Kondensatory cz.1.

KONDENSATORY

Kondensatory są to elementy elektryczne, których podstawowym parametrem użytkowym jest
pojemność C wyrażana w faradach [F]. Symbol kondensatora jest prezentacją podstawowej
budowy tych elementów:

Kondensator stanowi układ co najmniej dwóch elektrod wykonanych z materiału
przewodzącego odizolowanych od siebie dielektrykiem. Kondensator służy do gromadzenia
ładunku elektrycznego. Obecnie produkowane kondensatory można podzielić na trzy grupy:

·

kondensatory elektrolityczne,

·

kondensatory ceramiczne,

·

kondensatory z tworzyw sztucznych (foliowe).

Kondensatory elektrolityczne.

·

Budowa

Kondensatory elektrolityczne aluminiowe mają elektrody wykonane ze zwiniętych taśm
aluminiowych. Właściwie to tylko anoda jest wykonana z aluminiowej taśmy. Druga taśma
jest tylko doprowadzeniem do właściwej elektrody jaką jest elektrolit. Elektrolitem tym jest
nasączony papier, który poza funkcją przechowywania elektrolitu również rozdziela warstwy
taśmy aluminiowej. Anoda jest pokryta warstwą tlenku glinu o grubości mniejszej od 1um.
Właśnie ten tlenek jest dielektrykiem w kondensatorach elektrolitycznych. Warstwa tlenku
powstaje w procesie elektrochemicznym, polegającym na podłączeniu do kondensatora w
trakcie produkcji źródła napięcia stałego. Ponieważ w elektrolicie przepływ prądu polega na
przemieszczaniu jonów, a jony ujemne zawierają tlen, więc w tym procesie zwanym
formatowaniem, na powierzchni anody wytwarza się warstwa tlenku glinu. Powstająca
stopniowo warstwa izolującego tlenku coraz bardziej zmniejsza wartość płynącego prądu, a
po pewnym czasie prąd stabilizuje się na nieznacznej wartości i proces tworzenia tlenku
ustaje. Grubość tak powstałej warstwy tlenku zależy od przyłożonego napięcia (napięcie
formowania). Właśnie przez ten proces typowe kondensatory elektrolityczne muszą być
polaryzowane napięciem stałym. Kondensatory elektrolityczne z ciekłym elektrolitem
składowane przez dłuższy czas bez napięcia mają znaczny prąd upływu. który po niedługim
czasie pozostawania pod napięciem zmniejsza się do pomijalnej wartości. Dzieje się tak
dlatego, że podczas składowania cieniutka warstwa tlenku ulega drobnym uszkodzeniom,
które po podaniu napięcia są samoczynnie reperowane przez jony ujemne dążące do anody.
Dlatego w układach, gdzie wymagana jest niezawodność i pewność działania, kondensatory
elektrolityczne muszą pozostawać stale pod napięciem.

Kondensatory elektrolityczne tantalowe mają anodę ze spiekanego proszku tantalowego,

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

która ma strukturę porowatą, podobną do gąbki. Dzięki takiej strukturze uzyskuje się dużą
powierzchnię w małej objętości. Metodami elektrochemicznymi wytwarza się na powierzchni
izolacyjną warstewkę pięciotlenku tantalu, która ma bardzo dobre właściwości dielektryczne.
Porowatą anodę wypełnia się elektrolitem - w popularnych "perełkach" (kondensator suchy)
jest to dwutlenek manganu. Mniej popularne są kondensatory z elektrolitem żelowym
(ciekłym), o znacznie lepszych parametrach. Pięciotlenek tantalu jest bardzo odporny na
uszkodzenia, dlatego upływność kondensatorów tantalowych jest mniejsza niż aluminiowych,
a prądy upływu praktycznie nie zmieniają się nawet po kilkuletnim okresie składowania bez
napięcia. Najczęściej stosowane są kondensatory tantalowe typów: 196D (zwane popularnie
łezkami - od ich kształtu) i 164D (cylindryczna obudowa z cylindrycznymi
wyprowadzeniami).

·

Typowe wartości pojemności produkowanych kondensatorów

Kondensatory elektrolityczne aluminiowe - od 100nF do 1F
Kondensatory tantalowe - od 100nF do 1mF

·

Zastosowanie

Kondensatory elektrolityczne stosowane są w obwodach zasilania jako kondensatory
filtrujące i gromadzące energię. Stosowane są też jako kondensatory sprzęgające i blokujące
w urządzeniach m.cz., pracujących z częstotliwościami do mniej więcej 100kHz.

Kondensatory ceramiczne.

Kondensatory ceramiczne dzielą się na trzy rodzaje.

Typ 1
Ten typ kondensatorów ceramicznych produkowany jest z użyciem dielektryka o
przenikalności względnej w granicach 10...600. Kondensatory te charakteryzują się małymi
stratami i są produkowane ze ściśle określonym współczynnikiem temperaturowym w
zakresie -1500...+150ppm/K. Umożliwia to łatwą kompensację temperaturową obwodów
rezonansowych. Typ 1 kondensatorów ceramicznych to najlepsze z popularnych
kondensatorów, ale produkowane są tylko w niewielkim zakresie pojemności.

Typ 2 (ferroelektryczne)
Kondensatory ferroelektryczne mają znaczną pojemność przy niewielkich rozmiarach.
Niestety okupione jest to pogorszeniem parametrów kondensatora. Duża zależność
pojemności od częstotliwości powoduje że kondensatory te nie nadają się do precyzyjnych
obwodów rezonansowych. Doskonale sprawdzają się w obwodach odsprzęgania zasilania,
sprzęgania poszczególnych stopni itp. Dodatkowo zachęcająca jest ich niska cena.

Typ 3 (półprzewodnikowe)
Kondensatory ceramiczna tzw. półprzewodnikowe są właściwościami podobne do
ferroelektrycznych, tyle że mają jeszcze mniejsze gabaryty. Zmniejszenie gabarytów
uzyskana dzięki specjalnej budowie opartej na porowatym spieku, podobnym do tego w
kondensatorach elektrolitycznych tantalowych.

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

·

Oznaczenia kodowe

Pojemność znamionowa

Przykładowy kod

Pojemność

p15
p332
1p5
3p32
15p
33p2
150p
332p
1n5
3n32
15n
33n2
150n
332n

0,15 pF
0,332 pF
1,5 pF
3,32 pF
15 pF
33,2 pF
150 pF
332 pF
1,5 nF
3,32 nF
15 nF
33,2 nF
150 nF
332 nF

Tolerancja pojemności

Kod

Tolerancja [%]

E
L
P
W
B
C
D
F
G
H
J
K
M
N
Q
T
S
Z

0,005
0,01
0,02
0,05
0,1
0,25
0,5
1
2
2,5
5
10
20
30
-10...+30
-10...+50
-20...+50
-20...+80

Napięcie znamionowe

Kod

Napięcie [V]

m
l
a
b

25
40 (50)
63
100

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

c
d
e
f
h
i
brak

160
250
400
630
1000
1600
500

·

Typowe wartości pojemności produkowanych kondensatorów

Kondensatory ceramiczne typ 1 - od 0,1pF do 10nF
Kondensatory ceramiczne typ 2 - od 100pF do 1uF
Kondensatory ceramiczne typ 3 - od 100pF do 10uF

·

Zastosowanie

Kondensatory ceramiczne stosuje się powszechnie w obwodach wielkiej częstotliwości,
zarówno jako elementy obwodów rezonansowych, jak i do sprzęgania, blokowania oraz
filtrowania.

Kondensatory z tworzyw sztucznych (foliowe).

·

Budowa

Klasyczne kondensatory foliowe to dwie wstęgi folii aluminiowej przedzielone dielektrykiem
- folią z tworzywa sztucznego. Większość spotykanych na rynku kondensatorów foliowych
ma jednak inną budowę - są to tak zwane kondensatory metalizowane. Okładziny stanowi
cieniutka warstwa metalu (aluminium) naniesiona próżniowo na jedną lub obie strony folii z
tworzywa. Kondensatory metalizowane można łatwo odróżnić, ponieważ mają w oznaczeniu
literkę M - np. krajowe MKSE, KMP, KFMP, MKSP, czy zagraniczne MKT, MKP, MKC.
Jako dielektryk stosuje się folię wykonaną z różnych materiałów i od tego materiału zależą
właściwości produkowanych kondensatorów.

Polistyrenowe (styrofleksowe)
Kondensatory polistyrenowe w kraju mają oznaczenie KSF, w Europie - KS. Są one
najbardziej stabilne spośród popularnych kondensatorów foliowych. Pojemność styrofleksów
praktycznie nie zależy od częstotliwości, co wśród kondensatorów foliowych jest wyjątkiem.
Pojemność niewiele zmienia się z czasem. Kondensatory te mają niewielki ujemny
współczynnik temperaturowy około -130ppm/K i niewielką zależność od wilgotności
otaczającego powietrza. Straty dielektryczne są małe. W związku z dobrymi parametrami,
tylko te kondensatory są wykonywane z wąską tolerancją, nawet 0,5%. Ujemny współczynnik
temperaturowy kondensatorów kompensuje zmiany temperaturowe ferrytowych cewek, więc
stosuje się je np. w telekomunikacyjnych filtrach LC.

Poliestrowe
Kondensatory poliestrowe - krajowe oznaczenie MKSE, europejskie - MKT, stosowane są
powszechnie w sprzecie elektronicznym w zakresie małych i średnich częstotliwości.

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Pojemność kondensatorów poliestrowych zależy od częstotliwości i temperatury.

Poliwęglanowe
Kondensatory poliwęglanowe oznaczane (Europa) MKC mają pięciokrotnie mniejszą niż w
przypadku MKT zależność pojemności od częstotliwości oraz mała zależność pojemności od
temperatury (1% w zakresie -20...70'C).

Polipropylenowe
Kondensatory polipropylenowe; krajowe oznaczenia KMP, KFMP, europejskie MKP.
Przeznaczone są głównie do pracy w obwodach impulsowych, gdzie występują napięcia i
prądy o znacznej stromości. Takie właśnie kondensatory stosuje się w obwodach odchylania
odbiorników telewizyjnych i sieciowych zasilaczach impulsowych.

·

Typowe wartości pojemności produkowanych kondensatorów

Kondensatory styrofleksowe - od 10pF do 100nF
Kondensatory poliestrowe - od 100pF do 100uF
Kondensatory polipropylenowe - od 1nF do 10uF

·

Zastosowanie

Kondensatory foliowe znajdują zastosowanie przy średnich częstotliwościach (1Hz-10MHz).
Stosowane są też powszechnie w obwodach RC generatorów i filtrów. Niektóre typy
kondensatorów foliowych przeznaczone są do pracy w obwodach impulsowych.

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m

Click here to buy

A

B

B

Y

Y

PD

F Transfo

rm

er

2

.0

w

w

w .A

B B Y Y.

c o

m