Классификация конденсаторов

Важнейший признак - тип диэлектрика:

а) линейные конденсаторы С=const

- твердый неорганический диэлектрик (слюда, керамика, стекло);

- твердый органический диэлектрик (бумага, пленка, комбинированные);

- твердый или жидкий оксидный диэлектрик (алюминиевые, танталовые, ниобиевые);

- газообразный диэлектрик (воздушные, газонаполненные, вакуумные).

б) нелинейные конденсаторы (вариконды) С= f(U).

Емкость вариконда зависит от величины приложенного напряжения. Диэлектрик - сегнетокерамика у которого = f (U). Конденсаторы находят исключительно широкое применение в технике связи. В зависимости от применения конденсаторы можно разделить на следующие классы:

- конденсаторы общего применения;

- конденсаторы высокостабильные и высокочастотные;

- конденсаторы высоковольтные;

- конденсаторы микросхем;

- конденсаторы переменной емкости.

Рассмотрим особенности применения конденсаторов различных классов и их основные характеристики.

Конденсаторы общего применения - используются в качестве разделительных, блокировочных, накопительных, фильтровых, искрогасительных, помехоподавляющих и т.д.

Особенности - широкий диапазон емкостей (до тысячи мкФ);

- низкие требования к ТКЕ;

- ограниченный диапазон частот (до сотен кГц):

- U_max 2000 В.

В качестве их используются бумажные, пленочные и окcидно-электро-литические конденсаторы.

а) Бумажные конденсаторы - диэлектрик - тонкая плотная бумага,

- обкладки из алюминиевой или оловянно-свинцовой фольги (5-10мкм) или металлизированные (0.03-0.05мкм).КБГ, МБГТ, К4ОУ, К41.

б) Пленочные конденсаторы - диэлектрик - пленка из высокомолекулярного полимера - (полистирол, фторопласт, лавсан,. . . ).Конструкция как у бумажных конденсаторов. Конденсаторы на основе неполярных ВЧ смол: К71 (полистирол), К72(фторопласт). Конденсаторы на основе полярных НЧ смол: К73 (лавсан), К77 (поликарбонат), К78 (полипропилен).

Общий недостаток: сравнительно низкая рабочая температура Т_раб70 – 120⁰С, только у фторопласта до 250⁰С.

в) Оксидно-электролитические конденсаторы: - диэлектрик - тонкий слой окисла металла - оксида. Одна из обкладок - анод (А⁺) - металлическая фольга. На ней образован электролитическим путем оксидный слой. Вторая обкладка - катод (К^-) - электролит (жидкий, пастообразный или твердый).

Конденсатор обладает большим сопротивлением изоляции при прямом включении (плюс источника подключен к аноду). При обратном включении (минус источника подключен к аноду) через конденсатор протекает большой ток. Таким образом, этот тип конденсатора является полярным. Они обладают большой емкостью (сотни тыс. мкФ).  

Конденсаторы высокостабильные и высокочастотные. Используются в колебательных контурах.

Особенности : - небольшие емкости (до ед. мкФ);

- малый ТКЕ <(50 - 100) 10^-61/ ⁰С;

- высокие рабочие частоты (f_раб > 1МГц).

В качестве их используются керамические, слюдяные, стеклянные и вакуумные конденсаторы.

а) Керамические конденсаторы: диэлектрик - радиотехническая керамика. Различают: - НЧ керамику (>900);

- ВЧ керамику (=12 - 800).

Поэтому керамические конденсаторы имеют широкий диапазон емкостей (ед.пФ-ед.мкФ).

Керамические конденсаторы очень широко применяются как конденсаторы общего применения. Конструктивное оформление различное (дисковые, трубчатые, пластинчатые и т.д.).

б) Слюдяные конденсаторы: диэлектрик - высокочастотная конденсаторная слюда. В новых разработках эти конденсаторы заменяются керамическими или стеклянными из-за дефицита слюды.

в) Стеклянные и стеклокерамические конденсаторы: диэлектрик - свинцово и боросиликатные стекла или стекла с примесью керамики.

г) Вакуумные конденсаторы: диэлектрик - вакуум с остаточным давлением газа 10^{-2 –} 10^-4 Па. Электроды - система концентрических цилиндров.

Конденсаторы высоковольтные применяются в мощных передатчиках и системах электропитания. Рабочие напряжения таких конденсаторов до 50кВ и более. В качестве их используются конденсаторы с комбинированным диэлектриком (бумага и лавсан). Емкость таких конденсаторов до 10мкФ. Применяются также керамические и вакуумные конденсаторы.

Конденсаторы микросхем применяются для уменьшения пульсаций в цепях питания, для защиты микросхем от помех, для реализации заданных характеристик.

Бескорпусные конденсаторы применяются как компоненты гибридных интегральных схем. Эти конденсаторы имеют низкие рабочие напряжения (до 30 В), широкий диапазон емкостей (до десятков мкФ). В качестве конденсаторов микросхем используются оксидно-полупроводниковые и керамические конденсаторы.

Конденсаторы переменной емкости. Изменение емкости осуществляется механически поворотом ротора относительно статора.

Параметры: С_min, С_max, К_с=С_min/С_max.

Максимальная емкость зависит от диапазона и равна 50пФ (УКВ) –750пФ (ДВ). Минимальная емкость не превышает 20пФ.

При необходимости регулировки емкостей в небольших пределах используются подстроечные конденсаторы, выполняемые на керамике.

Таким образом, основными параметрами, характеризующими возможность применения конденсаторов, являются емкость и номинальное напряжение. Возможности конденсаторов в основном определяются типом диэлектрика.