Kondenzátor

Z Wikipédie

Elektrická značka kondenzátora
Zväčšiť
Elektrická značka kondenzátora
Kondenzátory s mierkou v cm - dole elektrolytické, hore keramické, vľavo v prevedení SMD
Zväčšiť
Kondenzátory s mierkou v cm - dole elektrolytické, hore keramické, vľavo v prevedení SMD

Kondenzátor je elektronická súčiastka, ktorej prevažujúca vlastnosť je jej elektrická kapacita.

V zásade sa vždy jedná o dve elektródy s vloženým dielektrikom, avšak v závislosti od detailov konštrukcie kondenzátora sa za rôznych podmienok prejavujú ich nežiadúce (parazitné) vlastnosti (napr. sériový odpor, zvod, indukčnosť, teplotné závislosti, zmeny vlastností v čase, nelinearita kapacity (závislosť od napätia) atď.). Kvôli tomuto sa vyrába množstvo rôznych typov kondenzátorov a je potrebné vždy vybrať vhodný typ podľa typu aplikácie (samozrejme s prihliadnutím aj na cenu a rozmery).

Obsah

[úprava] Typy kondenzátorov (konštrukcia, vlastnosti, použitie)

Elektrolytické kondenzátory
Zväčšiť
Elektrolytické kondenzátory

== elektrolytické

[úprava] Konštrukcia

Medzi dve hliníkové fólie (elektródy) je vložený savý materiál (papier) napustený elektrolytom. Dielektrikom je zlúčenina hliníka ktorá vznikne ne povrchu elektródy vplyvom elektrolytu. Celok je zrolovaný a vložený do valcového hliníkového puzdra s dvomi vývodmi (jeden vývod je pripojený priamo na puzdro).

[úprava] Vlastnosti

  • pomerne vysoké kapacity
  • potreba jednosmernej polarizácie (niektoré typy zvládnu malú striedavú záťaž)
  • pomerne nízka cena
  • pomerne vysoké zvodové prúdy
  • pomerne veľké parazitné javy (sériový odpor a indukčnosť), dá sa znížiť zvláštnou konštrukciou (-> vyššia cena)(takýto druh sa označuje „low ESR“ (ESR=Equivalent Series Resistance) a používa sa v spínaných zdrojoch)
  • tendencia vysychať po dlhšej prevádzke, tým stratiť kapacitu

[úprava] Typické rozsahy hodnôt

  • kapacity 1uF - 10000uF (s rastúcou kapacitou rastie rozmer)
  • napätia 6V - 100V (špeciálne aj viac) (s rastúcim napätím rastie rozmer)
  • teplotné rozsahy bežne do 85°C, drahšie do 105°C

[úprava] Typické aplikácie

  • filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia
  • oddelenie jednosmernej zložky u NF obvodov

[úprava] tantalové

Modifikácia elektrolytických kondenzátorov, dielektrikom je vrstva oxidu tantalu na tantalovej elektróde.

[úprava] Vlastnosti

  • pomerne vysoké kapacity
  • absolútna potreba jednosmernej polarizácie, neznášajú ani najmenšie prepólovanie a ani prepätia (explodujú)
  • výrazne menšie (až zanedbateľne malé) zvodové prúdy
  • vyššia cena než u elektrolytických

[úprava] Typické rozsahy hodnôt

  • kapacity 1uF - 100uF
  • napätia 6V - 30V

[úprava] Typické aplikácie

  • filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia v miestach, kde je potrebný malý zvod (napr. batériou napájané prístroje)


[úprava] keramické

[úprava] Konštrukcia

Tenký plát keramického dielektrika ja potiahnutý z dvoch strán kovovou vrstvou (elektródy). Celok je po pripevnení kontaktov zaliaty do izolačnej hmoty.

Používa sa široký rozsah keramických hmôt, v závislosti od nich sú aj ostatné vlastnosti. Vo všeobecnosti sa jedná o hmoty s vysokou permitivitou pre kondenzátory s väčšími kapacitami, ktoré sú však silne nelineárne a hodia sa len pre filtračné účely; alebo naopak ide o keramiku s nízkou permitivitou ale dobrými elektrickými vlastnosťami.

[úprava] Vlastnosti

  • bipolárne
  • malé rozmery
  • lacné
  • malé (zanedbateľné) zvodové prúdy

[úprava] nízke kapacity

  • dobrá linearita
  • malé parazitné javy (vhodné aj pre vysoké frekvencie)

[úprava] vysoké kapacity

  • silne nelineárne
  • veľká tepelná závislosť
  • vhodné len pre filtrovanie jednosmerného napájania

[úprava] Typické rozsahy hodnôt

  • napätia 10V - 100V

[úprava] nízke kapacity

  • kapacity 1pF - 1nF

[úprava] vysoké kapacity

  • kapacity 1nF - 100nF

[úprava] Typické aplikácie

[úprava] nízke kapacity

  • vysokofrekvenčné obvody
  • RC siete v NF obvodoch
  • filtrovanie VF zložiek signálov a napájacích napätí

[úprava] vysoké kapacity

  • filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia


[úprava] fóliové

[úprava] Konštrukcia

Dielektrikom - fólia z vhodného plastu je umiestnená medzi dvomi kovovými fóliami - elektródami - a zvinutá do tvaru valca.

[úprava] Vlastnosti

  • dobrá linearita
  • dobrá tepelná (ne)závislosť
  • dobrá časová stabilita
  • vyššie parazitné vlastnosti (indukčnosť)
  • dobré vysokonapäťové vlastnosti
  • väčšie rozmery
  • vyššia cena

[úprava] Typické rozsahy hodnôt

  • 100pF - 1uF
  • 10V - 1000V

[úprava] Typické aplikácie

  • precízne NF filtre
  • oddelenie jednosmernej zložky v NF obvodoch
Premenlivé kondenzátory
Zväčšiť
Premenlivé kondenzátory

[úprava] Premenlivé

[úprava] Mechanické

Kapacita sa dá meniť obvykle otáčaním. Konštrukciou sú to dve elektródy prípadne sústava elektród v polkruhovom tvare, ktoré sa otáčaním pohyblivej časti zasúvajú medzi seba, zväčšujú tak plochu a tým kapacitu. Delia sa na

  • vzduchové
  • s dielektrikom

Typicky sa jedná o ladenie v rozsahu jednotiek či desiatok pF. Typické použitie je v ladených obvodoch rádiových prijímačov.

[úprava] Varikapy

Sú to v podstate diódy, ktoré sa používajú v závernom smere. V závernom smere sa totiž dióda správa ako kondenzátor. Kapacita sa ladí potom napätím. Čím väčšie napätie, tým menšia kapacita.

Kapacita sa dá zhruba vyjadriť:

C = k . \frac{1}{U^2}

kde k je koeficient, čo závisí od konštrukcie diódy (pri obyčajných diódach menší ako pri varikapoch).

[úprava] Modelovanie a simulácia

Model reálneho kondenzátora
Zväčšiť
Model reálneho kondenzátora

[úprava] Reálny kondenzátor

Reálny kondenzátor sa dá vyjadriť modelom ako na obrázku. Okrem kapacity, má ešte zvod (Rleakage ), sériový odpor (RERS ) a sériovú indukčnosť (LESL).