Конденсаторы накапливают заряд и затем выпускают его. Как они это делают, зависит от их размера и того, из чего они сделаны. Конденсаторы являются одним из наиболее распространенных электронных компонентов и доступны в различных типах конденсаторов. Конденсаторы каждого типа обладают набором характеристик, которые делают их подходящими для определенных применений, сред и продуктов.
Конденсаторы обычно классифицируются по форм-фактору и диэлектрическому материалу, используемому в конденсаторе. Конденсаторы каждого типа имеют существенные различия в типичных и доступных значениях для допустимого отклонения емкости, номинального напряжения, температурной стабильности, эквивалентного последовательного сопротивления, размера и надежности, которые влияют на их поведение в реальном мире. Эти различия влияют на выбор конденсаторов, что делает одни конденсаторы хорошими в одних приложениях и источником проблем в других.
Пленочные конденсаторы
Пленочные конденсаторы являются одним из наиболее распространенных типов конденсаторов. К пленочным конденсаторам относится большое семейство конденсаторов, основным отличием которых являются используемые диэлектрические материалы. Обычные используемые материалы включают полиэстер (майлар), полистирол, полипропиленовый поликарбонат, металлизированную бумагу и тефлон. Пленочные конденсаторы доступны в значениях от pF (picoFarads) до 100 мкФ (microFarads). Высоковольтные пленочные конденсаторы с номинальным напряжением, превышающим 500 В, превышают шкалу характеристик. Преимущество пленочных конденсаторов, особенно пленочных конденсаторов, в которых используются пластиковые пленки, заключается в длительном сроке службы и очень стабильных значениях емкости.
Пленочные конденсаторы доступны в нескольких размерах и форм-факторах. Наиболее распространенными форм-факторами для пленочных конденсаторов являются цилиндрические, овальные, круглые и прямоугольные, и большинство форм-факторов доступны с выводами осевого и радиального типа.
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы имеют одни из самых высоких значений емкости среди конденсаторов любого типа. Электролитические конденсаторы состоят из тонких металлических пленок и электролитического полужидкого раствора. Гибкость этих материалов позволяет им сворачиваться и обеспечивать большую площадь поверхности и, следовательно, помогает создавать большую емкость. Поскольку электролитический раствор является проводящим и используется в качестве второго электрода в электролитическом конденсаторе, на металлической пленке выращивают тонкий слой оксида диэлектрика, чтобы предотвратить слипание металлической пленки с электролитическим раствором. Диэлектрическая пленка очень тонкая, что значительно увеличивает емкость электролитического конденсатора.
Электролитические конденсаторы имеют несколько ключевых ограничений — поляризация и номинальное напряжение. Недостатком электролитических конденсаторов является то, что большинство из них поляризованы, и необходимо следить за тем, чтобы они использовались правильно. Установка электролитического конденсатора в обратном направлении приведет к очень быстрому разрушению конденсатора, часто с большой силой, что может привести к повреждению чего-либо поблизости. Все поляризованные электролитические конденсаторы имеют свою полярность, отмеченную на них отрицательным знаком, который указывает, какой вывод должен быть сохранен при самом низком электрическом потенциале. Номинальное напряжение большинства электролитических конденсаторов низкое, но их можно найти с номинальным напряжением до нескольких сотен вольт.
Два наиболее распространенных типа электролитических конденсаторов — это алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы. Танталовые конденсаторы отличаются от большинства электролитических конденсаторов тем, что они больше похожи на керамические конденсаторы. В отличие от керамических конденсаторов, танталовые конденсаторы поляризованы. Тем не менее, танталовые конденсаторы гораздо более устойчивы к обратной полярности, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, и иногда их устанавливают последовательно, причем оба отрицательных вывода соединены, образуя «неполяризованный» танталовый конденсатор. Танталовые конденсаторы намного меньше алюминиевых электролитических конденсаторов и имеют меньшие токи утечки, что делает их лучшим выбором для многих применений с блокировкой, обходом, развязкой, фильтрацией и синхронизацией сигналов.
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы являются одними из наиболее распространенных конденсаторов, особенно в случае поверхностного монтажа. Они сделаны путем покрытия керамического диска или пластины проводником и соединения нескольких вместе. Используемая керамика имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость, что позволяет керамическим конденсаторам иметь относительно высокое значение емкости при небольшом размере. В отличие от электролитических конденсаторов, керамические конденсаторы не поляризованы, но их емкость претерпевает нелинейный сдвиг при изменении температуры. По этим причинам керамические конденсаторы часто используются в качестве разделительных или байпасных конденсаторов. Керамические конденсаторы доступны в диапазоне значений от нескольких пФ до нескольких мкФ и имеют номинальное напряжение от нескольких вольт до десятков тысяч вольт.
Другие типы конденсаторов
Несколько специализированных типов конденсаторов доступны для более специализированных применений. Триммер или переменные конденсаторы являются конденсаторами с регулируемой емкостью и полезны для тонкой настройки или компенсации в цепи. Ультраконденсаторы представляют собой конденсаторы с очень высокими значениями емкости, как правило, с емкостью, превышающей один фарад. Они часто имеют низкое напряжение, но накапливают достаточно энергии для замены батарей в определенных приложениях.