In questo post apprendiamo le basi del condensatore e anche i vari tipi di condensatori che sono comunemente disponibili sul mercato e utilizzati nella maggior parte dei circuiti elettronici.
Panoramica
Un condensatore è semplicemente una parte elettronica passiva progettata per immagazzinare una carica elettrica.
In forma fisica, è costituito da una coppia di piastre o elettrodi metallici separati da un contenuto isolante o dielettrico. L'applicazione di una tensione continua ai terminali del condensatore genera istantaneamente una scarsità di elettroni sulla piastra positiva e una sovrabbondanza di elettroni sulla piastra negativa, come mostrato nella figura seguente.
Questo accumulo differenziale di elettroni dà origine a una carica elettrica, che accumula un livello specifico (in base alla tensione) dopo di che rimane a quel livello. Se è coinvolta una corrente continua, l'isolatore all'interno del condensatore funziona come un sistema di blocco per il flusso di corrente (tuttavia potrebbe essere una leggera corrente di carica transitoria che impedisce quando il condensatore è completamente carico).
Quando viene utilizzata la corrente alternata attraverso il condensatore, la carica accumulata durante la metà del ciclo CA viene invertita con il secondo mezzo ciclo successivo, il che fa sì che il condensatore consenta alla corrente che lo attraversa di funzionare in modo efficiente, come se l'isolamento dielettrico non fosse mai esistito.
Pertanto, quando è coinvolta la corrente alternata, un condensatore funziona semplicemente come un dispositivo di accoppiamento. Difficilmente troverete circuiti elettronici che trasportano corrente alternata e non incorporano alcuni condensatori, possibilmente per l'accoppiamento o per ottimizzare la risposta in frequenza generale del sistema.
Nell'ultimo scenario menzionato, un condensatore è collegato a un resistore per creare una combinazione RC. L'evento di carica / scarica coinvolto con i condensatori potrebbe anche essere utilizzato in vari altri circuiti, ad es. , il flash elettronico fotografico.
Proprio come i resistori, i condensatori possono essere configurati per funzionare con valori fissi o essere regolabili nella loro grandezza. I condensatori fissi sono le basi primarie di un circuito (insieme ai resistori). I condensatori variabili sono principalmente destinati all'ottimizzazione dei circuiti sintonizzati.
Il parametri di prestazione di ogni condensatore sono diversi e quindi anche le loro applicazioni differiscono di conseguenza.
Una delle forme dei componenti elettronici ampiamente utilizzata sono i condensatori elettronici. Oltre a questo, gli altri condensatori utilizzati nell'industria includono ceramica, mica d'argento, elettrolitico, plastica, tantalio e altri.
Ciascun tipo di condensatore viene utilizzato in varie applicazioni in base ai rispettivi svantaggi e vantaggi.
È essenziale che sia selezionato il giusto tipo di condensatore poiché il circuito in cui viene utilizzato il condensatore è notevolmente dal condensatore.
Pertanto, nel caso in cui non venga selezionato un tipo corretto di condensatore da inserire nel circuito in base ai suoi parametri, può provocare un funzionamento improprio o difettoso del circuito.
Nozioni di base sui condensatori
Le leggi fisiche che regolano fondamentalmente i vari tipi di condensatori sono le stesse e vengono rispettate di conseguenza.
Queste leggi di base determinano vari parametri dei condensatori come il modo in cui funzionerebbe il condensatore, il valore del condensatore e la sua capacità (la quantità massima di carica che il condensatore manterrà).
Pertanto, la teoria di base su cui sono costruiti e funzionano i condensatori consente di comprendere le diverse forme dei condensatori e come questi possono essere o vengono utilizzati.
Nota: anche se ci sono stati numerosi sviluppi nel campo dei dielettrici, le leggi fondamentali su cui lavorano i condensatori non sono cambiate e si applicano fino ad oggi.
Tipi di condensatori e dielettrici
Come discusso in precedenza, sebbene le leggi fondamentali su cui funzionano i condensatori, le proprietà dei condensatori differiscono enormemente a causa del modo in cui è costruito ciascun tipo di condensatore.
Le varie proprietà che possiedono i vari tipi di condensatori sono date dal loro elemento principale che si trova tra le due piastre del condensatore ed è noto come “dielettrico”.
La costante dielettrica del condensatore può influire sul livello di capacità che il condensatore può raggiungere a un dato volume specifico. Inoltre, vari condensatori di diversi tipi possono essere trovati di natura polarizzata in cui la tensione che attraversa il condensatore è tollerata solo in una singola direzione.
D'altra parte, si può trovare che vari condensatori di tipi differenti sono di natura non polarizzata in cui la tensione che attraversa il condensatore è tollerata in entrambe le direzioni.
I condensatori sono comunemente denominati in base alla natura del dielettrico presente nel condensatore.
Ciò è indicativo delle proprietà generali che il condensatore mostrerà insieme ai vari tipi differenti di funzioni del circuito in cui possono essere usati.
Panoramica dei condensatori e dei suoi diversi tipi
Diverse forme di progettazione sono impiegate per i condensatori non polarizzati, quasi tutti facilmente riconoscibili dallo stile del condensatore. Non è necessario esaminare i dettagli per quanto riguarda le costruzioni reali. Le loro caratteristiche particolari sono tuttavia cruciali, poiché possono decidere la varietà ideale con cui lavorare per un'applicazione specifica.
Condensatori non polarizzati
- Condensatori dielettrici in carta , tipicamente identificabili attraverso la loro forma tubolare, sono i più economici ma tipicamente ingombranti. La loro molte altre limitazioni chiave è che non sono adatti per l'uso ad alte frequenze superiori a 1 MHz, il che praticamente limita la loro applicazione ai circuiti audio. Questi si trovano solitamente in valori da 0,05 µF fino a 1 o 2µF, con tensioni di esercizio comprese tra 200 e 1.000 volt. I condensatori dielettrici in carta plastificata potrebbero avere tensioni operative molto maggiori.
- Condensatori ceramici sono molto popolari nei piccoli circuiti audio e RF. Questi sono piuttosto economici e sono ottenibili in una varietà di valori da 1 pF a 1 µF con tensioni di esercizio notevoli, e inoltre sono riconosciuti da dispersioni molto basse. Possono essere realizzati sia in dischi che in strutture cilindriche e come lastre ceramiche metallizzate.
- Condensatori in mica argento sono più costosi dei condensatori ceramici ma hanno un'eccezionale capacità di lavoro ad alta frequenza e tolleranze molto più piccole, quindi sono generalmente considerati adatti per applicazioni vitali. Potrebbero essere prodotti con tensioni di esercizio estremamente elevate.
- Condensatori in polistirolo sono realizzati da un foglio metallico separato con un film di polistirolo, normalmente con una copertura in polistirene integrata per garantire una maggiore proprietà di isolamento. Questi sono noti per le loro perdite minime con le alte frequenze, eccellente stabilità e consistenza. I valori possono variare da 10 pF a 100.000 pF, tuttavia la tensione di lavoro tipicamente scende in modo significativo con l'aumento dei valori di capacità.
- Condensatori in policarbonato tendono ad essere tipicamente fabbricati sotto forma di pezzi rettangolari aventi estremità che terminano come fili che possono essere facilmente inseriti nei fori del PCB. Forniscono valori elevati (fino a 1µF) in dimensioni minime, insieme alle caratteristiche di perdite ridotte e induttanza minima. Proprio come i condensatori in polistirolo, le tensioni di esercizio vengono compromesse con valori di capacità più elevati.
- Condensatori a film di poliestere sono altresì realizzati per l'assemblaggio diretto su circuiti stampati, aventi valori da 0,01 µF a 2,2 µF. Questi sono generalmente di dimensioni maggiori rispetto ai condensatori in policarbonato. La loro piccola induttanza interna consente loro di essere particolarmente adatti per funzioni di accoppiamento e disaccoppiamento nei circuiti elettronici. I valori dei condensatori a film di poliestere sono generalmente indicati con un codice colore composto da 5 anelli colorati.
- Condensatori a film Mylar potrebbe essere considerato un condensatore di tipo a film standard, comunemente presente in valori da 0,001 µF fino a 0,22 µF, avente una tensione di esercizio fino a 100 volt cc.
I vari tipi di condensatori utilizzati nella maggior parte dei circuiti elettronici sono i seguenti:
Condensatore ceramico:
Il condensatore, ovvero il condensatore ceramico, viene utilizzato per molteplici applicazioni tra cui RF e audio.
L'intervallo dei valori del condensatore ceramico è compreso tra pochi picofarad e 0,1 microfarad. I condensatori ceramici sono i più utilizzati nell'industria poiché sono il tipo di condensatore più affidabile ed economico disponibile.
Inoltre, un altro motivo per il suo uso comune e ampio è che il fattore di perdita del condensatore ceramico è molto basso. Ma il fattore di perdita del condensatore dipende anche dal dielettrico utilizzato nel condensatore.
I condensatori ceramici sono utilizzati sia nei formati di montaggio superficiale che al piombo a causa delle proprietà costruttive dei condensatori.
Condensatore elettrolitico:
Un tipo di condensatore che è polarizzato in natura sono i condensatori elettrolitici.
I valori di capacità che vengono offerti dal condensatore elettrolitico sono molto alti che vanno oltre 1µF. i condensatori elettrolitici sono comunemente usati nell'industria per le applicazioni condotte a bassa frequenza come applicazioni di disaccoppiamento, alimentatori e applicazioni di accoppiamento audio.
Questo perché queste applicazioni hanno il limite di frequenza di quasi 100 kHz.
Condensatore al tantalio:
Un altro tipo di condensatore che è polarizzato in natura è il condensatore al tantalio. Il livello di capacità fornito dal condensatore al tantalio al loro volume è molto alto.
Uno degli svantaggi del condensatore al tantalio è che non vi è tolleranza nel condensatore al tantalio verso la polarizzazione inversa che può provocare l'esplosione del condensatore quando esposto a sollecitazioni.
Un altro svantaggio è che ha una tolleranza molto bassa alle correnti di ripple e quindi non dovrebbero essere esposti a tensioni elevate (come tensioni superiori alla loro tensione di lavoro) e correnti di ripple elevate. I condensatori al tantalio sono disponibili sia nei formati a montaggio superficiale che con piombo.
Condensatore in mica d'argento:
Sebbene l'utilizzo dei condensatori di mica d'argento sia diminuito in modo significativo nell'era attuale, la stabilità fornita dai condensatori di mica d'argento è ancora molto alta oltre a fornire un'elevata precisione e una bassa perdita.
Inoltre, c'è spazio sufficiente disponibile nei condensatori di mica d'argento. Le applicazioni in cui vengono utilizzati principalmente includono le applicazioni RF.
I valori massimi a cui è limitato il condensatore in mica d'argento sono di circa 100 pF.
Condensatore a film in polistirene:
I condensatori a film di polistirene forniscono condensatori di stretta tolleranza dove richiesto. Inoltre, questi condensatori sono relativamente più economici di quelli di altri condensatori.
Il sandwich dielettrico o le piastre presenti nei condensatori a film di polistirene vengono arrotolati insieme, il che si traduce nella forma del condensatore in forma tubolare.
Il posizionamento del sandwich dielettrico e la forma del condensatore limita la risposta del condensatore alle alte frequenze a causa dell'aggiunta di induttanza e quindi risponde solo a pochi 100 kHz.
La disponibilità generale dei condensatori a film di polistirene è sotto forma di componenti elettronici con piombo.
Condensatore a film di poliestere:
La tolleranza fornita dal condensatore a film di poliestere è molto bassa e quindi questi condensatori vengono utilizzati in situazioni in cui la considerazione preliminare è il costo.
Il livello di tolleranza di una grande percentuale dei condensatori a film di poliestere disponibili è del 10% o del 5% e questo è considerato sufficiente per una vasta gamma di applicazioni.
La disponibilità generale dei condensatori a film di poliestere è sotto forma di componenti elettronici con piombo.
Condensatore a film di poliestere metallizzato
Il tipo di condensatori a film di poliestere metallizzato è costituito da film di poliestere che sono metallizzati e in ogni altro senso è simile ai condensatori a film di poliestere o un'altra forma di esso.
Uno dei vantaggi che si ottiene dal film di poliestere metallico è che rende gli elettrodi di larghezza molto ridotta e quindi consente l'involucro del condensatore anche in un pacchetto di dimensioni molto piccole.
La disponibilità generale dei condensatori a film di poliestere metallizzato è sotto forma di componenti elettronici con piombo.
Condensatore in policarbonato:
Le applicazioni dove il requisito più critico e cruciale è alte prestazioni e affidabilità, queste applicazioni utilizzano i condensatori in policarbonato.
Il valore della capacità viene mantenuto per un lungo periodo di tempo dai condensatori in policarbonato poiché il loro livello di tolleranza è molto alto. Tali livelli di tolleranza elevati vengono raggiunti a causa della stabilità della pellicola di policarbonato utilizzata nel condensatore di policarbonato.
Inoltre, il fattore di dissipazione del condensatore in policarbonato è molto basso e possono sopportare temperature di ampio intervallo e rimanere stabili.
L'intervallo di temperatura che questo condensatore può sopportare è compreso tra -55 ° C e + 125 ° C. Nonostante tutte queste proprietà, la produzione e la produzione dei condensatori in policarbonato è notevolmente diminuita.
Condensatore in PPC o polipropilene:
In questo tipo di condensatori, il livello di tolleranza richiesto è superiore a quello che può fornire il condensatore in poliestere, quindi in questi casi vengono utilizzati i condensatori in polipropilene.
Il materiale utilizzato per il dielettrico nel condensatore in polipropilene è un film di polipropilene.
Il vantaggio che il condensatore in polipropilene ha sugli altri condensatori è che può sopportare tensioni molto elevate per un periodo di tempo e quindi la variazione del livello di capacità dovuta all'aumento e alla diminuzione della tensione in un periodo di tempo è molto bassa.
Il condensatore in polipropilene viene utilizzato anche nei casi in cui la frequenza utilizzata è molto bassa, per lo più nell'intervallo di 100 kHz che è il limite massimo.
La disponibilità generale del condensatore in polipropilene è sotto forma di componenti elettronici con piombo.
Condensatori in vetro:
Il dielettrico utilizzato nel condensatore di vetro è costituito da vetro. Anche se i condensatori in vetro sono costosi, le loro prestazioni sono molto elevate.
La capacità di corrente RF dei condensatori di vetro è molto alta e la perdita è estremamente bassa. Inoltre, non vi è alcun rumore piezoelettrico nei condensatori di vetro.
Tutte queste e alcune proprietà aggiuntive dei condensatori in vetro li rendono più appropriati e ideali per applicazioni RF che richiedono prestazioni elevate.
Supercondensatore:
Gli altri nomi con cui è noto il supercondensatore sono ultracondensatore o supercondensatore.
I valori di capacità di questi condensatori sono molto grandi come tale è il loro nome. I livelli di capacità dell'ultracondensatore si avvicinano quasi a molte migliaia di Farad.
L'ultracondensatore viene utilizzato nell'industria per fornire una riserva di memoria insieme a vari usi nel campo delle applicazioni automobilistiche. I diversi tipi principali di condensatori sono inclusi sotto il supercondensatore.
Insieme a loro, ci sono vari altri tipi di condensatori di condensatori che vengono utilizzati quando le applicazioni sono specializzate in natura.
L'identificazione dei condensatori avviene principalmente attraverso i loro parametri come i valori che sono contrassegnati sulle custodie dei condensatori. Per visualizzare i parametri in modo compatto, la marcatura dei parametri viene eseguita sotto forma di un codice.
CONDENSATORI VARIABILI
I condensatori variabili sono costruiti con pezzi alternati di piastre metalliche, un unico set è fisso e non mobile e l'altro mobile.
Le piastre sono segregate con un dielettrico che può essere aria o un dielettrico solido. Il movimento di una singola serie di piastre sposta la sezione complessiva delle piastre, alterando così la capacità attraverso le piastre.
Inoltre, la differenziazione standard tra i condensatori di sintonia utilizzati per la manipolazione ripetuta (ad esempio, per regolare una stazione di ricevitore radio) e i condensatori di regolazione destinati alla configurazione preliminare di un circuito sintonizzato.
I condensatori di sintonia tendono ad essere più grandi, più potenti nella struttura e solitamente di tipo dielettrico ad aria.
Condensatori trimmer sono spesso determinati da un dielettrico di mica o film avente una quantità ridotta di piastre, dove la capacità viene modificata ruotando un bullone centrale per alterare la deformazione tra le piastre e la mica dielettrica.
A causa del fatto che sono di dimensioni più compatte, anche così, un condensatore trimmer potrebbe a volte essere applicato come un condensatore di sintonizzazione su un circuito radio FM tascabile, sebbene i mini condensatori di sintonia esclusivi siano prodotti per essere installati immediatamente su un PCB.
Quando si tratta di sintonizzare i condensatori, la struttura delle alette indica il modo in cui la capacità varia quando il mandrino viene spostato.
Tutti questi attributi sono generalmente classificati in una delle seguenti descrizioni:
1. Lineare: dove ogni grado di rotazione del mandrino genera un'analoga alterazione della capacità. Questo è il tipo più tipico selezionato per i ricevitori radio.
2. Logaritmico: dove ogni grado di movimento del mandrino genera un livello di frequenza costantemente variabile di un circuito sintonizzato.
3. Frequenza pari: dove ogni singolo grado di movimento del mandrino fornisce la stessa variazione di frequenza nel circuito sintonizzato. 4. Legge del quadrato: in cui la variazione della capacità è proporzionale al quadrato dell'angolo di movimento del mandrino.
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