Как выбрать конденсатор?

Содержание

1. История
2. Как работает конденсатор
3. Как устроен конденсатор
4. Графическое изображение
5. Виды конденсаторов
6. Электрические параметры
7. Ёмкость
8. Напряжение
9. Температурный коэффициент
10. Сопротивление
11. Маркировка

Конденсаторы – неотъемлемая часть электронных схем и проектов. Они используются для подавления шумов, фильтрации сигналов и сглаживания напряжений. Правильный выбор конденсатора играет ключевую роль в обеспечении надёжной работы схемы. Сегодня мы рассмотрим основные аспекты выбора конденсатора, такие как ёмкость, номинальное напряжение и типы конденсаторов.

История

История конденсаторов началась в XVIII веке, когда учёные начали экспериментировать с электричеством. В 1745–1746 годах была изобретена Лейденская банка – стеклянная банка, покрытая изнутри и снаружи металлической фольгой, с металлическим стержнем внутри. Это устройство накапливало и удерживало электрический заряд.

В XIX веке теория электричества и магнетизма привела к развитию теории ёмкости и введению понятия электрической ёмкости. В XX веке были изобретены электролитические, керамические и плёночные конденсаторы, а также разработаны суперконденсаторы.

Сегодня конденсаторы используются в различных сферах, от бытовой электроники до сложных промышленных систем.

Как работает конденсатор

Конденсатор работает следующим образом:

• После подключения электроприбора к сети ток начинает проходить через конденсатор.
• Напряжение сначала имеет низкие значения, а сила тока — максимальные.
• В аппарате накапливается заряд, что приводит к повышению напряжения и снижению силы тока вплоть до её исчезновения.
• Положительные ионы накапливаются на одной пластине конденсатора, а электроны — на другой.
• Между пластинами находится диэлектрик, который не даёт заряду переходить.
• Таким образом, конденсатор получает, накапливает и передаёт электроток цепи.

Конденсатор функционирует как аккумулятор, но его ёмкость значительно меньше. Он быстро заряжается и так же быстро разряжается. Данные устройства используются в различных электронных устройствах для сглаживания пульсаций тока, фильтрации помех, накопления заряда и создания импульсов.

Как устроен

Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделённых диэлектриком. Проводники изготавливаются из металлической фольги или другого металлизированного материала, а в качестве диэлектрика используются керамические, слюдяные, полимерные пластины, бумага, воздушный слой и другие материалы.

Конденсаторы могут быть неполярными и полярными. Неполярные конденсаторы могут использоваться в цепях переменного и постоянного тока, тогда как полярные — только в цепях постоянного тока.

Устройства характеризуются ёмкостью, которая измеряется в фарадах (Ф). Ёмкость зависит от площади пластин, расстояния между ними и свойств диэлектрика. Также конденсаторы имеют номинальное напряжение, которое определяет максимальное напряжение, которое может быть приложено к ним без пробоя диэлектрика.

Графическое изображение

Условное графическое обозначение конденсатора постоянной ёмкости – две короткие параллельные черточки (символизируют обкладки конденсатора) с линиями-выводами от них. Рядом с символом указывают условное буквенное обозначение конденсатора (латинская буква C), порядковый номер конденсатора и его номинальную ёмкость.

Виды конденсаторов

По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные:

• постоянные;
• переменные;
• подстроечные.

По способу защиты:

• незащищенные;
• защищенные;
• неизолированные;
• изолированные;
• уплотненные;
• герметизированные.

Существуют конденсаторы с твердым, жидким и газообразным диэлектриком. По способу монтажа конденсаторы разделяют на конденсаторы для навесного монтажа и печатного монтажа (SDM-конденсаторы).

Электрические параметры

Основные электрические параметры конденсаторов:

• Ёмкость — основная характеристика конденсатора, измеряется в фарадах (Ф).
• Номинальное рабочее напряжение — максимальное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору.
• Ток утечки — небольшой ток, протекающий через диэлектрик.
• Температурный коэффициент — изменение ёмкости при изменении температуры.
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — паразитное сопротивление.
• Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) — индуктивность важная в высокочастотных приложениях.

Ёмкость

Ёмкость конденсатора – физическая величина, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. Она измеряется в фарадах (Ф), микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) и пикофарадах (пФ).

Ёмкость зависит от геометрических размеров, формы обкладок и диэлектрической проницаемости материала между ними.

Напряжение

Напряжение конденсатора — это разность потенциалов между его обкладками. Оно зависит от ёмкости конденсатора и его заряда.

Температурный коэффициент

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ) показывает зависимость ёмкости конденсатора от температуры.

Сопротивление

Сопротивление конденсаторов называется эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС) и обозначается как Rs.

Маркировка

Маркировка конденсаторов выполняется четырьмя возможными способами:

• Кодировка тремя цифрами.
• Кодировка четырьмя цифрами.
• Маркировка ёмкости в микрофарадах.
• Смешанная буквенно-цифровая маркировка ёмкости, допуска, ТКЕ и рабочего напряжения.