Если рассматривать практические электронные схемы, то по популярности применения такой радиоэлектронный элемент как конденсатор занимает второе после резистора место. На электролитическом конденсаторе реализованы фильтры блоков питания, без керамического конденсатора не обходится ни один резонансный контур, например радиоприемника, в составе последних можно обнаружить и присутствие подстроечных конденсаторов, позволяющих точно настраивать частоту.
Конденсаторы встречаются в любых электронных схемах, начиная от популярных ныне светодиодных лампочек, а также «зарядок» сотовых телефонов и заканчивая компенсаторами реактивной мощности промышленных электроустановок. Что это такое и в чем принцип работы конденсатора, попробуем разобраться.
Устройство и принцип действия
Вне зависимости от типа конденсатора, в упрощенном понимании он состоит из двух металлических пластин (обкладок) и слоя диэлектрика, отделяющего их друг от друга. Такая конструкция собственно и отражается в схематическом обозначении конденсатора, отображаемого в виде двух параллельных линий, включенных в разрыв проводника. В качестве диэлектрика могут выступать:
- бумага, в том числе пропитанная диэлектриком;
- твердые материалы (керамика, слюда, стекло);
- синтетические пленки, фторопласт например;
- оксидные пленки и пр.
Собственно материал диэлектрика и дает название конденсатору. Конденсаторы с бумажным диэлектриком представляют собой две свернутые ленты алюминиевой фольги, разделенные слоями бумаги. У алюминиевых электролитических конденсаторов слой бумаги пропитан электролитом, за что они в профессиональной среде и носят название электролитов. Схожей является конструкция пленочных конденсаторов, только бумага заменена пленкой. В конденсаторах с твердым диэлектриком, как это видно на примере слюдяного или керамического конденсатора обкладки с диэлектриками собраны в пакеты, что позволяет получать при минимальных размерах максимальные емкости.
Танталовые электролитические конденсаторы имеют более сложную технологию производства, что собственно определяет высокую их стоимость. Танталовые конденсаторы имеют более компактные размеры, нежели их алюминиевые «собратья», что позволяет их выпускать в SMD исполнении. Как и алюминиевые электролиты, они требуют, чтобы соблюдалась полярность подключения. Технология производства неполярных электролитических конденсаторов предусматривает встречное последовательное включение двух полярных.
Принцип действия конденсатора заключается в накоплении электрического заряда. За счет этого процесса в момент подачи на обкладки конденсатора противоположных потенциалов через него протекает ток. По мере накопления заряда ток прекращается, что в принципе и объясняет неспособность конденсатора пропускать электрический постоянный ток. Однако конденсаторы в состоянии пропускать переменный ток, что объясняет их применение в разделительных цепях, где присутствует постоянная и переменная составляющие.
Характеристики конденсаторов
Учитывая способность конденсаторов накапливать заряды, основной их характеристикой принято считать емкость. За единицу измерения емкости принята Фарада, правда, за счет большой ее величины таблица номинальных емкостей для конденсаторов обычно представлена микрофарадами (10^-6), нанофарадами (10^-9) и пикофарадами (10^-12). Значения номиналов емкости в десятки, сотни и тысячи микрофарад характерны для электролитов, меньшие величины соответствуют, например керамическому плоскому конденсатору.
Удельная емкость соотносит электрическую емкость конденсатора к его объему или массе. По этому параметру выигрыш танталовых конденсаторов перед алюминиевыми электролитами бесспорен.
Еще одной важной характеристикой для конденсаторов считается номинальное напряжение. Это напряжение, при котором конденсатор не теряет своих характеристик, его превышение приводит к электрическому пробою диэлектрического слоя. Чтобы избежать пробоя диэлектрика, напряжение следует брать выше.
Для алюминиевых электролитов важным параметром считается температурный предел, чем он выше, тем дольше прослужит конденсатор. Реальных характеристик указывающих на особенности конденсатора значительно больше, но интересны они разве что разработчикам принципиальных схем.
Рейтинг
статьи