Конденсатори загальні відомості про конденсаторах

Конденсатори. Загальні відомості про конденсаторах

"Довідник" - інформація по різним електронним компонентам. транзисторів. мікросхем. трансформаторів. конденсаторів. светодиодам і т.д. Інформація містить всі, необхідні для підбору компонентів і проведення інженерних розрахунків, параметри, а також цоколевку корпусів, типові схеми включення та рекомендації щодо використання радіоелементів.

Конденсатор - це елемент електричного кола, що складається з провідних електродів (обкладок), розділених діелектриком, і призначений для використання його електричної ємності.

Ємність конденсатора є ставлення заряду конденсатора до різниці потенціалів, яку заряд повідомляє конденсатору.

За одиницю ємності в міжнародній системі СІ приймають фараду (Ф) - ємність такого конденсатора, у якого потенціал зростає на один вольт при повідомленні йому заряду один кулон (Кл). Дня практичних цілей вона занадто велика, тому на практиці використовують більш дрібні одиниці місткості: мікрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) і пикофарад (пФ):

1 Ф = 10 6 мкФ = 10 9 нФ = 10 12 пФ.

Завдяки властивості швидко накопичувати і віддавати електричну енергію конденсатори знайшли широке застосування в якості накопичувачів енергії в різних фільтрах і в імпульсних пристроях.

Конденсатори розрізняються за такими ознаками: характеру зміни ємності, способу захисту від зовнішніх факторів, що впливають, призначенням, способом монтажу і виду діелектрика.

За характером зміни ємності вони діляться на конденсатори постійної ємності, підлаштовані конденсатори і конденсатори змінної ємності. Ємність постійних конденсаторів є фіксованою, тобто в процесі експлуатації не регулюється. Ємність підстроєних конденсаторів змінюється при разової або періодичної регулюванню і не змінюється в процесі функціонування апаратури. Підлаштовані конденсатори використовують для підстроювання і вирівнювання початкових ємностей сполучених контурів, для періодичного підлаштування та регулювання ланцюгів, де потрібна незначна зміна ємності.

Конденсатори змінної ємності допускають зміну ємності в процесі функціонування апаратури.

Управління ємністю може відбуватися механічно, електричною напругою (Варіконди) і температурою (термоконденсатори). Такі конденсатори застосовують для плавного настроювання коливальних конт> рів і в ланцюгах автоматики.

За способом захисту від зовнішніх факторів, що впливають конденсатори виконуються незахищеними (допускають експлуатацію при підвищеній вологості тільки, в складі герметизированной апаратури), захищеними; неізольованими з покриттям або без покриття (не допускають торкання шасі); ізольованими (з ізоляційним покриттям), ущільненими органічними матеріалами; герметизованими за допомогою керамічних і металевих корпусів або скляних колб, що виключає взаємодію внутрішнього простору з навколишнім середовищем.

Залежно від способу монтажу конденсатори виконуються для друкованого та навісного монтажу, а також для використання в складі мікромодулів і мікросхем. У більшості оксидних, прохідних і опорних конденсаторів одна з обкладок з'єднана з корпусом, службовцям другим висновком.

За призначенням конденсатори поділяються на загального призначення (зазвичай низьковольтні, без спеціальних вимог) і спеціальні. Використання конденсаторів в конкретних ланцюгах апаратури (низьковольтні, високовольтні, низькочастотні, високочастотні, імпульсні, пускові, полярні, неполярні, помехоподавляющие, дозиметричні, нелінійні і ін.) Залежить від виду використаного в них діелектрика.

По виду діелектрика конденсатори поділяються на групи: з органічним, неорганічним, оксидним і газоподібним діелектриком.

Конденсатори з органічним діелектриком

Конденсатори з органічним діелектриком виготовляються намоткой конденсаторного паперу, плівок або їх комбінації з металізованими або фольгових електродами. Вони умовно поділяються на низьковольтні (до 1000. 1600 В, а для оксидних до 600 В) або високовольтні (понад 1600 В). У свою чергу, низьковольтні конденсатори поділяються на низькочастотні з робочою частотою до 10 5 Гц (на основі полярних і слабополярная органічних плівок: паперові, металопаперові, терефталат-талатние, комбіновані, лакопленочние, полікарбонатні та поліпропіленові) і високочастотні з робочими частотами до 107 Гц ( на основі неполярних органічних плівок: полістирольні, фторопластові і деякі поліпропіленові). Високоьольтние конденсатори поділяються на високовольтні постійної напруги (в якості діелектрика використовуються папір, полістирол, фторопласт, лавсан і комбіновані) і високовольтні імпульсні (на основі паперового і комбінованого діелектриків) Комбіновані конденсатори мають підвищену електричною міцністю в порівнянні з паперовими Високовольтні імпульсні конденсатори повинні пропускати великі струми без спотворень, тобто повинні мати малу власну індуктивність. Дозиметричні конденсатоои (зазвичай фторопластові) працюють в ланцюгах з низьким рівнем струмових навантажень, мають великі опору ізоляції та постійні часу Помехоподавляющие конденсатори (зазвичай паперові, комбіновані і лавсанові) призначені для ослаблення електромагнітних перешкод, мають високий опір ізоляції, малу власну індуктивність, що підвищує смугу придушуються частот.

Плівкові конденсатори випускаються на основі синтетичних плівок товщиною 1,4. 30 мкм. Залежно .від використаного діелектрика вони поділяються на групи, з неполярних плівок (полістирольні, фторопластові, поліпропіленові), з полярних плівок (поліетилентерефталатні, тобто лавсанполікарбонатние), комбіновані (ппенка і папір) і лакопленочние. Кожен клас конденсаторів володіє певним комплексом властивостей, і в цілому плівкові конденсатори перекривають широкий діапазон вимог сучасної техніки.

Плівкові конденсатоои відрізняються більш високими електричними та експлуатації еннимі характеристиками і меншою трудомісткістю виготовлення в порівнянні з паперовими, тому виробництво їх безперервно зростає.

Конденсатори випускаються з фольгових і металізованими обкладками. Фольгові конденсатори відрізняються більш високими і стабільними електричними характеристиками Конденсатори з метал-пізірованнимі обьладкамі відрізняються від фольгових поліпшеними питомими характеристиками. Це досягається за рахунок властивого таким конденсаторів свойстза самовідновлення, що дозволяє підвищити робочі напруженості електричного поля.

Області застосування фторопластових і полістирольних конденсаторів майже не відрізняються Фторопластові конденсатори застосовують при підвищених температурах і більш жорстких вимогах до електричних параметрах.

Полістирольні конденсатори мають високу температурної і тимчасової стабільністю ємності, малими значеннями температурного коефіцієнта ємності (ТКЕ) в широкому діапазоні часют, високою постійною часу; розраховані для інтервалу робочих температур -60. +85 ° С, допускають роботу в широкому діапазоні частот.

Полістирольні фольгові конденсатори відкритою (К71-9, МВМ) і ущільненої в алюмінієвому корпусі (ПМ-2) конструкцій випускаються з номінальною ємністю від 22 пФ до 0,1 мкФ і напругою 35 і 63 В. Полістирольні конденсатори з металізованими обкладками ущільненої конструкції (К71 -4, К71-5, К71-7) виготовляються на основі тонкої полістирольної плівки з обкладинками, у вигляді металлізіроваіной з двох сторін плівки ПЕТФ. Вони випускаються з номінальною ємністю від 1000 пФ до 10 мкФ і напругою 160 і 250 В. Використання металізованих обкладок дозволило отримати високі для полістирольних конденсаторів питомі заряди - до 14 мкКл / см3.

Конденсатори К71-7 призначені для друкованого монтажу, мають найбільшу точність по ємності (до ± 0,5%) і часту шкалу номінальних ємностей.

Поліпропіленові конденсатори (як і полістирольні) відносяться до високочастотним. Основна їхня перевага в порівнянні з полістирольними - поліпшені в кілька разів питомі характеристики.

Конденсатори К78-3 і K7S-4, К78-9 (для побутової техніки) призначені для роботи при змінній напрузі 450 В, f = 22 кГц, Сном = 0,27. 0,56 мкФ (K78-3) і 160. 500 В, f = 50 Гц, Сном = 0,47. 68 мкФ (К78-4). Конденсатори виготовляються в циліндричних алюмінієвих корпусах з одностороннім розташуванням висновків. Конденсатори К78-4, К78-9 в порівнянні з металопаперові того ж призначення мають у 2. 3 рази більший термін служби і підвищену надійність.

Особливістю фторопластових конденсаторів К72-9 (U = 200. 500 В, Сном = 0,01. 2,2 мкФ) є високий верхня межа робочої температури - до 200 ° С. Фторопластові конденсатори К72-11 і К72-11А призначені в основному для ланцюгів змінного струму підвищеної частоти. Вони випускаються на напруги 125. 1000 ВЕФ з частотою до 15 кГц і Сном = 0,047. 4,7 мкФ.

Поліетилентерефталатні (ПЕТФ) конденсатори є найбільш поширеними і масовими плівковими конденсаторами. Вони відрізняються від паперових і металопаперові кращими електричними і експлуатаційними характеристиками, розширеним інтервалом робочих температур (-60. +125 ° С). Конструктивно в залежності від кліматичних вимог конденсатори виготовляються в липкій стрічці (K73-JI, К73-13, К73-14), окупленнимі епоксидним компаундом (К73-5, К73-9, К73-17), ущільненими в алюмінієвому корпусі (К73-15 , К73-16, К73-26), а також для друкованого (К73-5, К73-9 К73-17, К73-24, К73-30) і навісного монтажу.

Низьковольтні ПЕТФ конденсатори випускаються на напруги 63. 1600 В і Сном від 1000 пФ до 150 мкФ; високовольтні (К73-13, К73-14. К74-7) - на напруги 4. 25 кВ і Сном від 150 пФ до 0,1 мкФ.

Використання в якості діелектрика тонких ПЕТФ плівок і металізованих обкладок дозволило досягти для низьковольтних конденсаторів питомих зарядів до 120 мкКл / см3.

Полікарбонатні конденсатори (К77-1, К77-2, К77-4) подібні за розмірами і експлуатаційними характеристиками ПЕТФ конденсаторів, але відрізняються від них більш високою точністю і стабільністю ємності.

Лакопленочние конденсатори виготовляються на основі тонких лакових ефіроцеллюлозних плівок з металізованими обкладками, герметичній (К76-4, К76-5) і ущільненої (К76-3) конструкцій. Конденсатори випускаються з Сном = 0,1. 22 мкФ на напругу 25, 63, 250 В.

Лакопленочние конденсатори мають найкращі соеди конденсаторів з органічним діелектриком питомі характеристики. Максимальна питома заряд конденсаторів К76-5 становить 115 мкКл / см 3. За рахунок використання тонкого лакового діелектрика (1,4 мкм) для цих конденсаторів досягнутий питома обсяг 0,22 см 3 / мкФ.

Високовольтні фільтрові конденсатори К78-5 застосовуються в апаратурі телекомунікації. Припускають роботу при малих значеннях змінної напруги частотою до 100 МГц, вплив одиночних імпульсів напруги 6 кВ. Випускаються з Сном = 0,00047. 0,47 мкФ, Uном = 2 кВ, Траб = - 60. +85 ºС. Витримують тривалий вплив змінної напруги з амплітудою 280 В і частотою 50 Гц.

Комбіновані конденсатори загального призначення виготовляються в сталевих герметичних корпусах (К75-12, К75-24) і ізоляційному епоксидному корпусі (К75-47) з Сном до 10 мкФ і Uном від 400 В до 63 кВ.

Використання комбінованого діелектрика дозволяє поліпшити стабільність електричних параметрів, розширити інтервал робочих температур, в ряді випадків поліпшити питомі характеристики в порівнянні з паперовими конденсаторами.

Конденсатори К75-10 призначені для роботи в ланцюгах змінного струму. Вони виготовляються в циліндричному герметичному корпусі з сном до 10 мкФ, Uном = 250. 1000 В, допускають роботу на частотах до 10 кГц.

Імпульсні енергоємні конденсатори К75-11, К75-17, К75-40 відрізняються підвищеними значеннями питомої енергії (до 180 Дж / дм 3), випускаються з сном до 100 мкФ і Uном від 630 В до 5 кВ.

Паперові та особливо металопаперові конденсатори як і раніше знаходять широке застосування в радіоелектронній апаратурі в основному завдяки своїй низькій вартості.

Найбільш масовими є малогабаритні конденсатори з металізованими обкладками (МБМ, МБГО), що володіють задовільною стабільністю електричних параметрів і експлуатаційною надійністю.

Конденсатори з неорганічним діелектриком

В якості діелектрика в них використовуються кераміка, скло, стеклоемаль, склокераміка або слюда. Конденсатори з такими діелектриками підрозділяються на низьковольтні, високовольтні і помехоподавляющие. Низьковольтні конденсатори, в свою чергу, діляться на низькочастотні і високочастотні (з частотою до сотень мегагерц і більше) і призначаються: для використання в резонансних контурах і ланцюгах, де потрібні малі втрати і висока стабільність ємності (високочастотні. У ланцюгах фільтрів блокування і розв'язки, де малі втрати і стабільність ємності не мають особливого значення, використовуються керамічні конденсатори з великими діелектричними втратами (низькочастотні). до високочастотним конденсаторів відносяться слюдяні, стеклоемальовиє , Стеклокерамические і керамічні; до низькочастотних - стеклокерамические і керамічні.

Високовольтні конденсатори виконуються з діелектриком з кераміки з великою діелектричною проникністю і поділяються також на низькочастотні і високочастотні. Вони мають конструкцію і висновки, розраховані на проходження великих струмів.

Помехоподавляющие конденсатори поділяються на опорні з конструкцією дискового або трубчастого типу (один з висновків у них - опорна металева пластина з нарізним сполученням) і прохідні коаксіальні і некоаксиальність); призначені для придушення індустріальних, атмосферних і високочастотних перешкод.

Керамічні конденсатори є наймасовішими серед застосовуваних у радіоелектронній апаратурі. До основних переваг керамічних конденсаторів відносяться:

• можливість реалізації широкої шкали ємностей від часткою пикофарад до одиниць і десятків микрофарад;
• можливість реалізації заданого температурного коефіцієнта ємності (ТКЕ ,;
• висока стійкість до впливів зовнішніх факторів (температура, вологість повітря і т.п.) і висока надійність;
• можливість використання керамічних кристалів спільно з мікросхемами або в складі мікросхем;
• простота технології, що робить керамічні конденсатори масових серій найдешевшими.

Керамічні конденсатори можна розділити на дві групи: постійної ємності, серед яких розрізняють низьковольтні (Uном 10 Ом; ТКЕ = + 250 · 10 -6 1 / ° С.

Найбільш доцільне застосування таких конденсаторів - в якості розділових, блокувальних і фільтрових в транзисторної радіоелектронної апаратури.

Планарні конденсатори К26-2, призначені для ємнісний підстроювання гібридних мікросхем, являють собою блок з чотирьох конденсаторів (з одним загальним електродом) на підкладці з матеріалу з високою діелектричної проникністю. Значення ємностей конденсаторів утворюють відношення 1: 2; 4: 8, що дозволяє споживачу, здійснюючи паралельне з'єднання окремих конденсаторів, отримувати

15 значень ємності. Таким чином, конденсатори К26-2 можуть виконувати роль подборного ємнісного елемента і в деяких випадках замінювати обертаються підлаштовані конденсатори.

Конденсатори випускаються в двох модифікаціях: з сумарною місткістю 6 і 22,5 пФ (відповідно мінімальна ємність 0,4 і 1,5 пФ). Номінальна робоча напруга 25 В.

Тонкоплівкові конденсатори зі структурою металлдіелектрік - напівпровідник (МДП) виготовляються з номінальними ємностями від 1 до 200 пФ і проміжними значеннями по ряду Е6 ГОСТ 2619-67. Номінальна напруга становить:

• 6,3 В - в діапазоні ємностей від 15 до 220 пФ;
• 25 В - в діапазоні ємностей від 6,8 до 100 пФ;
• 50 В - в діапазоні ємностей від 1 до 47 пФ.

Інтервал робочих температур -60. +100 ° С.