náhľad|Kondenzátory s mierkou v cm – dole elektrolytické, hore keramické, vľavo v prevedení SMD náhľad|Schématická značka kondenzátora
Kondenzátor je elektronická súčiastka, ktorej prevažujúca vlastnosť je jej elektrická kapacita.
V zásade vždy ide o dve elektródy s vloženým dielektrikom, ale v závislosti od detailov konštrukcie kondenzátora sa za rôznych podmienok prejavujú ich nežiaduce (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).
Princíp kondenzátora Kondenzátor sa skladá z dvoch vodivých dosiek oddelených dielektrikom. Na každú z dosiek sa privádzajú elektrické náboje opačnej polarity, ktoré sa vzájomne priťahujú elektrickou silou. Dielektrikum medzi doskami nedovolí, aby sa častice s nábojom dostali do kontaktu, a tým došlo k vybitiu elektrického náboja. Označovanie kondenzátorov
Hodnoty vlastností kondenzátora bývajú vyznačené na tele kondenzátora. Kapacita býva označená priamo vo Faradoch, napr. 470 uF, t.j. 0,000 47 F, pokiaľ to veľkosť kondenzátora dovolí. Niekedy sa predpona použije miesto desatinnej čiarky. Napríklad 2n2 znamená hodnotu 2,2nF. Pri menších telesách sa môžeme stretnúť s trojciferným označením, kde prvé dvojčíslie predstavuje hodnotu kapacity v pikofaradoch, ktorú treba vynásobiť číslom 10 umocneným na tretiu cifru. Pokiaľ je na označenie použitá dvojica cifier, hodnota je priamo v pikofaradoch. Napríklad 564 znamená 56 x 104 pF= 560 000 pF = 560 nF. Písmeno za trojcifrou znamená triedu tolerancie. Napríklad K znamená toleranciu 10 pF + 10% nominálnej hodnoty.
Prevádzkové napätie pre ktoré je kondenzátor určený. Polarita vývodov pri polárnych kondezátoroch (v súčasnosti väčšina elektrolytických kondenzátorov).
Typy kondenzátorov (konštrukcia, vlastnosti, použitie) náhľad|vpravo|Elektrolytické kondenzátory
Elektrolytické Konštrukcia Medzi dve hliníkové fólie (elektródy) je vložený pijavý materiál (papier) napustený elektrolytom. Dielektrikom je zlúčenina hliníka ktorá vznikne na povrchu elektródy vplyvom elektrolytu. Celok je zrolovaný a vložený do valcového hliníkového puzdra s dvomi vývodmi (jeden vývod je pripojený priamo na puzdro /platí iba pre nižšie napätia/).
Vlastnosti pomerne vysoké kapacity aj 70 F (ale iba pre nízke napätia – obyčajne 2,2 V) potreba jednosmernej polarizácie (niektoré typy zvládnu malú striedavú záťaž) pomerne nízka cena pomerne vysoké zvodové prúdy pomerne veľké parazitné javy (sériový odpor a indukčnosť). Tieto vlastnosti sa dajú znížiť zvláštnou konštrukciou (vyššia cena). Takéto typy sa označujú „low ESR“ (ESR=Equivalent Series Resistance) a používajú sa v spínaných zdrojoch tendencia vysychať po dlhšej prevádzke, a tým meniť resp. stratiť kapacitu životnosť veľmi závisí od teploty okolia, pre kondenzátor pri max. teplote (85 °C alebo 105 °C) môže byť iba 2 000 hodín, ale pri znížení teploty okolia Ta na polovicu maximálnej stúpa životnosť až na 250 000 hodín a viac nesprávne zapojenie polarity poškodí súčiastku
Typické rozsahy hodnôt kapacity 100 nF – 2,7 F (s rastúcou kapacitou rastie rozmer, platí najmä pre vyššie napätia) napätia 6 V – 600 V (špeciálne aj viac) (s rastúcim napätím rastie rozmer) teplotné rozsahy bežne od −40 °C do 85 °C, drahšie do 105 °C
Typické aplikácie filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia oddelenie jednosmernej zložky v NF obvodoch malé kapacity sa využívajú na odstránenie vysokých frekvencií
Tantalové Modifikácia elektrolytických kondenzátorov, dielektrikom je vrstva oxidu tantalu na tantalovej elektróde.
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 majú elektrolytické
Typické rozsahy hodnôt kapacity 1 μF – 4700 μF napätia 5,5 V – 400 V priemer – výška –
Typické aplikácie filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia v miestach, kde je potrebný malý zvod (napr. batériou napájané prístroje)
Keramické Konštrukcia Tenký plát keramického dielektrika je 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 ide 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.
Vlastnosti bipolárne malé rozmery relatívne lacné malé (zanedbateľné) zvodové prúdy nemajú určenú polaritu
Vysoké kapacity silne nelineárne veľká tepelná závislosť vhodné len pre filtrovanie jednosmerného napájania
Typické rozsahy hodnôt napätia 10 V – 600 V
Nízke kapacity kapacity 1 pF – 1 nF
Vysoké kapacity kapacity 1 nF – 100 nF
Typické aplikácie Nízke kapacity vysokofrekvenčné obvody RC siete v NF obvodoch filtrovanie VF zložiek signálov a napájacích napätí
Vysoké kapacity filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia
Fóliové Konštrukcia Dielektrikum – fólia z vhodného plastu je umiestnená medzi dvomi kovovými fóliami – elektródami – a zvinutá do tvaru valca, kvádra...
Vlastnosti dobrá linearita dobrá tepelná (ne)závislosť dobrá časová stabilita vyššie parazitné vlastnosti (indukčnosť) dobré vysokonapäťové vlastnosti väčšie rozmery vyššia cena rovnaká funkcia ako keramické, ale fóliové majú menšie výkyvy
Typické rozsahy hodnôt 100 pF – 1 μF 10 V – 1 000 V
Typické aplikácie precízne NF filtre oddelenie jednosmernej zložky v NF obvodoch náhľad|vpravo|Premenlivé kondenzátory
Premenlivé 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 ide o ladenie v rozsahu jednotiek či desiatok pF.
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:
Alebo ako C=Q/U Q – elektrický náboj U – je napätie, na ktoré je pripojený kondenzátor
kde k je koeficient, čo závisí od konštrukcie diódy (pri obyčajných diódach menší ako pri varikapoch).
Modelovanie a simulácia Ideálny kondenzátor U platňových kondenzátorov je možné vyjadriť kapacitu C ako závislosť plochy platní S, ich vzájomnej vzdialenosti d a permitivity prostredia medzi nimi ε:
Pričom na platňu s kapacitou C je možné uložiť náboj Q:
Jednotkou kapacity v sústave SI je farad:
thumb|right|Model reálneho kondenzátora
Reálny kondenzátor Reálny kondenzátor sa dá vyjadriť modelom ako na obrázku. C je vlastná kapacita, Rleakage izolačný odpor dielektrika, RESR sériový odpor a LESL indukčnosť prívodov.
Kalkulačka prevodu kapacity: Kalkulačka
Referencie
Iné projekty
Kategória:Elektronika Kategória:Elektrické súčiastky