Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрондық құрылғыны өндіру стилі. Электрондық жабдықтарда қолданылатын әдеттегі компоненттер ретінде коммерциялық дискретті конденсаторлар.
Manufacturing styles of an electronic device
commercial discrete capacitors as customary components for use in electronic equipment
Конденсаторлар көптеген стильдерде, формаларда, өлшемдерде және алуан түрлі материалдардан жасалады. Олардың барлығында кем дегенде екі электр өткізгіш, яғни пластиналар болады, олар диэлектрлік қабатпен бөлінеді. Конденсаторлар көптеген электр құрылғыларында электр тізбектерінің құрамдас бөліктері ретінде кеңінен қолданылады. Конденсаторлар, резисторлар және индукторлар электрондық жабдықтардағы пассивті компоненттер тобына жатады. Кішкентай конденсаторлар электр құрылғыларында күшейткіштердің сатылары арасында сигналдарды байланыстыру үшін, электр сүзгілері мен резонаторлық тізбектердің құрамдас бөліктері ретінде немесе түзетілген токты тегістеу үшін қуат көзі жүйелерінде қолданылады. Ірі конденсаторлар энергияны сақтау үшін, мысалы, импульсті жарықтандыруда, кейбір электр моторларының бөліктері ретінде немесе айнымалы ток желілерінде қуат коэффициентін түзету үшін қолданылады. Стандартты конденсаторлардың сыйымдылығы тұрақты, бірақ реттелетін конденсаторлар резонаторлық тізбектерде жиі қолданылады. Қажетті сыйымдылыққа, жұмыс кернеуіне, ток өткізу қабілетіне және басқа да қасиеттеріне қарай әртүрлі типтер қолданылады. Абсолюттік көрсеткіштер бойынша ең көп өндірілетін конденсаторлар динамикалық кездейсоқ сәйкес жадқа, флэш-жадқа және басқа құрылғылардың микросхемаларына енгізіледі, бірақ бұл мақалада дискретті компоненттер қарастырылады.
Capacitors are manufactured in many styles, forms, dimensions, and from a large variety of materials. They all contain at least two electrical conductors, called plates, separated by an insulating layer (dielectric). Capacitors are widely used as parts of electrical circuits in many common electrical devices. Capacitors, together with resistors and inductors, belong to the group of passive components in electronic equipment. Small capacitors are used in electronic devices to couple signals between stages of amplifiers, as components of electric filters and tuned circuits, or as parts of power supply systems to smooth rectified current. Larger capacitors are used for energy storage in such applications as strobe lights, as parts of some types of electric motors, or for power factor correction in AC power distribution systems. Standard capacitors have a fixed value of capacitance, but adjustable capacitors are frequently used in tuned circuits. Different types are used depending on required capacitance, working voltage, current handling capacity, and other properties. While, in absolute figures, the most commonly manufactured capacitors are integrated into dynamic random access memory, flash memory, and other device chips, this article covers the discrete components.
Кәдімгі құрылыс
Кәдімгі конденсатор электр энергиясын екі электрод пластинасы арасындағы электр өрісінде зарядтарды бөлу арқылы статикалық электр энергиясы түрінде сақтайды. Заряд тасымалдаушылар әдетте электрондар болып табылады. Бірлік кернеуге сақталатын заряд мөлшері негізінен пластиналардың мөлшеріне, пластина материалдарының қасиеттеріне, пластиналар арасына орналастырылған диэлектрик материалдың қасиеттеріне және аралық қашықтыққа (яғни диэлектриктің қалыңдығына) байланысты. Пластиналар арасындағы потенциал диэлектрик материалдың қасиеттерімен және аралық қашықтықпен шектеледі. "Төмендеткіш конденсаторлар" сияқты кейбір арнайы түрлерінен басқа, барлық дәстүрлі өнеркәсіптік конденсаторлар электродтары мен арасындағы диэлектригі оралған немесе жиналған болса да, "пластиналық конденсаторлар" ретінде құрастырылады. Пластиналық конденсатордың сыйымдылығы C:
A conventional capacitor stores electric energy as static electricity by charge separation in an electric field between two electrode plates. The charge carriers are typically electrons, The amount of charge stored per unit voltage is essentially a function of the size of the plates, the plate material's properties, the properties of the dielectric material placed between the plates, and the separation distance (i. e. dielectric thickness). The potential between the plates is limited by the properties of the dielectric material and the separation distance. Nearly all conventional industrial capacitors except some special styles such as "feed through capacitors", are constructed as "plate capacitors" even if their electrodes and the dielectric between are wound or rolled. The capacitance, C, of a plate capacitors is:
Сыйымдылық пластиналардың А ауданымен және диэлектрик материалдың ε диэлектрлік тұрақтылығымен артады, ал пластиналар арасындағы аралық қашықтық d-мен кемиді. Сондықтан сыйымдылық жоғары диэлектрлік тұрақтылығы, үлкен пластина ауданы және пластиналар арасындағы аз аралық қашықтығы бар материалдардан жасалған құрылғыларда ең жоғары болады.
The capacitance increases with the area A of the plates and with the permittivity ε of the dielectric material, and decreases with the plate separation distance d. The capacitance is therefore greatest in devices made from materials with a high permittivity, large plate area, and small distance between plates.
Қабатты конденсаторлар
Пленкалық конденсаторлар немесе пластикалық пленкалық конденсаторлар – диэлектрик ретінде оқшаулағыш пластикалық пленкасы бар поляризацияланбаған конденсаторлар. Диэлектрлік пленкалар металл электродтармен жабдықталған жұқа қабатқа тартылады және цилиндрлік орамаға оралады. Пленкалық конденсаторлардың электродтары металданған алюминий немесе мырыштан болуы мүмкін, олар пластикалық пленканың бір немесе екі жағына да жағылады, нәтижесінде металданған пленкалық конденсаторлар немесе пленканың үстінде орналасқан жеке металл фольгасы пайда болады, ол пленкалы/фольгалы конденсаторлар деп аталады. Металданған пленкалық конденсаторлар өздігінен жазылу қасиеттерін ұсынады. Электродтар арасындағы диэлектрлік бұзылулар немесе қысқа тұйықталғандар компонентті бұзбайды. Металданған конструкция кішірек корпустарында үлкен сыйымдылық мәндері бар (100 мкФ және одан жоғары) конденсаторларды жасауға мүмкіндік береді, қарағанда пленкалы/фольгалы конструкцияда. Пленкалы/фольгалы конденсаторлар немесе металл фольгалы конденсаторлар диэлектрик ретінде екі пластикалық пленканы пайдаланады. Әрбір пленка электродтарды құру үшін, көбінесе алюминийден жасалған жұқа металл фольгамен жабылады. Бұл конструкцияның артықшылығы – металл фольгалы электродтарды қосудың қарапайымдылығы, сонымен қатар жоғары ток импульстік беріктігі. Кез келген пленкалық конденсатордың ішкі құрылымының маңызды артықшылығы – ораманың екі шетіндегі электродтармен тікелей байланыс. Бұл байланыс барлық ток жолдарын өте қысқа сақтайды. Конструкция параллель қосылған көптеген жеке конденсаторлар сияқты жұмыс істейді, осылайша ішкі омикалық шығындарды (эквивалентті тізбекті кедергі немесе ESR) және эквивалентті тізбекті индуктивтілікті (ESL) азайтады. Пленкалық конденсатор құрылымының табиғи геометриясы төмен омикалық шығындарға және төмен паразиттік индуктивтілікке әкеледі, бұл оларды жоғары импульстік тоқтармен (снubberлер) жұмыс істеуге, айнымалы ток қуатына арналған қолдануларға немесе жоғары жиіліктегі қолдануларға қолайлы етеді. Пленкалық конденсаторлардың диэлектригі ретінде полипропилен (PP), полиэстер (PET), полифенилен сульфиді (PPS), полиэтилен нафталаты (PEN) және политетрафторэтилен (PTFE) пластикалық пленкалары қолданылады. Полипропиленнің нарықтағы үлесі шамамен 50%-ды құрайды, ал полиэстер 40%-ға жуық, бұл ең көп қолданылатын пленка материалдары. Қалған 10%-ы басқа барлық материалдарды, соның ішінде PPS және қағазды шамамен 3%-тан пайдаланады. + Пленкалық конденсаторлар үшін пластикалық пленка материалдарының сипаттамалары Пленка материалы, қысқартылған кодтар Пленка сипаттамалары PET PEN PPS PP 1 кГц жиілігіндегі салыстырмалы диэлектрлік өтімділік 3,3 3,0 3,2 Минималды пленка қалыңдығы (мкм) 0,7–0,9 0,9–1,4 1,2 2,4–3,0 Ылғал сіңіру (%) төмен 0,4 0,05 <0,1 Диэлектрлік беріктігі (В/мкм) 580 500 470 650 Коммерциялық сынақ кернеуі (В/мкм) 280 300 220 400 Тұрақты ток кернеуі (В) 50–1000 16–250 16–100 40–2000 Сыйымдылық диапазоны 100 пФ–22 мкФ 100 пФ–1 мкФ 100 пФ–0,47 мкФ 100 пФ–10 мкФ Қолдану температурасы (°C) –55–125/+150 –55–150 –55–150 –55–105 Температураға байланысты сыйымдылықтың өзгеруі (C/C0, %) ±5 ±5 ±1,5 ±2,5 Диссипациялық фактор (•10–4) 1 кГц жиілігінде 50–200 42–80 2–15 0,5–5 10 кГц жиілігінде 110–150 54–150 2,5–25 2–8 100 кГц жиілігінде 170–300 120–300 12–60 2–25 1 МГц жиілігінде 200–350 – 18–70 4–40 Уақыт константасы RInsul•C (с) 25 °C-та ≥10 000 ≥10 000 ≥10 000 ≥100 000 85 °C-та 1000 1000 1000 10 000 Диэлектрлік сіңіру (%) 0,2–0,5 1–1,2 0,05–0,1 0,01–0,1 Арнайы сыйымдылық (нФ•В/мм3) 400 250 140 50
Film capacitors or plastic film capacitors are non polarized capacitors with an insulating plastic film as the dielectric. The dielectric films are drawn to a thin layer, provided with metallic electrodes and wound into a cylindrical winding. The electrodes of film capacitors may be metallized aluminum or zinc, applied on one or both sides of the plastic film, resulting in metallized film capacitors or a separate metallic foil overlying the film, called film/foil capacitors. Metallized film capacitors offer self healing properties. Dielectric breakdowns or shorts between the electrodes do not destroy the component. The metallized construction makes it possible to produce wound capacitors with larger capacitance values (up to 100 μF and larger) in smaller cases than within film/foil construction. Film/foil capacitors or metal foil capacitors use two plastic films as the dielectric. Each film is covered with a thin metal foil, mostly aluminium, to form the electrodes. The advantage of this construction is the ease of connecting the metal foil electrodes, along with an excellent current pulse strength. A key advantage of every film capacitor's internal construction is direct contact to the electrodes on both ends of the winding. This contact keeps all current paths very short. The design behaves like a large number of individual capacitors connected in parallel, thus reducing the internal ohmic losses (equivalent series resistance or ESR) and equivalent series inductance (ESL). The inherent geometry of film capacitor structure results in low ohmic losses and a low parasitic inductance, which makes them suitable for applications with high surge currents (snubbers) and for AC power applications, or for applications at higher frequencies. The plastic films used as the dielectric for film capacitors are polypropylene (PP), polyester (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene naphthalate (PEN), and polytetrafluoroethylene (PTFE). Polypropylene has a market share of about 50% and polyester with about 40% are the most used film materials. The other 10% use all the other materials, including PPS and paper with roughly 3% each. + Characteristics of plastic film materials for film capacitors Film material, abbreviated codes Film characteristics PET PEN PPS PP Relative permittivity at 1 kHz 3.3 3.0 3.0 2.2 Minimum film thickness (μm) 0.7–0.9 0.9–1.4 1.2 2.4–3.0 Moisture absorption (%) low 0.4 0.05 <0.1 Dielectric strength (V/μm) 580 500 470 650 Commercial realizedvoltage proof (V/μm) 280 300 220 400 DC voltage range (V) 50–1,000 16–250 16–100 40–2,000 Capacitance range 100 pF–22 μF 100 pF–1 μF 100 pF–0.47 μF 100 pF–10 μF Application temperature range (°C) −55 to +125 /+150 −55 to +150 −55 to +150 −55 to +105 C/C0 versus temperature range (%) ±5 ±5 ±1.5 ±2.5 Dissipation factor (•10−4) at 1 kHz 50–200 42–80 2–15 0.5–5 at 10 kHz 110–150 54–150 2.5–25 2–8 at 100 kHz 170–300 120–300 12–60 2–25 at 1 MHz 200–350 – 18–70 4–40 Time constant RInsul•C (s) at 25 °C ≥10,000 ≥10,000 ≥10,000 ≥100,000 at 85 °C 1,000 1,000 1,000 10,000Dielectric absorption (%) 0.2–0.5 1–1.2 0.05–0.1 0.01–0.1Specific capacitance (nF•V/mm3) 400 250 140 50
Арнайы пішіндер мен стильдердегі кейбір пленкалық конденсаторлар арнайы қолданулар үшін қолданылады, соның ішінде желілік фильтрлер үшін (қауіпсіздік конденсаторлары), өте жоғары импульстік тоқтар үшін снubber конденсаторлары, қозғалтқыштарды іске қосу конденсаторлары және қозғалтқыштарды іске қосуға арналған айнымалы ток конденсаторлары.
Some film capacitors of special shapes and styles are used as capacitors for special applications, including RFI/EMI suppression capacitors for connection to the supply mains, also known as safety capacitors, snubber capacitors for very high surge currents, motor run capacitors and AC capacitors for motor run applications.
Қуаттылық пленкалы конденсаторлар
Бұған ұқсас тип – қуатты пленкалық конденсатор. Үлкен қуатты пленкалық конденсаторлар үшін қолданылатын материалдар мен құрылыс техникалары әдеттегі пленкалық конденсаторларға ұқсас. Дегенмен, электр жүйелері мен электр орналымдарында қолдануға арналған жоғары және өте жоғары қуатты конденсаторлар тарихи себептермен көбінесе бөлек жіктеледі. Әдеттегі пленкалық конденсаторларды стандарттау электрлік және механикалық параметрлерге бағытталған. Ал қуатты конденсаторларды стандарттау, жергілікті реттеуші орган белгілегендей, персонал мен жабдықтың қауіпсіздігіне баса назар аударады. Қазіргі заманғы электрондық жабдықтар бұрын «электр қуаты» компоненттерінің эксклюзивті саласы болған қуат деңгейлерін басқара алатындықтан, «электрондық» және «электрлік» қуат деңгейлері арасындағы шекара бұлыңқырады. Тарихи тұрғыдан алғанда, бұл екі түр арасындағы шекара шамамен 200 вольт-ампер реактивті қуатында болды. Пленкалық қуатты конденсаторлар көбінесе диэлектрик ретінде полипропилен пленкасын пайдаланады. Басқа түрлеріне металлданған қағаз конденсаторлары (МП конденсаторлары) және полипропилен диэлектригі бар аралас диэлектрлі пленкалық конденсаторлар жатады. МП конденсаторлары төмен құнмен қолдану үшін және жоғары айнымалы ток немесе жоғары ток импульстік жүктемелер үшін өріссіз тасымалдағыш электродтар (согги фольга конденсаторлары) ретінде қолданылады. Оралымдарды ауа көпіршіктерін азайту үшін оқшаулағыш маймен немесе эпоксидтік шайырмен толтыруға болады, осылайша қысқа тұйықталудың алдын алуға болады. Олар кернеуді, токты немесе жиілікті өзгерту, электр энергиясын сақтау немесе жылдам жеткізу немесе қуат коэффициентін жақсарту үшін түрлендіргіштер ретінде қолданылады. Бұл конденсаторлардың номиналды кернеу диапазоны шамамен 120 В АС (капацитивті жарықтандыру балластары) -дан 100 кВ-қа дейін.
A related type is the power film capacitor. The materials and construction techniques used for large power film capacitors mostly are similar to those of ordinary film capacitors. However, capacitors with high to very high power ratings for applications in power systems and electrical installations are often classified separately, for historical reasons. The standardization of ordinary film capacitors is oriented on electrical and mechanical parameters. The standardization of power capacitors by contrast emphasizes the safety of personnel and equipment, as given by the local regulating authority. As modern electronic equipment gained the capacity to handle power levels that were previously the exclusive domain of "electrical power" components, the distinction between the "electronic" and "electrical" power ratings blurred. Historically, the boundary between these two families was approximately at a reactive power of 200 volt amperes. Film power capacitors mostly use polypropylene film as the dielectric. Other types include metallized paper capacitors (MP capacitors) and mixed dielectric film capacitors with polypropylene dielectrics. MP capacitors serve for cost applications and as field free carrier electrodes (soggy foil capacitors) for high AC or high current pulse loads. Windings can be filled with an insulating oil or with epoxy resin to reduce air bubbles, thereby preventing short circuits. They find use as converters to change voltage, current or frequency, to store or deliver abruptly electric energy or to improve the power factor. The rated voltage range of these capacitors is from approximately 120 V AC (capacitive lighting ballasts) to 100 kV.
Түрлі конденсаторлар
Жоғарыда сипатталған конденсаторлардан басқа, дискретті конденсаторлардың нарығының басым бөлігін қамтитын жаңа әзірлемелер мен арнайы конденсатор түрлері, сондай-ақ электроникада ескі түрлері де кездеседі.
Beneath the above described capacitors covering more or less nearly the total market of discrete capacitors some new developments or very special capacitor types as well as older types can be found in electronics.
Интегралды конденсаторлар
Интегралды конденсаторлар – интегралды схемаларда наноөлшемді конденсаторларды оқшаулағыш негізде металдандырудың тиісті схемалары арқылы жасауға болады. Олар басқа жартылай өткізгіш элементтерсіз, көп конденсаторлық тізбектерде дискретті компоненттер ретінде жинақталуы мүмкін. Шыны конденсаторлар – алғашқы Лейден банкасы конденсаторы шыныдан жасалған, ал 2012 жылға дейін шыны конденсаторлар өте сенімді және өте тұрақты жұмыс ілеуін қажет ететін қолданулар үшін SMD нұсқасында қолданылып келді.
Integrated capacitors—in integrated circuits, nano scale capacitors can be formed by appropriate patterns of metallization on an isolating substrate. They may be packaged in multiple capacitor arrays with no other semiconductive parts as discrete components. Glass capacitors—First Leyden jar capacitor was made of glass, as of 2012 glass capacitors were in use as SMD version for applications requiring ultra reliable and ultra stable service.
Арнайы конденсаторлар
Баспалы схема тақталары: көп қабатты баспалы схема тақтасының әртүрлі қабаттарындағы металл өткізгіш аймақтар таратылған элемент сүзгілерінде жоғары тұрақты конденсатор ретінде қолданылуы мүмкін. Кәсіби тәжірибе бойынша, бір қабаттың бос қалған бөліктері жер өткізгішімен, ал екінші қабат қуат өткізгішімен толтырылып, қабаттар арасында үлкен таратылған конденсатор жасалады. Сым – бір-біріне бұралған екі оқшауланған сым. Сыйымдылық шамалары әдетте 3 пФ-тан 15 пФ-қа дейін ауыспайды. Үй жасаған ЖЖД (VHF) тізбектерінде тербеліс кері байланысын қамтамасыз ету үшін қолданылады. Көп қабатты баспалы схема тақтасының әртүрлі қабаттарында металл өткізгіш аймақтары бар кіріктірілген конденсаторлар сияқты арнайы құрылғылар, сондай-ақ екі оқшауланған сымды бұрау сияқты импровизациялық шешімдер де бар. Екі оқшауланған сымды бұрау арқылы жасалған конденсаторлар "хитролық конденсаторлар" деп аталады. Хитролық конденсаторлар коммерциялық және әуесқойлық радио қабылдағыштарда қолданылған.
Printed circuit boards—metal conductive areas in different layers of a multi layer printed circuit board can act as a highly stable capacitor in Distributed element filters. It is common industry practice to fill unused areas of one PCB layer with the ground conductor and another layer with the power conductor, forming a large distributed capacitor between the layers. Wire—2 pieces of insulated wire twisted together. Capacitance values usually range from 3 pF to 15 pF. Used in homemade VHF circuits for oscillation feedback. Specialized devices such as built in capacitors with metal conductive areas in different layers of a multi layer printed circuit board and kludges such as twisting together two pieces of insulated wire also exist. Capacitors made by twisting 2 pieces of insulated wire together are called gimmick capacitors. Gimmick capacitors were used in commercial and amateur radio receivers.
Түрлерді салыстыру
+ Конденсаторлардың ерекшеліктері мен қолданулары, сондай-ақ кемшіліктері
Конденсатор түрі
Диэлектрлік
Ерекшеліктері/қолданулары
Кемшіліктері
Керамикалық конденсаторлар
Керамикалық 1-сыныпты конденсаторлар
Титан диоксиді қоспаларымен өзгертілген параэлектрлік керамикалық қоспалар
Жұмыс температурасымен болжамды сызықтық және төменгі сыйымдылық өзгерісі. Жоғары жиіліктегі ерекшеліктері өте жақсы, жоғалтулары аз. Резонанстық схемаларды қолдану кезінде температураны өтеу үшін. 15000 В-қа дейінгі кернеуде қол жетімді
Төмен рұқсат етілетін керамикалық, көлемдік тиімділігі төмен конденсаторлар, 2-сыныпты конденсаторларға қарағанда үлкен өлшемдер
Керамикалық 2-сыныпты конденсаторлар
Барий титанат пен тиісті қоспалардың ферроэлектрлік керамикалық қоспасы
Жоғары рұқсат етілетін, жоғары көлемдік тиімділік, 1-сыныпты конденсаторларға қарағанда кіші өлшемдер. Буферлік, бітпасс және қосқыш үшін. 50,000 В-қа дейінгі кернеуде қол жетімді.
Қуаттылық қолданылатын кернеудің өзгеруімен, жиілікпен және ескіру әсерімен өзгереді. Кішкене микрофоникті
Пленкалы конденсаторлар
Металдалған пленкалы конденсаторлар
PP, PET, PEN, PPS, (PTFE)
Металдалған пленкалы конденсаторлар пленкалы/фольгалы нұсқаларға қарағанда айтарлықтай кішірек және өздігінен сауығып кету қасиеттеріне ие. Ұсақ металданған электродтар ток тасымалдауының максималды мүмкіндігін, тиісінше импульстің максималды мүмкіндігін шектейді.
Пленкалы/фольгалы пленкалы конденсаторлар
PP, PET, PTFE
Пленкалы/фольгалы пленкалы конденсаторлар тиісінше ең жоғары жоғарылық деңгейі/импульстік кернеулілік деңгейі бар. Пик токтары металданған түрлерге қарағанда жоғары. Өзін-өзі қалпына келтіру қасиеттері жоқ: ішкі қысқа соққының әсері әсерсіз болуы мүмкін. Металданған альтернативадан үлкен өлшемдер.
Полипропилен (ПП) пленкалы конденсаторлар
Полипропилен
Пленкалы конденсатордың ең танымал диэлектригі. Жұмыс температурасына байланысты болжамды сызықтық және төменгі сыйымдылық өзгерісі. 1-сыныптағы жиілікті анықтау схемалары мен дәлдікті аналогты қолданбалар үшін жарамды. Қуаттылығы өте аз. Өте төмен шашырау коэффициенті. Ылғалдылықты аз сіңіретін, сондықтан "жұлдызсыз" дизайнға арналған. Жоғары оқшаулау кедергісі. Снаббер немесе IGBT сияқты жоғары қуатты қолданбаларда қолдануға болады. Сондай-ақ, қозғалтқыштарда немесе қуат факторларын түзетуде, AC қуат қосымшаларында қолданылады. Диэлектрлік шығындар өте аз. Жоғары жиіліктегі және жоғары қуатты қолдану, мысалы, индукциялық жылыту. Қауіпсіздік / ЭМИ-ді басу үшін кеңінен қолданылады, соның ішінде электрмен жабдықтау желісіне қосылу. Ең жоғары жұмыс температурасы 105 °C. Салыстырмалы түрде төменгі рұқсат 2.2. PP пленкалы конденсаторлар басқа пленкалы конденсаторларға қарағанда үлкен болады. Импульстік қуатты қолдану үшін маймен импрегненталған MKV конденсаторларына қарағанда кернеудің үзілуінен немесе кернеудің кері ауысуынан зақымдануға бейім.
Полиэстер (PET) пленкалы (Mylar) конденсаторлар
Полиэтилен терефталат, Полиэстер (Hostaphan, Mylar)
Функционалдық жағынан салыстырмалы полипропилен пленкалы конденсаторларға қарағанда кішірек. Ылғалдылықты аз сіңіреді. Көптеген DC қолданбаларда металданған қағаз бен полистирол пленкасын толықтай алмастырды.
Негізінен жалпы мақсаттағы немесе жұмыс температурасы 125 °C-қа дейінгі жартылай сыни контурлар үшін қолданылады. Жұмыс кернеуі 60,000 В DC дейін. Төмен (AC қуат) жиіліктерде қолдануға болады. Қуатты электроникада температура мен жиіліктің артуымен жоғары шығындар салдарынан шектеулі қолдану.
Полиэтилен нафталаты (PEN) пленкалы конденсаторлар
Полиэтилен нафталаты (Kaladex)
ПЭТ-ке қарағанда жоғары температурада тұрақтылығы жақсы. Жоғары температурадағы қолдануға және SMD-ға арналған ыдыстарға қолайлы.
Негізінен температураға тәуелділік маңызды емес болғандықтан, сынсыз сүзгілеу, біріктіру және ажырату үшін қолданылады. Төмен салыстырмалы рұқсат етілуі және төмен диэлектрлік беріктігі ПЕТ-ке қарағанда берілген сыйымдылық пен атаулы кернеу үшін үлкен өлшемдерді білдіреді.
Полифенилен сульфидті (PPS) пленкалы конденсаторлар
Полифенилен (Торэлина)
Бүкіл температуралық диапазонда температураға тәуелділігі аз және кең жиілік диапазонында жиілікке тәуелділігі тар. Диссипация коэффициенті өте аз және тұрақты. Жұмыс температурасы 270 °C дейін. SMD үшін жарамды.
RoHS 2002/95/Еуропалық Одақ директивасымен талап етілетін қорғасынсыз дәнекерлеу үшін қайта ағынды дәнекерлеу температурасын көтере алады.
100 °C-тан жоғары, диссипация коэффициенті артып, компонент температурасын арттырады, бірақ деградациясыз жұмыс істей алады. Құны әдетте PP-ден жоғары.
Политetrafluoroethylene (PTFE) (Teflon пленкасы) конденсаторлары
Политetrafluoroethylene (Teflon)
Ең төмен шығынды қатты диэлектрик. Жұмыс температурасы 250 °C дейін. Өте жоғары оқшаулау кедергісі. Жақсы тұрақтылық. Миссиялық маңызды қолданбаларда қолданылады. Үлкен өлшем (төмен диэлектрлік тұрақтылығына байланысты). Басқа пленкалы конденсаторларға қарағанда жоғары құн.
Поликарбонат (PC) пленкалы конденсаторлар
Поликарбонат
Көптеген жағдайларда PP-мен толығымен алмастырылды
Шектеулі өндірушілер
Полистирол (PS) пленкалы конденсаторлар
Полистирол (Styroflex)
Жақсы жылулық тұрақтылық, жоғары оқшаулау, төмен бұрмалау, бірақ SMT үшін жарамсыз және қазірдің өзінде PET-пен толығымен алмастырылды
Шектеулі өндірушілер
Полисульфон пленкалы конденсаторлар
Полисульфон
Поликарбонатқа ұқсас. Салыстырмалы түрде жоғары температурада толық кернеуге төтеп береді.
Тек даму, серия табылмады (2012)
Полиамид пленкалы конденсаторлар
Полиамид
200 °C дейін жұмыс температурасы. Жоғары оқшаулау кедергісі. Жақсы тұрақтылық. Төмен диссипация коэффициенті.
Тек даму, серия табылмады (2012)
Полиимид пленкасы (Kapton) конденсаторлары
Полиимид (Kapton)
Кез келген белгілі пластикалық пленкалық диэлектриктің ең жоғары диэлектрлік беріктігі.
Тек даму, серия табылмады (2012)
Пленкаға негізделген қуат конденсаторлары
Металданған қағаз қуат конденсаторлары
Оқшаулағыш маймен немесе эпоксидтік шайырмен сіңген қағаз
Өзін-өзі сауығып кету қасиеттері. Бұрын балауыз, май немесе эпоксидпен сіңген. Майлы Kraft қағазының нұсқасы белгілі бір жоғары кернеулі қолданбаларда қолданылады. Көптеген жағдайларда PP-мен алмастырылды. Үлкен өлшем. Пластик корпусқа және сіңіруге қарамастан атмосферадан ылғалды сіңіретін, жоғары ылғалдылыққа бейім. Ылғал диэлектрлік шығындарды арттырады және оқшаулау кедергісін азайтады.
Қағазды пленкалы/фольгалы қуат конденсаторлары
Маймен сіңген Kraft қағазы
Электродтар ретінде металл фольгамен жабылған қағаз. Төмен құн. Үзілістік міндеттеме, жоғары разрядтау қолданбалары. Физикалық үлкен және ауыр. PP диэлектригіне қарағанда энергия тығыздығы айтарлықтай төмен. Өзін-өзі қалпына келтіру қасиеттері жоқ. Сақталған жоғары энергияға байланысты әлеуеттік катастрофалық бұзылу.
PP диэлектригі, өріссіз қағаз қуат конденсаторлары (MKV қуат конденсаторлары)
Электрод тасымалдаушы ретінде екі жақты (өріссіз) металданған қағаз. PP диэлектрик ретінде, оқшаулағыш маймен, эпоксидтік шайырмен немесе оқшаулағыш газда сіңген.
Өзін-өзі сауығып кету. Өте төмен шығындар. Жоғары оқшаулау кедергісі. Жоғары кіріс тогының күші. Жоғары жылулық тұрақтылық. Ауыр міндеттемелер, мысалы, жоғары реактивті қуатпен коммутациялау, жоғары жиіліктер және жоғары пик тогының жүктемесі және басқа AC қолданбалары. PP қуат конденсаторларынан физикалық үлкен.
Бір немесе екі жақты металданған PP қуат конденсаторлары
PP диэлектригі, оқшаулағыш маймен, эпоксидтік шайырмен немесе оқшаулағыш газда сіңген
Көлемге қуат конденсаторының ең жоғары сыйымдылығы. Өзін-өзі сауығып кету. Жалпы мақсаттағы, AC конденсаторлары, қозғалтқыш конденсаторлары, тегістеу немесе сүзгілеу, DC байланыстары, сөндіру немесе қысқыштар, AC-ны демпферлеу, DC тізбектерінің қатарлы резонансы, DC разрядтау, AC коммутациясы, AC қуат факторын түзету сияқты кең ауқымды қолданбалар. Жоғары кернеулі жұмыс пен жоғары кіріс тогының жүктемесі үшін маңызды, шектеулі жылуға төзімділік (105 °C)
PP пленкалы/фольгалы қуат конденсаторлары
Сіңген PP немесе оқшаулағыш газ, оқшаулағыш май, эпоксидтік шайыр немесе оқшаулағыш газ
Ең жоғары кіріс тогының күші
Металданған PP нұсқаларынан үлкен. Өзін-өзі қалпына келтіру қасиеттері жоқ.
Электролиттік конденсаторлар
Электролиттік конденсаторлар, қатты емес (ылғал, сұйық) электролитпен
Алюминий оксиді
Al2O3
Көлемге сыйымдылықтың өте үлкен арақатысы. Сыйымдылық мәндері 2,700,000 мкФ/6.3 В дейін. Кернеу 550 В дейін. Сыйымдылық/кернеу мәндері үшін ең төмен құн. Төмен шығындар мен жоғары сыйымдылық тұрақтылығы маңызды емес жағдайларда қолданылады, әсіресе төмен жиіліктер үшін, мысалы, тікелей қосылыс, біріктіру, тегістеу және буферлік қолданбалар үшін p...
+ Features and applications as well as disadvantages of capacitors Capacitor type Dielectric Features/applications Disadvantages Ceramic capacitors Ceramic Class 1 capacitors paraelectric ceramic mixture of Titanium dioxide modified by additives Predictable linear and low capacitance change with operating temperature. Excellent high frequency characteristics with low losses. For temperature compensation in resonant circuit application. Available in voltages up to 15,000 V Low permittivity ceramic, capacitors with low volumetric efficiency, larger dimensions than Class 2 capacitors Ceramic Class 2 capacitors ferroelectric ceramic mixture of barium titanate and suitable additives High permittivity, high volumetric efficiency, smaller dimensions than Class 1 capacitors. For buffer, by pass and coupling applications. Available in voltages up to 50,000 V. Lower stability and higher losses than Class 1. Capacitance changes with change in applied voltage, with frequency and with aging effects. Slightly microphonic Film capacitors Metallized film capacitors PP, PET, PEN, PPS, (PTFE) Metallized film capacitors are significantly smaller in size than film/foil versions and have self healing properties. Thin metallized electrodes limit the maximum current carrying capability respectively the maximum possible pulse voltage. Film/foil film capacitors PP, PET, PTFE Film/foil film capacitors have the highest surge ratings/pulse voltage, respectively. Peak currents are higher than for metallized types. No self healing properties: internal short may be disabling. Larger dimensions than metallized alternative. Polypropylene (PP) film capacitors Polypropylene Most popular film capacitor dielectric. Predictable linear and low capacitance change with operating temperature. Suitable for applications in Class 1 frequency determining circuits and precision analog applications. Very narrow capacitances. Extremely low dissipation factor. Low moisture absorption, therefore suitable for "naked" designs with no coating. High insulation resistance. Usable in high power applications such as snubber or IGBT. Used also in AC power applications, such as in motors or power factor correction. Very low dielectric losses. High frequency and high power applications such as induction heating. Widely used for safety/EMI suppression, including connection to power supply mains. Maximum operating temperature of 105 °C. Relatively low permittivity of 2.2. PP film capacitors tend to be larger than other film capacitors. More susceptible to damage from transient over voltages or voltage reversals than oil impregnated MKV capacitors for pulsed power applications. Polyester (PET) film (Mylar) capacitors Polyethylene terephthalate, Polyester (Hostaphan, Mylar) Smaller in size than functionally comparable polypropylene film capacitors. Low moisture absorption. Have almost completely replaced metallized paper and polystyrene film for most DC applications. Mainly used for general purpose applications or semi critical circuits with operating temperatures up to 125 °C. Operating voltages up to 60,000 V DC. Usable at low (AC power) frequencies. Limited use in power electronics due to higher losses with increasing temperature and frequency. Polyethylene naphthalate (PEN) film capacitors Polyethylene naphthalate (Kaladex) Better stability at high temperatures than PET. More suitable for high temperature applications and for SMD packaging. Mainly used for non critical filtering, coupling and decoupling, because temperature dependencies are not significant. Lower relative permittivity and lower dielectric strength imply larger dimensions for a given capacitance and rated voltage than PET. Polyphenylene Sulfide (PPS) film capacitors Polyphenylene (Torelina) Small temperature dependence over the entire temperature range and a narrow frequency dependence in a wide frequency range. Dissipation factor is quite small and stable. Operating temperatures up to 270 °C. Suitable for SMD. Tolerate increased reflow soldering temperatures for lead free soldering mandated by the RoHS 2002/95/European Union directive Above 100 °C, the dissipation factor increases, increasing component temperature, but can operate without degradation. Cost is usually higher than PP. Polytetrafluoroethylene (PTFE) (Teflon film) capacitors Polytetrafluoroethylene (Teflon) Lowest loss solid dielectric. Operating temperatures up to 250 °C. Extremely high insulation resistance. Good stability. Used in mission critical applications. Large size (due to low dielectric constant). Higher cost than other film capacitors. Polycarbonate (PC) film capacitors Polycarbonate Almost completely replaced by PP Limited manufacturers Polystyrene (PS) film capacitors Polystyrene (Styroflex) Good thermal stability, high insulation, low distortion but unsuited to SMT and now almost completely replaced by PET Limited manufacturers Polysulphone film capacitors Polysulfone Similar to polycarbonate. Withstand full voltage at comparatively higher temperatures. Only development, no series found (2012) Polyamide film capacitors Polyamide Operating temperatures of up to 200 °C. High insulation resistance. Good stability. Low dissipation factor. Only development, no series found (2012) Polyimide film (Kapton) capacitors Polyimide (Kapton) Highest dielectric strength of any known plastic film dielectric. Only development, no series found (2012) Film based power capacitors Metallized paper power capacitors Paper impregnated with insulating oil or epoxy resin Self healing properties. Originally impregnated with wax, oil or epoxy. Oil Kraft paper version used in certain high voltage applications. Mostly replaced by PP. Large size. Highly hygroscopic, absorbing moisture from the atmosphere despite plastic enclosures and impregnates. Moisture increases dielectric losses and decreases insulation resistance. Paper film/foil power capacitors Kraft paper impregnated with oil Paper covered with metal foils as electrodes. Low cost. Intermittent duty, high discharge applications. Physically large and heavy. Significantly lower energy density than PP dielectric. Not self healing. Potential catastrophic failure due to high stored energy. PP dielectric, field free paper power capacitors (MKV power capacitors) Double sided (field free) metallized paper as electrode carrier. PP as dielectric, impregnated with insulating oil, epoxy resin or insulating gas Self healing. Very low losses. High insulation resistance. High inrush current strength. High thermal stability. Heavy duty applications such as commutating with high reactive power, high frequencies and a high peak current load and other AC applications. Physically larger than PP power capacitors. Single or double sided metallized PP power capacitors PP as dielectric, impregnated with insulating oil, epoxy resin or insulating gas Highest capacitance per volume power capacitor. Self healing. Broad range of applications such as general purpose, AC capacitors, motor capacitors, smoothing or filtering, DC links, snubbing or clamping, damping AC, series resonant DC circuits, DC discharge, AC commutation, AC power factor correction. critical for reliable high voltage operation and very high inrush current loads, limited heat resistance (105 °C) PP film/foil power capacitors Impregnated PP or insulating gas, insulating oil, epoxy resin or insulating gas Highest inrush current strength Larger than the PP metallized versions. Not self healing. Electrolytic capacitors Electrolytic capacitors with non solid (wet, liquid) electrolyte Aluminum oxide Al2O3 Very large capacitance to volume ratio. Capacitance values up to 2,700,000 μF/6.3 V. Voltage up to 550 V. Lowest cost per capacitance/voltage values. Used where low losses and high capacitance stability are not of major importance, especially for lower frequencies, such as by pass, coupling, smoothing and buffer applications in power supplies and DC links. Polarized. Significant leakage. Relatively high ESR and ESL values, limiting high ripple current and high frequency applications. Lifetime calculation required because drying out phenomenon. Vent or burst when overloaded, overheated or connected wrong polarized. Water based electrolyte may vent at end of life, showing failures like "capacitor plague" Tantalum pentoxide Ta2O5 Wet tantalum electrolytic capacitors (wet slug) Lowest leakage among electrolytics. Voltage up to 630 V (tantalum film) or 125 V (tantalum sinter body). Hermetically sealed. Stable and reliable. Military and space applications. Polarized. Violent explosion when voltage, ripple current or slew rates are exceeded, or under reverse voltage. Expensive. Electrolytic capacitors with solid Manganese dioxide electrolyte Aluminum oxide Tantalum pentoxide Ta2O5, Niobium pentoxide Tantalum and niobium with smaller dimensions for a given capacitance/voltage vs aluminum. Stable electrical parameters. Good long term high temperature performance. Lower ESR lower than non solid (wet) electrolytics. Polarized. About 125 V. Low voltage and limited, transient, reverse or surge voltage tolerance. Possible combustion upon failure. ESR much higher than conductive polymer electrolytics. Manganese expected to be replaced by polymer. Electrolytic capacitors with solid Polymer electrolyte (Polymer capacitors) Aluminum oxide , Tantalum pentoxide Ta2O5, Niobium pentoxide Greatly reduced ESR compared with manganese or non solid (wet) elelectrolytics. Higher ripple current ratings. Extended operational life. Stable electrical parameters. Self healing. Used for smoothing and buffering in smaller power supplies especially in SMD. Polarized. Highest leakage current among electrolytics. Higher prices than non solid or manganese dioxide. Voltage limited to about 100 V. Explodes when voltage, current, or slew rates are exceeded or under reverse voltage. Supercapacitors Supercapacitors Pseudocapacitors Helmholtz double layer plus faradaic pseudo capacitance Energy density typically tens to hundreds of times greater than conventional electrolytics. More comparable to batteries than to other capacitors. Large capacitance/volume ratio. Relatively low ESR. Thousands of farads. RAM memory backup. Temporary power during battery replacement. Rapidly absorbs/delivers much larger currents than batteries. Hundreds of thousands of charge/discharge cycles. Hybrid vehicles. Recuperation Polarized. Low operating voltage per cell. (Stacked cells provide higher operating voltage.) Relatively high cost. Hybrid capacitors Lithium ion capacitors (LIC) Helmholtz double layer plus faradaic pseudo capacitance. Anode doped with lithium ions. Higher operating voltage. Higher energy density than common EDLCs, but smaller than lithium ion batteries (LIB). No thermal runaway reactions. Polarized. Low operating voltage per cell. (Stacked cells provide higher operating voltage.) Relatively high cost. Miscellaneous capacitors Air gap capacitors Air Low dielectric loss. Used for resonating HF circuits for high power HF welding. Physically large. Relatively low capacitance. Vacuum capacitors Vacuum Extremely low losses. Used for high voltage, high power RF applications, such as transmitters and induction heating. Self healing if arc over current is limited. Very high cost. Fragile. Large. Relatively low capacitance. gas filled capacitors gas High precision. Extremely low losses. Very high stability. Up to 1600 kV rated voltage. Used as capacitance standard in measuring bridge circuits. Very high cost Metallized mica (silver mica) capacitors Mica Very high stability. No aging. Low losses. Used for HF and low VHF RF circuits and as capacitance standard in measuring bridge circuits. Mostly replaced by Class 1 ceramic capacitors Higher cost than class 1 ceramic capacitors Glass capacitors Glass Better stability and frequency than silver mica. Ultra reliable. Ultra stable. Resistant to nuclear radiation. Operating temperature: −75 °C to +200 °C and even short overexposure to +250 °C. Higher cost than class 1 ceramic Integrated capacitors oxide nitride oxide (ONO) Thin (down to 100 μm). Smaller footprint than most MLCC. Low ESL. Very high stability up to 200 °C. High reliability Customized production Variable capacitors Air gap tuning capacitors Air Circular or various logarithmic cuts of the rotor electrode for different capacitance curves. Split rotor or stator cut for symmetric adjustment. Ball bearing axis for noise reduced adjustment. For high professional devices. Large dimensions. High cost. Vacuum tuning capacitors Vacuum Extremely low losses. Used for high voltage, high power RF applications, such as transmitters and induction heating. Self healing if arc over current is limited. Very high cost. Fragile. Large dimensions. gas filled tuning capacitor Extremely low losses. Used for very high voltage high power RF applications. Very high cost, fragile, large dimensions Air gap trimmer capacitors Air Mostly replaced by semiconductive variable capacitance diodes High cost Ceramic trimmer capacitors Class 1 ceramic Linear and stable frequency behavior over wide temperature range High cost
Температураға тәуелділік
Сыйымдылық әдетте температураға байланысты өзгереді. Әртүрлі диэлектриктер температураға сезімталдығы жағынан үлкен айырмашылықтарды көрсетеді. Температура коэффициенті 1-сыныптағы керамикалық конденсаторлар үшін миллиондық бөліктермен (ppm) градус Цельсийде немесе қалғандары үшін температураның жалпы диапазоны бойынша %-бен көрсетіледі. + Кейбір кең таралған конденсаторлардың температуралық коэффициенттері Конденсатор түрі, диэлектрлік материал Температура коэффициенті C/C0 Қолдану температурасының диапазоны Керамикалық конденсатор 1-сынып, параэлектрлік NP0 ± 30 ppm/K (±0.5%) −55 - +125 °C Керамикалық конденсатор 2-сынып, ферроэлектрлік X7R ±15% −55 - +125 °C Керамикалық конденсатор 2-сынып, ферроэлектрлік Y5V +22% / −82% −30 - +85 °C Пленкалық конденсатор Полипропилен (PP) ±2.5% −55 - +85/105 °C Пленкалық конденсатор Полиэтилен терефталат, Полиэфир (PET) +5% −55 - +125/150 °C Пленкалық конденсатор Полифенсульфид (PPS) ±1.5% −55 - +150 °C Пленкалық конденсатор Полиэтилен нафалат (PEN) ±5% −40 - +125/150 °C Пленкалық конденсатор Политетрафторэтилен (PTFE) ? −40 - +130 °C Металданған қағаз конденсаторы (импрегнацияланған) ±10% −25 - +85 °C Алюминийлік электролиттік конденсатор Al2O3 ±20% −40 - +85/105/125 °C Тантал электролиттік конденсатор Ta2O5 ±20% −40 - +125 °C
Capacitance typically varies with temperature. The different dielectrics express great differences in temperature sensitivity. The temperature coefficient is expressed in parts per million (ppm) per degree Celsius for class 1 ceramic capacitors or in % over the total temperature range for all others. + Temperature coefficients of some common capacitors Type of capacitor,dielectric material Temperature coefficientC/C0 Application temperature range Ceramic capacitor class 1 paraelectric NP0 ± 30 ppm/K (±0.5%) −55 to +125 °C Ceramic capacitor class 2 ferroelectric X7R ±15% −55 to +125 °C Ceramic capacitor class 2, ferroelectric Y5V +22% / −82 % −30 to +85 °C Film capacitor Polypropylene ( PP) ±2.5% −55 to +85/105 °C Film capacitor Polyethylen terephthalate, Polyester (PET) +5% −55 to +125/150 °C Film capacitor Polyphenylene sulfide (PPS) ±1.5% −55 to +150 °C Film capacitor Polyethylene naphthalate (PEN) ±5% −40 to +125/150 °C Film capacitor Polytetrafluoroethylene (PTFE) ? −40 to +130 °C Metallized paper capacitor (impregnated) ±10% −25 to +85 °C Aluminum electrolytic capacitor Al2O3 ±20% −40 to +85/105/125 °C Tantalum electrolytic capacitor Ta2O5 ±20% −40 to +125 °C
Жиілік тәуелділігі
Дискретті конденсаторлардың көпшілігі жиіліктері арта келе сыйымдылығында әлдеқандай өзгерістер болады. 2-сынып керамикалық және пластик пленканың диэлектрлік түзілу қабілеті жиілік артумен төмендейді. Сондықтан, олардың сыйымдылық шамасы жиілік артумен азаяды. Бұл құбылыс 2-сынып керамикалық және пластик пленкалық диэлектриктерде диэлектрлік релаксациямен байланысты, онда электр дипольдерінің уақыт тұрақтылығы диэлектрлік өткізгіштіктің жиілікке тәуелділігіне себеп болады. Төмендегі графикте керамикалық және пленкалық конденсаторлардың сыйымдылығының жиілікке қатысты мінез-құлқы көрсетілген. Қатты емес электролитті электролиттік конденсаторларда иондардың механикалық қозғалысы жүзеге асады. Олардың жылжу мүмкіндігі шектеулі болғандықтан, жоғары жиіліктерде анодтың барлық бөліктері заряд тасушы иондармен жабылмайды. Анод құрылымы қанша дөңгелек болса, сыйымдылық шамасы жиілік артумен сонша азаяды. Дөңгелек анодтары бар төмен вольтты типтер 100 кГц жиілігінде 100 Гц жиілігінде өлшенген шаманың шамамен 10-20% сыйымдылық көрсетеді.
Most discrete capacitor types have more or less capacitance changes with increasing frequencies. The dielectric strength of class 2 ceramic and plastic film diminishes with rising frequency. Therefore, their capacitance value decreases with increasing frequency. This phenomenon for ceramic class 2 and plastic film dielectrics is related to dielectric relaxation in which the time constant of the electrical dipoles is the reason for the frequency dependence of permittivity. The graphs below show typical frequency behavior of the capacitance for ceramic and film capacitors. For electrolytic capacitors with non solid electrolyte, mechanical motion of the ions occurs. Their movability is limited so that at higher frequencies not all areas of the roughened anode structure are covered with charge carrying ions. As higher the anode structure is roughened as more the capacitance value decreases with increasing frequency. Low voltage types with highly roughened anodes display capacitance at 100 kHz approximately 10 to 20% of the value measured at 100 Hz.
Кернеуге тәуелділік
Қуаттылық қолданылатын кернеуге байланысты да өзгеруі мүмкін. Бұл әсер 2-сынып керамикалық конденсаторларда жиірек кездеседі. 2-сыныпты ферроэлектрлік материалдың диэлектрлік тұрақтылығы қолданылатын кернеуге тәуелді. Кернеу жоғарылаған сайын диэлектрлік тұрақтылығы төмендейді. Сыйымдылықтың өзгеруі стандартталған өлшеу кернеуі 0,5 немесе 1,0 В кезінде өлшенген мәннің 80%-ына дейін төмендеуі мүмкін. Бұл қасиет төмен бұрмалау сүзгілері және басқа да аналогтық қолданулардағы сызықтық емес бұрмалаудың шағын көзі болып табылады. Аудио қолдануларда бұл бұрмалауға (THD арқылы өлшенеді) әкелуі мүмкін. Пленкалық конденсаторлар мен электролиттік конденсаторлар кернеуге елеулі тәуелді емес.
Capacitance may also change with applied voltage. This effect is more prevalent in class 2 ceramic capacitors. The permittivity of ferroelectric class 2 material depends on the applied voltage. Higher applied voltage lowers permittivity. The change of capacitance can drop to 80% of the value measured with the standardized measuring voltage of 0.5 or 1.0 V. This behavior is a small source of non linearity in low distortion filters and other analog applications. In audio applications this can cause distortion (measured using THD). Film capacitors and electrolytic capacitors have no significant voltage dependence.
Атаулы және санатты кернеу
Диэлектрик өткізгіш болатын кернеуді бұзылу кернеуі деп атайды және ол диэлектрик беріктігі мен электродтар арасындағы арақашықтықтың көбейтіндісімен анықталады. Диэлектрик беріктігі температураға, жиілікке, электродтардың пішініне және тағы басқа факторларға байланысты. Конденсатордағы бұзылу әдетте қысқа тұйықталу түрінде болады және компонентті жояды, сондықтан жұмыс кернеуі бұзылу кернеуінен төмен болады. Жұмыс кернеуі конденсатордың өмірлік циклі бойында үздіксіз қолданылуы мүмкіндей етіп белгіленеді. IEC/EN 60384 1 стандартында рұқсат етілген жұмыс кернеуі "номиналды кернеу" немесе "атаулы кернеу" деп аталады. Номиналды кернеу (UR) – бұл атаулы температура диапазонындағы кез келген температурада үздіксіз қолданылуы мүмкін ең жоғары тұрақты кернеу немесе импульстік кернеу. Көптеген конденсаторлардың кернеуге төзімділігі температураның жоғарылауымен төмендейді. Кейбір қолданулар үшін жоғары температуралық диапазон қажет. Жоғары температурада қолданылатын кернеуді төмендету қауіпсіздік шегін сақтайды. Сондықтан, кейбір конденсатор түрлері үшін IEC стандарты жоғары температуралық диапазон үшін екінші "температуралық төмендетілген кернеуді" – "санаттық кернеуді" белгілейді. Санаттық кернеу (UC) – бұл категориялық температура диапазонындағы кез келген температурада конденсаторға үздіксіз қолданылуы мүмкін ең жоғары тұрақты кернеу немесе импульстік кернеу. Екі кернеу мен температура арасындағы байланыс суретте көрсетілген.
The voltage at which the dielectric becomes conductive is called the breakdown voltage, and is given by the product of the dielectric strength and the separation between the electrodes. The dielectric strength depends on temperature, frequency, shape of the electrodes, etc. Because a breakdown in a capacitor normally is a short circuit and destroys the component, the operating voltage is lower than the breakdown voltage. The operating voltage is specified such that the voltage may be applied continuously throughout the life of the capacitor. In IEC/EN 60384 1 the allowed operating voltage is called "rated voltage" or "nominal voltage". The rated voltage (UR) is the maximum DC voltage or peak pulse voltage that may be applied continuously at any temperature within the rated temperature range. The voltage proof of nearly all capacitors decreases with increasing temperature. Some applications require a higher temperature range. Lowering the voltage applied at a higher temperature maintains safety margins. For some capacitor types therefore the IEC standard specify a second "temperature derated voltage" for a higher temperature range, the "category voltage". The category voltage (UC) is the maximum DC voltage or peak pulse voltage that may be applied continuously to a capacitor at any temperature within the category temperature range. The relation between both voltages and temperatures is given in the picture right.
Индуктивтілік (ESL) және өзіндік резонанстық жиілік
Өнеркәсіптік конденсаторлардағы ESL негізінен конденсатор пластиналарын сыртқы ортамен байланыстыру үшін қолданылатын қосымша сымдар мен ішкі байланыстардың салдарынан туындайды. Үлкен конденсаторлардың ESL-і кішкентай конденсаторларға қарағанда жоғары болады, себебі пластинаға дейінгі қашықтық ұзақ, және әрбір миллиметрі индуктивтілік ретінде есептеледі. Кез келген дискретті конденсатор үшін DC жиілігінен жоғары жиілік бар, онда ол таза конденсатор ретінде қасиеттерін жояды. Бұл жиілік, мәні мынадай болатын, өзіндік резонанстық жиілік деп аталады. Өзіндік резонанстық жиілік – кедергінің ең төменгі мәнге ие болатын ең төменгі жиілік. Кез келген AC қолданбасы үшін өзіндік резонанстық жиілік – конденсаторларды сыйымдылық компоненті ретінде пайдалануға болатын ең жоғары жиілік болып табылады. Бұл жоғары жылдамдықты логикалық тізбектерді қуат көзінен оқшаулау үшін өте маңызды. Оқшаулау конденсаторы микросхемаға уақытша ток жеткізеді. Оқшаулаушы элементтер болмаса, интегралдық схема қуат көзіне қосылғаннан гөрі жылдам ток талап етеді, себебі тізбектің бөліктері жылдам қосылып, өшіріледі. Бұл мүмкін болатын мәселенің алдын алу үшін тізбектер көбінесе бірнеше параллель конденсаторларды қолданады: кішкентай (100 нФ немесе одан аз) жоғары жиіліктерге арналған конденсаторлар, үлкен электролиттік конденсатор төмен жиіліктерге арналған және кейде аралық мәнді конденсатор.
ESL in industrial capacitors is mainly caused by the leads and internal connections used to connect the capacitor plates to the outside world. Large capacitors tend to have higher ESL than small ones because the distances to the plate are longer and every mm counts as an inductance. For any discrete capacitor, there is a frequency above DC at which it ceases to behave as a pure capacitor. This frequency, where is as high as , is called the self resonant frequency. The self resonant frequency is the lowest frequency at which the impedance passes through a minimum. For any AC application the self resonant frequency is the highest frequency at which capacitors can be used as a capacitive component. This is critically important for decoupling high speed logic circuits from the power supply. The decoupling capacitor supplies transient current to the chip. Without decouplers, the IC demands current faster than the connection to the power supply can supply it, as parts of the circuit rapidly switch on and off. To counter this potential problem, circuits frequently use multiple bypass capacitors—small (100 nF or less) capacitors rated for high frequencies, a large electrolytic capacitor rated for lower frequencies and occasionally, an intermediate value capacitor.
Қалқымалы ток
"Толқынды ток" – белгілі бір температурада үздіксіз жұмыс істеу үшін кез келген жиіліктегі және кез келген толқын пішініндегі кез келген айнымалы ток (АЖ) тогының тиімді шаршылық мәні (RMS). Ол негізінен қуат көздерінде (қосулы режимдегі қуат көздерін қоса алғанда) айнымалы кернеуді түзеткеннен кейін пайда болады және ажырату немесе тегістеу конденсаторы арқылы зарядтау және разрядтау тогы ретінде ағып өтеді. "Номиналды толқынды ток" конденсатор түріне байланысты, белгіленген ең жоғары орта температурасында температураның 3, 5 немесе 10 °C-қа көтерілуінен аспауы керек. Толқынды ток конденсатордың ЭСР (эквиваленттік тізбекті кедергісі) салдарынан конденсатор корпусының ішінде жылуды тудырады. Конденсатордың ЭСР компоненттері: диэлектриктегі өріс күшінің өзгеруінен туындаған диэлектрлік шығындар, қуат беру өткізгішінің кедергісі және электролиттің кедергісі. Электрлік қос қабатты конденсатор (ELDC) үшін бұл кедергі мәндерін конденсатордың күрделі кедергісінің Найквист графигінен алуға болады. ЭСР жиілікке және температураға тәуелді. Керамикалық және пленкалық конденсаторлар үшін ЭСР температураның жоғарылауымен төмендейді, бірақ диэлектрлік шығындардың артуына байланысты жиіліктің жоғарылауымен артады. Электролиттік конденсаторлар үшін, шамамен 1 МГц-қа дейін, ЭСР жиілік пен температураның жоғарылауымен төмендейді. Қуатты қолдануға арналған конденсаторлардың түрлері максималды толқынды ток үшін белгіленген номиналды мәнге ие. Бұл негізінен алюминий электролиттік конденсаторлар, тантал, сондай-ақ кейбір пленкалық конденсаторлар және 2-сыныпты керамикалық конденсаторлар. Электрмен жабдықтау үшін ең көп қолданылатын алюминий электролиттік конденсаторлар жоғары толқынды тоқтарда қысқа қызмет ету мерзіміне ие. Шектен асып кету жарылысқа алып келуі мүмкін. Қатты марганец диоксиді электролиті бар тантал электролиттік конденсаторлар да толқынды токпен шектеледі. Олардың толқындық шектерін асып кетуі қысқа тұйықталған және күйген компоненттерге әкелуі мүмкін. Пленкалық және керамикалық конденсаторлар үшін, әдетте шығын коэффициенті tan δ арқылы көрсетіледі, толқынды ток шегі корпустағы температураның шамамен 10 °C-қа көтерілуімен анықталады. Бұл шектен асып кету ішкі құрылымды бұзуы және қысқа тұйықтарға әкелуі мүмкін.
A "ripple current" is the RMS value of a superimposed AC current of any frequency and any waveform of the current curve for continuous operation at a specified temperature. It arises mainly in power supplies (including switched mode power supplies) after rectifying an AC voltage and flows as charge and discharge current through the decoupling or smoothing capacitor. The "rated ripple current" shall not exceed a temperature rise of 3, 5 or 10 °C, depending on the capacitor type, at the specified maximum ambient temperature. Ripple current generates heat within the capacitor body due to the ESR of the capacitor. The components of capacitor ESR are: the dielectric losses caused by the changing field strength in the dielectric, the resistance of the supply conductor, and the resistance of the electrolyte. For an electric double layer capacitor (ELDC) these resistance values can be derived from a Nyquist plot of the capacitor's complex impedance. ESR is dependent on frequency and temperature. For ceramic and film capacitors in generally ESR decreases with increasing temperatures but heighten with higher frequencies due to increasing dielectric losses. For electrolytic capacitors up to roughly 1 MHz ESR decreases with increasing frequencies and temperatures. The types of capacitors used for power applications have a specified rated value for maximum ripple current. These are primarily aluminum electrolytic capacitors, and tantalum as well as some film capacitors and Class 2 ceramic capacitors. Aluminum electrolytic capacitors, the most common type for power supplies, experience shorter life expectancy at higher ripple currents. Exceeding the limit tends to result in explosive failure. Tantalum electrolytic capacitors with solid manganese dioxide electrolyte are also limited by ripple current. Exceeding their ripple limits tends to shorts and burning components. For film and ceramic capacitors, normally specified with a loss factor tan δ, the ripple current limit is determined by temperature rise in the body of approximately 10 °C. Exceeding this limit may destroy the internal structure and cause shorts.
Сырқат ағыны
Электролиттік конденсаторлар үшін диэлектриктің оқшаулау кедергісі "саю тогы" деп аталады. Бұл тұрақты ток электрлік конденсаторлардың тізбектік эквиваленттік схемасындағы конденсатормен параллель қосылған Rleak кедергісі арқылы көрсетіледі. Конденсатордың қосылымдары арасындағы бұл кедергі де шекті. Электролиттік конденсаторлар үшін Rleak керамикалық немесе пленкалық конденсаторларға қарағанда төмен. Саю тогы диэлектриктің қанағаттандырмас химиялық процестер мен механикалық зақымданудан туындаған барлық нашар кемшіліктерін қамтиды. Бұл сондай-ақ, кернеу қолданғаннан кейін диэлектрик арқылы өтетін тұрақты ток. Ол кернеусіз қалған уақытқа (сақтау уақыты), дәнекерлеуден туындаған жылулық стреске, қолданған кернеуге, конденсатор температурасына және өлшеу уақытына байланысты. Саю тогы DC кернеуді қолданғаннан кейін алғашқы минуттарда төмендейді. Осы кезеңде диэлектрлік оксид қабаты жаңа қабаттар құру арқылы нашарлықтарды өзі жөндеуге қабілетті. Қажетті уақыт көбінесе электролитке байланысты. Қатты электролиттер қатты емес электролиттерге қарағанда жылдам төмендейді, бірақ сәл жоғары деңгейде қалады. Қатты емес электролиттік конденсаторларда, сондай-ақ манганий оксиді бар қатты тантал конденсаторларында саю тогы, өзін-өзі жақсарту эффектісінен кернеу қосылған уақытқа байланысты төмендейді. Электролиттік конденсаторлардың саю тогы керамикалық немесе пленкалық конденсаторлардың оқшаулау кедергісі арқылы өтетін токтан жоғары болғанымен, қазіргі заманғы қатты емес электролиттік конденсаторлардың өзін-өзі разрядталуы бірнеше аптаға созылуы мүмкін. Электролиттік конденсаторлар үшін ерекше мәселе – сақтау уақыты. Ұзақ сақтау уақыты жоғары саю тогына әкелуі мүмкін. Бұл қасиеттер судың жоғары процентін қамтитын электролиттерге тән. GBL сияқты органикалық еріткіштерде ұзақ сақтау уақытында жоғары саю тогы байқалмайды. Саю тогы әдетте, номиналды кернеуді қолданғаннан кейін 2 немесе 5 минуттан кейін өлшенеді.
For electrolytic capacitors the insulation resistance of the dielectric is termed "leakage current". This DC current is represented by the resistor Rleak in parallel with the capacitor in the series equivalent circuit of electrolytic capacitors. This resistance between the terminals of a capacitor is also finite. Rleak is lower for electrolytics than for ceramic or film capacitors. The leakage current includes all weak imperfections of the dielectric caused by unwanted chemical processes and mechanical damage. It is also the DC current that can pass through the dielectric after applying a voltage. It depends on the interval without voltage applied (storage time), the thermic stress from soldering, on voltage applied, on temperature of the capacitor, and on measuring time. The leakage current drops in the first minutes after applying DC voltage. In this period the dielectric oxide layer can self repair weaknesses by building up new layers. The time required depends generally on the electrolyte. Solid electrolytes drop faster than non solid electrolytes but remain at a slightly higher level. The leakage current in non solid electrolytic capacitors as well as in manganese oxide solid tantalum capacitors decreases with voltage connected time due to self healing effects. Although electrolytics leakage current is higher than current flow over insulation resistance in ceramic or film capacitors, the self discharge of modern non solid electrolytic capacitors takes several weeks. A particular problem with electrolytic capacitors is storage time. Higher leakage current can be the result of longer storage times. These behaviors are limited to electrolytes with a high percentage of water. Organic solvents such as GBL do not have high leakage with longer storage times. Leakage current is normally measured 2 or 5 minutes after applying rated voltage.
Микрофоника
Барлық ферроэлектрлік материалдар пьезоэлектрлік эффект көрсетеді. 2-сынып керамикалық конденсаторлар ферроэлектрлік керамика диэлектригін қолданғандықтан, осы типтегі конденсаторларда микрофоника деп аталатын электрлік эффекттер пайда болуы мүмкін. Микрофоника (микрофония) – электрондық компоненттердің механикалық дірілдерді қажетсіз электр сигналына (шуға) қалай түрлендіретінін сипаттайды. Диэлектрик соққы немесе дірілден туындаған механикалық күштерді қалыңдығын өзгерту және электродтар арасындағы қашықтықты өзгерту арқылы сіңіріп алады, бұл сыйымдылыққа әсер етеді, ал ол өз кезегінде айнымалы ток тудырады. Соның салдарынан туындайтын бұзылыстар әсіресе аудио қолдануларда маңызды мәселе туғызады, кері байланыс немесе қажетсіз жазбаларға себеп болуы мүмкін. Кері микрофоникалық эффектте конденсатор пластиналары арасындағы электр өрісін өзгерту арқылы физикалық күш қолданылады, осылайша олар аудио динамикке айналады. Жоғары ток импульстік жүктемелер немесе жоғары рипл тогы конденсатордың өзінен естілетін дыбыс тудыруы мүмкін, энергияны жұмсайды және диэлектриктің тозуына себеп болады.
All ferroelectric materials exhibit a piezoelectric effect. Because Class 2 ceramic capacitors use ferroelectric ceramics dielectric, these types of capacitors may have electrical effects called microphonics. Microphonics (microphony) describes how electronic components transform mechanical vibrations into an undesired electrical signal (noise). The dielectric may absorb mechanical forces from shock or vibration by changing thickness and changing the electrode separation, affecting the capacitance, which in turn induces an AC current. The resulting interference is especially problematic in audio applications, potentially causing feedback or unintended recording. In the reverse microphonic effect, varying the electric field between the capacitor plates exerts a physical force, turning them into an audio speaker. High current impulse loads or high ripple currents can generate audible sound from the capacitor itself, draining energy and stressing the dielectric.
Диэлектрлік сіңіру (сауыту)
Диэлектрлік сіңіру, конденсатор ұзақ уақыт бойы зарядталғаннан кейін, қысқа мерзімге разрядталғанда толыққан толық босамайтын кезде пайда болады. Идеал конденсатор разрядталғаннан кейін нөлдік вольтқа жете алады, бірақ нақты конденсаторлар уақыт бойынша кешіктірілген дипольдік разряд нәтижесінде кішкентай кернеуді дамытады, бұл құбылыс диэлектрлік релаксация, "ылғалдану" немесе "аккумуляторлық әрекет" деп те аталады. + Кейбір жиі қолданылатын конденсаторлардың диэлектрлік сіңіру мәндері:
Dielectric absorption occurs when a capacitor that has remained charged for a long time discharges only incompletely when briefly discharged. Although an ideal capacitor would reach zero volts after discharge, real capacitors develop a small voltage from time delayed dipole discharging, a phenomenon that is also called dielectric relaxation, "soakage" or "battery action". + Values of dielectric absorption for some often used capacitors Type of capacitor Dielectric Absorption Air and vacuum capacitors Not measurable Class 1 ceramic capacitors, NP0 0.6% Class 2 ceramic capacitors, X7R 2.5% Polypropylene film capacitors (PP) 0.05 to 0.1% Polyester film capacitors (PET) 0.2 to 0.5% Polyphenylene sulfide film capacitors (PPS) 0.05 to 0.1% Polyethylene naphthalate film capacitors (PEN) 1.0 to 1.2% Tantalum electrolytic capacitors with solid electrolyte 2 to 3%, 10% Aluminium electrolytic capacitor with non solid electrolyte 10 to 15% Double layer capacitor or super capacitors data not available
In many applications of capacitors dielectric absorption is not a problem but in some applications, such as long time constant integrators, sample and hold circuits, switched capacitor analog to digital converters, and very low distortion filters, the capacitor must not recover a residual charge after full discharge, so capacitors with low absorption are specified. The voltage at the terminals generated by the dielectric absorption may in some cases possibly cause problems in the function of an electronic circuit or can be a safety risk to personnel. In order to prevent shocks most very large capacitors are shipped with shorting wires that need to be removed before they are used.
Конденсатор түрі | Диэлектрлік сіңіру
---|---
Ауа және вакуумдық конденсаторлар | Өлшеуге келмейді
NP0 сыныпты 1 керамикалық конденсаторлар | 0,6%
X7R сыныпты 2 керамикалық конденсаторлар | 2,5%
Полипропилендік пленкалық конденсаторлар (PP) | 0,05 - 0,1%
Полиэстерлік пленкалық конденсаторлар (PET) | 0,2 - 0,5%
Полифенилен сульфидік пленкалық конденсаторлар (PPS) | 0,05 - 0,1%
Полиэтилен нафталаттық пленкалық конденсаторлар (PEN) | 1,0 - 1,2%
Қатты электролитті танталь электролиттік конденсаторлар | 2 - 3%, 10%
Қатты электролиті жоқ алюминий электролиттік конденсаторлар | 10 - 15%
Екі қабатты конденсаторлар немесе суперконденсаторлар | Деректер жоқ
Dielectric absorption occurs when a capacitor that has remained charged for a long time discharges only incompletely when briefly discharged. Although an ideal capacitor would reach zero volts after discharge, real capacitors develop a small voltage from time delayed dipole discharging, a phenomenon that is also called dielectric relaxation, "soakage" or "battery action". + Values of dielectric absorption for some often used capacitors Type of capacitor Dielectric Absorption Air and vacuum capacitors Not measurable Class 1 ceramic capacitors, NP0 0.6% Class 2 ceramic capacitors, X7R 2.5% Polypropylene film capacitors (PP) 0.05 to 0.1% Polyester film capacitors (PET) 0.2 to 0.5% Polyphenylene sulfide film capacitors (PPS) 0.05 to 0.1% Polyethylene naphthalate film capacitors (PEN) 1.0 to 1.2% Tantalum electrolytic capacitors with solid electrolyte 2 to 3%, 10% Aluminium electrolytic capacitor with non solid electrolyte 10 to 15% Double layer capacitor or super capacitors data not available
In many applications of capacitors dielectric absorption is not a problem but in some applications, such as long time constant integrators, sample and hold circuits, switched capacitor analog to digital converters, and very low distortion filters, the capacitor must not recover a residual charge after full discharge, so capacitors with low absorption are specified. The voltage at the terminals generated by the dielectric absorption may in some cases possibly cause problems in the function of an electronic circuit or can be a safety risk to personnel. In order to prevent shocks most very large capacitors are shipped with shorting wires that need to be removed before they are used.
Көптеген қолдануларда диэлектрлік сіңіру проблема тудырмайды, бірақ кейбір жағдайларда, мысалы, ұзақ уақыт константасы бар интеграторларда, үлгіні сақтайтын тізбектерде, аналогтық-цифрлық түрлендіргіштердегі қосқан конденсаторларда және өте төмен бұрмалану фильтрлерінде конденсатор толық разрядталғаннан кейін қалдық зарядты қалпына келтірмеуі керек, сондықтан сіңіруі төмен конденсаторлар қолданылады. Диэлектрлік сіңіруден туындаған терминалдардағы кернеу кейбір жағдайларда электрондық тізбектің жұмысында қиындықтар тудыруы немесе персонал қауіпсіздігіне қауіп төндіруі мүмкін. Электр тогының соғуын болдырмау үшін, өте үлкен конденсаторлар көбінесе қысқа тұйықталған сымдармен бірге жеткізіледі, оларды пайдалану алдында алып тастау қажет.
Dielectric absorption occurs when a capacitor that has remained charged for a long time discharges only incompletely when briefly discharged. Although an ideal capacitor would reach zero volts after discharge, real capacitors develop a small voltage from time delayed dipole discharging, a phenomenon that is also called dielectric relaxation, "soakage" or "battery action". + Values of dielectric absorption for some often used capacitors Type of capacitor Dielectric Absorption Air and vacuum capacitors Not measurable Class 1 ceramic capacitors, NP0 0.6% Class 2 ceramic capacitors, X7R 2.5% Polypropylene film capacitors (PP) 0.05 to 0.1% Polyester film capacitors (PET) 0.2 to 0.5% Polyphenylene sulfide film capacitors (PPS) 0.05 to 0.1% Polyethylene naphthalate film capacitors (PEN) 1.0 to 1.2% Tantalum electrolytic capacitors with solid electrolyte 2 to 3%, 10% Aluminium electrolytic capacitor with non solid electrolyte 10 to 15% Double layer capacitor or super capacitors data not available
In many applications of capacitors dielectric absorption is not a problem but in some applications, such as long time constant integrators, sample and hold circuits, switched capacitor analog to digital converters, and very low distortion filters, the capacitor must not recover a residual charge after full discharge, so capacitors with low absorption are specified. The voltage at the terminals generated by the dielectric absorption may in some cases possibly cause problems in the function of an electronic circuit or can be a safety risk to personnel. In order to prevent shocks most very large capacitors are shipped with shorting wires that need to be removed before they are used.
Ұзақ уақыт бойы мінез-құлық, қартаю
Конденсаторлардың электрлік параметрлері сақтау және пайдалану барысында уақыт өте келе өзгеріп қалуы мүмкін. Параметрлердің өзгеру себептері әртүрлі: диэлектриктің қасиеттері, қоршаған ортаның әсері, химиялық процестер немесе қатты емес материалдардың кебуі сияқты факторлар.
Electrical parameters of capacitors may change over time during storage and application. The reasons for parameter changings are different, it may be a property of the dielectric, environmental influences, chemical processes or drying out effects for non solid materials.
Қартаю
2-сыныпты ферроэлектрлік керамикалық конденсаторларда сыйымдылық уақыт өте келе төмендейді. Бұл құбылыс "қартаю" деп аталады. Қартаю ферроэлектрлік диэлектриктерде жүреді, онда диэлектрдегі поляризация домендері жалпы поляризацияға үлес қосады. Диэлектрдегі поляризацияланған домендердің нашарлауы уақыт өте келе диэлектрлік өткізгіштікті және осымен сыйымдылықты төмендетеді. Қартаю логарифмдік заңмен сипатталады. Бұл заңға сәйкес, сыйымдылықтың азаюы белгілі бір температурада, мысалы, 20°C температурада дәнекерлеуден кейінгі қалпына келтіру уақытынан бастап, әрбір он жылдық уақыт аралығында тұрақты пайыздық көрсеткішпен өтеді (мысалы, 1-ден 10 сағатқа дейін). Заң логарифмдік болғандықтан, сыйымдылықтың пайыздық жоғалуы 1 сағаттан 100 сағатқа дейін екі есе, ал 1 сағаттан 1000 сағатқа дейін үш есе артады, және т.с.с. Қартаю процесі басында ең жылдам жүреді, ал сыйымдылықтың абсолюттік мәні уақыт өте келе тұрақтанады. 2-сыныпты керамикалық конденсаторлардың қартаю жылдамдығы негізінен олардың материалдық құрамына байланысты. Әдетте, керамиканың температураға тәуелділігі жоғары болса, қартаю пайызы да жоғары болады. X7R керамикалық конденсаторлар үшін қартаю көрсеткіші әдетте он жылдыққа шамамен 2,5% құрайды. Z5U керамикалық конденсаторлардың қартаю жылдамдығы айтарлықтай жоғары, және ол он жылдыққа 7%-ға дейін жете алады. 2-сыныпты керамикалық конденсаторлардың қартаю процесін компонентті Кюри температурасынан жоғары қыздыру арқылы кері қайтаруға болады. 1-сыныпты керамикалық конденсаторлар мен пленкалық конденсаторларда ферроэлектрлік байланысты қартаю байқалмайды. Сыртқы факторлар, мысалы, жоғары температура, ылғалдылық және механикалық кернеулер, ұзақ уақыт бойы сыйымдылық мәнінің аз ғана қайтымсыз өзгеруіне алып келуі мүмкін, бұл кейде қартаю деп те аталады. P100 және N470 1-сыныпты керамикалық конденсаторлар үшін сыйымдылықтың өзгеруі 1%-дан төмен, ал N750-ден N1500 керамикалық конденсаторлар үшін ≤2% құрайды. Пленкалық конденсаторлар өздігінен жазылу процестеріне байланысты сыйымдылықты жоғалтуы немесе ылғалдың әсерінен оны қайтаруы мүмкін. Мысалы, 40°C температурада 2 жыл ішінде PE пленкалық конденсаторлар үшін ±3%, ал PP пленкалық конденсаторлар үшін ±1% өзгерулер байқалуы мүмкін.
In ferroelectric Class 2 ceramic capacitors, capacitance decreases over time. This behavior is called "aging". This aging occurs in ferroelectric dielectrics, where domains of polarization in the dielectric contribute to the total polarization. Degradation of polarized domains in the dielectric decreases permittivity and therefore capacitance over time. The aging follows a logarithmic law. This defines the decrease of capacitance as constant percentage for a time decade after the soldering recovery time at a defined temperature, for example, in the period from 1 to 10 hours at 20 °C. As the law is logarithmic, the percentage loss of capacitance will twice between 1 h and 100 h and 3 times between 1 h and 1,000 h and so on. Aging is fastest near the beginning, and the absolute capacitance value stabilizes over time. The rate of aging of Class 2 ceramic capacitors depends mainly on its materials. Generally, the higher the temperature dependence of the ceramic, the higher the aging percentage. The typical aging of X7R ceramic capacitors is about 2.5% per decade. The aging rate of Z5U ceramic capacitors is significantly higher and can be up to 7% per decade. The aging process of Class 2 ceramic capacitors may be reversed by heating the component above the Curie point. Class 1 ceramic capacitors and film capacitors do not have ferroelectric related aging. Environmental influences such as higher temperature, high humidity and mechanical stress can, over a longer period, lead to a small irreversible change in the capacitance value sometimes called aging, too. The change of capacitance for P 100 and N 470 Class 1 ceramic capacitors is lower than 1%, for capacitors with N 750 to N 1500 ceramics it is ≤ 2%. Film capacitors may lose capacitance due to self healing processes or gain it due to humidity influences. Typical changes over 2 years at 40 °C are, for example, ±3% for PE film capacitors and ±1% PP film capacitors.
Өмір бойы
Қатты емес электролитті электролиттермен электр конденсаторлары электролиттің булануымен тозады. Бұл булану температураға және конденсаторлардың тоқ жүктемесіне байланысты. Электролиттің шығуы сыйымдылыққа және ESR-ға әсер етеді. Уақыт өте келе сыйымдылық азайып, ESR-і артады. Қатты электролиттері бар керамикалық, пленкалық және электролиттік конденсаторлардан өзгеше, "ылғал" электролиттік конденсаторлар белгілі бір "өмір соңына" жетеді, сыйымдылықтың немесе ESR-дің белгілі бір максималды өзгеруіне қол жеткізеді. Өмір соңы, "жүктемеге арналған өмір" немесе "қызмет ету мерзімі" формулалармен немесе диаграммалармен немесе шамамен "10 градус ережесі" деп аталатын тәсілмен бағалануы мүмкін. Электролиттік конденсатордың стандартты сипаттамасында 85 °C температурада 2000 сағат қызмет ету мерзімі көрсетілген, әр 10 градус температура төмендеген сайын екі есеге артып, бөлме температурасында шамамен 15 жылға жетеді. Суперконденсаторларда да электролит уақыт өте келе буланады. Бағалау ылғал электролиттік конденсаторларына ұқсас. Температурадан басқа, кернеу және тоқ жүктемесі де қызмет ету мерзіміне әсер етеді. Номиналды кернеуден төмен кернеу, кішірек тоқ жүктемелері және төмен температура қызмет ету мерзімін ұзартады.
Electrolytic capacitors with non solid electrolyte age as the electrolyte evaporates. This evaporation depends on temperature and the current load the capacitors experience. Electrolyte escape influences capacitance and ESR. Capacitance decreases and the ESR increases over time. In contrast to ceramic, film and electrolytic capacitors with solid electrolytes, "wet" electrolytic capacitors reach a specified "end of life" reaching a specified maximum change of capacitance or ESR. End of life, "load life" or "lifetime" can be estimated either by formula or diagrams or roughly by a so called "10 degree law". A typical specification for an electrolytic capacitor states a lifetime of 2,000 hours at 85 °C, doubling for every 10 degrees lower temperature, achieving lifespan of approximately 15 years at room temperature. Supercapacitors also experience electrolyte evaporation over time. Estimation is similar to wet electrolytic capacitors. Additional to temperature the voltage and current load influence the life time. Lower voltage than rated voltage and lower current loads as well as lower temperature extend the life time.
Жарамсыздық деңгейі
Конденсаторлар – сенімді компоненттер, олардың ақау деңгейі төмен және қалыпты жағдайларда қызмет ету мерзімі ондаған жылдарды құрайды. Көптеген конденсаторлар өндіріс соңында "қақпаққа салу" сияқты сынақтан өтеді, осылайша ерте ақаулар өндіріс кезінде анықталып, жөнелтілгеннен кейінгі ақаулардың саны азаяды. Конденсаторлардың сенімділігі әдетте тұрақты кездейсоқ ақаулар кезеңіндегі уақыт бойынша ақаулар санымен (FIT) сипатталады. FIT – бұл белгілі бір жұмыс жағдайында (мысалы, 40°C және 0,5 ылғалдылықта 1000 құрылғыны 1 миллион сағатқа немесе 1 миллион құрылғыны әрқайсысын 1000 сағатқа) бір миллиард (109) компонент сағатында күтілетін ақаулар саны. Қолданылатын кернеудің, ток жүктемесінің, температураның, механикалық әсерлердің және ылғалдылықтың басқа жағдайлары үшін FIT өнеркәсіптік немесе әскери салалар үшін стандартталған шарттармен қайта есептелуі мүмкін.
Capacitors are reliable components with low failure rates, achieving life expectancies of decades under normal conditions. Most capacitors pass a test at the end of production similar to a "burn in", so that early failures are found during production, reducing the number of post shipment failures. Reliability for capacitors is usually specified in numbers of Failures In Time (FIT) during the period of constant random failures. FIT is the number of failures that can be expected in one billion (109) component hours of operation at fixed working conditions (e. g. 1000 devices for 1 million hours, or 1 million devices for 1000 hours each, at 40 °C and 0.5 UR). For other conditions of applied voltage, current load, temperature, mechanical influences and humidity the FIT can recalculated with terms standardized for industrial or military contexts.
Тіркемелеу
Конденсаторлардың электрлік параметрлері дәнекерлеу, механикалық кернеу факторлары (діріл, соққы) және ылғалдылық сияқты сыртқы ортаның әсерінен өзгеріп қалуы мүмкін. Ең күшті кернеу факторы – дәнекерлеу. Дәнекерлеу ваннасының қыздыруы, әсіресе SMD конденсаторлары үшін, керамикалық конденсаторлардың қосылымдар мен электродтар арасындағы контактілік кедергісінің өзгеруіне алып келуі мүмкін; пленкалық конденсаторларда пленка қысқаруы мүмкін, ал ылғалды электролиттік конденсаторларда электролит қайнауы мүмкін. Дәнекерлеуден кейін сипаттамаларын тұрақтандыру үшін белгілі бір уақыт қажет, кейбір түрлеріне 24 сағатқа дейін уақыт талап етілуі мүмкін. Дәнекерлеу салдарынан кейбір қасиеттер бірнеше пайызға өзгеріп, қайта бұрынғы күйіне келмей қалуы мүмкін.
Capacitors may experience changes to electrical parameters due to environmental influences like soldering, mechanical stress factors (vibration, shock) and humidity. The greatest stress factor is soldering. The heat of the solder bath, especially for SMD capacitors, can cause ceramic capacitors to change contact resistance between terminals and electrodes; in film capacitors, the film may shrink, and in wet electrolytic capacitors the electrolyte may boil. A recovery period enables characteristics to stabilize after soldering; some types may require up to 24 hours. Some properties may change irreversibly by a few per cent from soldering.
Сақтаудан немесе пайдаланудан босатудан электролиттік мінез-құлық
Қатты емес электролитті электролиттік конденсаторлар өндіріс кезінде пайда болған барлық жарықтар мен әлсіздіктерді жөндеу үшін жеткілікті уақыт бойы жоғары температурада белгіленген кернеуді қолдану арқылы "тозуға" (немесе "қарттыруға") ұшыратылады. Суы көп электролиттер қорғалмаған алюминиймен өте агрессивті немесе тіпті күшті реакцияға түседі. Бұл 1980 жылдарға дейін жасалған электролиттік конденсаторлардың "сақтау" немесе "қолданыстан шығару" мәселесіне алып келеді. Химиялық процестер оксид қабатын әлсіретеді, егер бұл конденсаторлар ұзақ уақыт пайдаланылмаса, ол бұзуға немесе артық ағым сияқты нашар жұмыс істеуге әкеледі. Бұл мәселені азайту үшін 1980-ші жылдары "тежегіштер" немесе "пассиваторлар" бар жаңа электролиттер әзірленді. "Алдын ала дайындау" қатты емес электролитті электролиттік конденсаторларға, тіпті жақында ғана шығарылған, ұзақ уақыт бойы қолданылмағандарға да ұсынылуы мүмкін. Алдын ала дайындау кезінде конденсаторға кернеу қолданылады және конденсатор арқылы шектелген ток жіберіледі. Конденсатор арқылы шектелген ток жіберу пайдаланылмаған кезеңде зақымдалған оксид қабаттарын қалпына келтіреді. Қолданылған кернеу конденсатордың белгіленген кернеуінен төмен немесе оған тең болуы керек. Ток, мысалы, тізбекті резистор арқылы шектелуі мүмкін. Алдын ала дайындау, егер ағым тогы қажетті кернеуде белгілі бір қабылданатын деңгейден төмен болса, тоқтатылады. 2015 жылдан бастап бір өндіруші конденсатордың түріне байланысты сақтаудың ең ұзақ мерзімі 1 жылдан 10 жылға дейін сақталған қатты емес электролиттермен конденсаторларды алдын ала дайындаудың пайдалы екенін көрсетеді.
Electrolytic capacitors with non solid electrolyte are "aged" during manufacturing by applying rated voltage at high temperature for a sufficient time to repair all cracks and weaknesses that may have occurred during production. Some electrolytes with a high water content react quite aggressively or even violently with unprotected aluminum. This leads to a "storage" or "disuse" problem of electrolytic capacitors manufactured before the 1980s. Chemical processes weaken the oxide layer when these capacitors are not used for too long, leading to failure or poor performance such as excessive leakage. New electrolytes with "inhibitors" or "passivators" were developed during the 1980s to lessen this problem. "Pre conditioning" may be recommended for electrolytic capacitors with non solid electrolyte, even those manufactured recently, that have not been in use for an extended period. In pre conditioning a voltage is applied across the capacitor and a deliberately limited current is passed through the capacitor. Sending a limited current through the capacitor repairs oxide layers damaged during the period of disuse. The applied voltage is lower than or equal to the capacitor's rated voltage. Current may be limited using, for instance, a series resistor. Pre conditioning is stopped once leakage current is below some acceptable level at the desired voltage. As of 2015 one manufacturer indicates that pre conditioning may be usefully carried out for capacitors with non solid electrolytes that have been in storage for more than 1 to 10 years, the maximum storage time depending on capacitor type.
Түстер коды
2013 жылдан бастап конденсаторлар түсті кодтауды қолданбайды.
as of 2013 Capacitors do not use color coding.
Полярлық белгілеу
Алюминийден жасалған, қатты емес электролитті E-қақпақтардың катодында (минус) полярлық белгісі болады. Алюминий, тантал және ниобийден жасалған қатты электролитті E-қақпақтардың анодында (плюс) полярлық белгісі болады. Суперконденсаторлар минус жағымен белгіленеді.
Aluminum e caps with non solid electrolyte have a polarity marking at the cathode (minus) side. Aluminum, tantalum, and niobium e caps with solid electrolyte have a polarity marking at the anode (plus) side. Supercapacitors are marked at the minus side.