Kondensatorer er passive elektroniske komponenter som består av to eller flere stykker ledende materiale adskilt av et isolerende material. Kondensator er en komponent som har evnen til å lagre energi i form av elektrisk ladning, nesten som et lite oppladbart batteri.
I DC-kretser lader en kondensator opp til forsyningsspenningen, men blokkerer strømmen gjennom og fungerer i utgangspunktet som en isolator. Men i en vekselstrøm eller AC-krets ser det ut til at strømmen går rett gjennom kondensatoren med liten eller ingen motstand.
Kapasitet til en kondensator
Kapasitans er den elektriske egenskapen til en kondensator og er et mål på evnen til en kondensator til å lagre en elektrisk ladning med kapasitansenheten Farad (forkortet til F) oppkalt etter den britiske fysikeren Michael Faraday.
En kondensator har kapasitansen til en Farad når en ladning på én coulomb er lagret på platene med en spenning på én volt. Siden Farad er veldig stor måleenhet, brukes vanligvis undermultiplikator av Farad, for eksempel mikro-farad, nano-farad og pico-farad.
Standardenheter for kapasitanse:
Mikrofarad (μF) 1μF = 1/1 000 000 = 0,000001 = 10-6 F
Nanofarad (nF) 1nF = 1/1 000 000 000 = 0,000000001 = 10-9 F
Picofarad (pF) 1pF = 1/1 000 000 000 000 = 0,000000000001 = 10-12 F
Kondensator applikasjoner
Frakobling (bypass) kondensatorer
Frakoblings eller bypass kondensatorer brukes ofte sammen med integrerte kretser, og de er plassert mellom strømkilden og bakken til IC.
Deres plikt er å filtrere ut støy i strømforsyningen, for eksempel spenningsstøt som oppstår når strømforsyningen faller over kort periode, eller når en del av en krets er svitsjet og forårsaker fluktuasjon i strømforsyningen. I det øyeblikket spenningsfallet oppstår, vil kondensatoren midlertidig fungere som strømforsyning og støtter hovedstrømforsyningen.
AC til DC
En annen typisk bruk av kondensatorer er i AC til DC-omformere. For å konvertere AC-spenningen til DC, brukes vanligvis diode likerettere, men uten hjelp av kondensator, vil utgangen være ubrukelig.
Utgangen fra likeretteren er en bølgeform. Mens utgangen til likeretteren stiger, lader kondensatoren, og når den synker, utlades kondensatoren og jevner ut DC-utgangen på den måten.
Signal filtering
På grunn av kondensatorens spesifikke responstid, er de i stand til å blokkere lavfrekvente signaler mens høyere frekvenser passere.
Dette brukes i radiomottakere for å stille inn uønskede frekvenser og i delefilter inni høyttalere, for å skille de lave frekvensene for basshøyttaleren og de høyere frekvensene for diskanthøyttaleren.
Kondensatorer som energilagring
En annen ganske åpenbar bruk av kondensatorer er for energilagring. Selv om de kan lagre betydelig lavere energi sammenlignet med et batteri av samme størrelse, er levetiden deres mye bedre og de er i stand til å levere energi mye raskere, noe som gjør dem mer egnet for bruksområder der det er behov for et høyt strømutbrudd.
Typer av kondensatorer
Sammenligningene mellom de forskjellige kondensator typene gjøres vanligvis med hensyn til dielektrikumet som brukes mellom platene. Samme som motstander, finnes det også variable kondensatorer som lar oss endre deres kapasitansverdi for bruk i radio- eller «frekvenstuning»-type kretser.
Keramisk kondensator
Keramiske kondensatorer er laget ved å belegge to sider av en liten porselens- eller keramisk plate med sølv og deretter stables sammen for å lage en kondensator. For svært lave kapasitansverdier brukes en enkelt keramisk skive på ca. 3-6mm.
Keramiske typer kondensatorer har vanligvis en 3-sifret kode trykt på kroppen for å identifisere deres kapasitansverdi i pico-farads. Vanligvis indikerer de to første sifrene kondensatorverdien og det tredje sifferet indikerer antall nuller som skal legges til. For eksempel vil en keramisk platekondensator med markeringene 103 indikere 10 og 3 null i pico-farads som tilsvarer 10 000 pF eller 10nF.
Film og papir kondensatorer
Ulike filmkondensatorer som polystyrenfilmkondensatorer og metalliserte polyesterfilmkondensatorer er designet for å passe spesifikke behov. Polystyrenfilmkondensatorer er blant de økonomiske typene kondensatorer som inneholder begrenset frekvensrespons opp til noen få hundre kHz. De gir også en kondensator med tett toleranse for nødvendige bruksområder.
Polyesterfilmkondensatoren gir en toleranse på 5% eller 10% som anses å være lav, men den gode nyheten er at de også er billige. Den metalliserte polyesterfilmkondensatoren er laget av en polyesterfilmkondensator som er metallisert. De er betydelig mindre enn vanlige polyesterfilmkondensatorer siden elektrodene deres er tynne og dermed har evnen til å passe inn i en relativt mindre pakke.
Elektrolytisk kondensator
Elektrolytiske kondensatorer brukes vanligvis når det kreves store kapasitansverdier. Her i stedet for å bruke et veldig tynt metallisk filmlag for en av elektrodene, brukes en halvflytende elektrolytt løsning i form av en gelé eller pasta som fungerer som den andre elektrode (vanligvis katoden).
Elektrolytiske kondensatorer brukes vanligvis i DC-strømforsyningskretser på grunn av deres store kapasitans og lille størrelse for å redusere krusningsspenningen eller for koblings- og frakoblingsapplikasjoner.
En hovedulempe med elektrolytiske kondensatorer er deres relativt lave spenningsklassifisering, og på grunn av polariseringen til elektrolytiske kondensatorer, følger det at de ikke må brukes på AC-forsyninger. Elektrolytikk kommer vanligvis i to grunnleggende former; Elektrolytiske kondensatorer av aluminium og elektrolytiske tantalkondensatorer.
Tantalelektrolytiske kondensatorer er tilgjengelige i både våt (folie) og tørr (solid) elektrolytisk type med tørr eller solid tantal som den vanligste. Solid tantal kondensatorer bruker mangandioksid som sin andre terminal og er fysisk mindre enn tilsvarende aluminium kondensatorer.
De dielektriske egenskapene til tantaloksid er også mye bedre enn de til aluminiumoksid, og gir lavere lekkasjestrømmer og bedre kapasitansstabilitet.
Selv om tantalkondensatorer er polariserte, kan de tolerere reversspenning bedre enn aluminiumstypene, men er vurdert til mye lavere arbeidsspenninger. Solid tantal kondensatorer brukes vanligvis i kretser der AC-spenningen er liten sammenlignet med DC-spenningen.
Noen tantalkondensatortyper inneholder imidlertid to kondensatorer i én, koblet negativ-til-negativ for å danne en «ikke-polarisert» kondensator for bruk i lavspente AC-kretser som en ikke-polarisert enhet.
Super kondensatorer
Superkondensator (supercap eller ultra-capacitor) er også blant de populære kondensatortypene og gir svært store verdier av kapasitans som anses å være opptil flere tusen Farads. De er populære i bilindustrien.
