmal wie ein Abstimmkondensator auf einem FM-Radiokreis im Taschenformat angewendet werden, obwohl exklusive Mini-Abstimmkondensatoren für die sofortige Installation auf einer Leiterplatte hergestellt werden.
Wenn es darum geht, Kondensatoren abzustimmen, gibt die Struktur der Flügel an, wie sich die Kapazität ändert, wenn die Spindel bewegt wird.
Alle diese Attribute werden im Allgemeinen in einer der folgenden Beschreibungen kategorisiert:
1. Linear: wobei jeder Spindeldrehungsgrad eine ähnliche Änderung der Kapazität erzeugt. Dies ist die typischste Art für Funkempfänger.
2. Logarithmisch: wobei jeder Grad der Spindelbewegung einen konstant variierenden Frequenzpegel eines abgestimmten Schaltkreises erzeugt.
3. Gerade Frequenz: Hier liefert jeder einzelne Spindelbewegungsgrad die gleiche Frequenzänderung im Schwingkreis. 4. Quadratgesetz: wobei die Änderung der Kapazität proportional zum Quadrat des Spindelbewegungswinkels ist.
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