Типы конденсаторов

Типы конденсаторов

Конденсатор — один из самых распространенных электронных компонентов. Существует множество разных типов конденсаторов, которые классифицируют по различным свойствам.

В основном типы конденсаторов разделяют:

• По характеру изменения емкости — постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.
• По материалу диэлектрика — воздух, металлизированная бумага, слюда, тефлон, поликарбонат, оксидный диэлектрик (электролит).
• По способу монтажа — для печатного или навесного монтажа.

Физические величины, используемые в маркировке емкости керамических конденсаторов

Для определения величины емкости в международной системе единиц (СИ) используется Фарад (Ф, F). Для стандартной электрической схемы это слишком большая величина, поэтому в маркировке бытовых конденсаторов используются более мелкие единицы.

Таблица единиц емкости, применяемых для бытовых керамических конденсаторов

Редко применяется внемаркировочная единица миллифарад – 1 мФ (10 -3 Ф).

Расшифровка маркировки конденсаторов разных типов

Электрический конденсатор — один из самых распространених радио элементов, служит он для накопления электроэнергии (заряда). Самый простой конденсатор можно представить в виде двух металлических пластин (обкладок) и диэлектрика который находится между ними.

Когда к конденсатору подключают источник напряжения, то на его обкладках (пластинах) появляются противоположные заряды и возникнет электрическое поле притягивающие их друг к другу, и даже после отключения источника питания, такой заряд остается некоторое время и энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.

В электронных схемах роль конденсатора также может состоять не только в накоплении заряда но и в разделения постоянной и переменной составляющей тока, фильтрации пульсирующего тока и разных других задачах.
В зависимости от задач и факторов работы, конденсаторы используются очень разных типов и конструкций. Здесь мы рассмотрим наиболее популярные типы конденсаторов.

Конденсаторы алюминиевые электролитические

Это может быть, например, конденсатор К50-35 или К50-2 или же другие более новые типы.
Они состоят из двух тонких полосок алюминия свернутых в рулон, между которыми в том же рулоне находится пропитанная электролитом бумага в роли диэлектрика.
Рулон находится в герметичном алюминиевом цилиндре, чтобы предотвратить высыхание электролита.
На одном из торцов конденсатора (радиальный тип корпуса) или на двух торцах которого (аксиальный тип корпуса) располагаются контактные выводы. Выводы могут быть под пайку либо под винт.

В электролитических конденсаторах емкость исчисляется в микрофарадах и может быть от 0.1 мкф до 100 000 мкф. Как правило большая емкость и характеризует этот тип конденсаторов.
Еще одним из важных параметров есть максимальное рабочее напряжение, которое всегда указывается на корпусе и в конденсаторах этого типа может быть до 500 вольт!

Среди недостатков данного типа можно рассмотреть 3 причины:
1. Полярность. Полярные конденсаторы недопустимы с работой в переменном токе. На корпусе обозначаются соответствующими значками выводы конденсатора, как правило конденсаторы с одним выводом минусовой контакт имеют на корпусе, а плюсовой на выводе.
2. Большой ток утечки. Естественно такие конденсаторы не годятся для длительного хранения энергии заряда, но они хорошо себя зарекомендовали в качестве промежуточных элементов, в фильтрах активных схем и пусковых установках двигателей.
3.Снижение емкости с увеличением частоты. Такой недостаток легко устраняется с помощью параллельно подключенного керамического конденсатора с очень маленькой ёмкостью.

Керамические однослойные конденсаторы

Такие типы, например как К10-7В, К10-19, КД-2. Максимальное напряжения такого типа конденсаторов лежит в пределах 15 — 50 вольт, а ёмкость от 1 пФ до 0.47 мкф при сравнительно небольших размерах довольно не плохой результат технологии.
У данного типа характерны малые токи утечки и низкая индуктивность что позволяет им легко работать на высоких частотах, при постоянном, переменном и пульсирующих токах.
Тангенс угла потерь tgδ не превышает обычно 0,05, а максимальный ток утечки – не более 3 мкА.
Конденсаторы данного типа спокойно переносят внешние факторы, такие как вибрация с частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.

Маркировка на корпусе конденсатора обозначает его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножать на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости данного конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф. Для удобства составлены таблицы наиболее «ходовых» ёмкостей конденсаторов и их маркировочные коды.
Наиболее часто применяются в фильтрах блоков питания и как фильтр поглощающий высокочастотные импульсы и помехи.

Керамические многослойные конденсаторы

Например К10-17А или К10-17Б.
В отличии от вышеописанных, состоят уже из нескольких слоев металлических пластин и диэлектрика в виде керамики, что позволяет иметь им большую ёмкость чем у однослойных и может быть порядка нескольких микрофарад, но максимальное напряжение у данного типа все также ограничено 50 вольтами.
Применяются в основном как фильтрующие элементы и могут исправно работать как с постоянным так и с переменным и пульсирующим током.

Керамические высоковольтные конденсаторы

Например К15У, КВИ и К15-4
Максимальное рабочее напряжение данного типа может достигать 15 000 вольт! Но ёмкость у них небольшая, порядка 68 — 100 нФ.

Работают они как с переменным так и с постоянным током. Керамика в качестве диэлектрика создает нужное диэлектрическое свойство выдерживать большое напряжение, а особая форма защищает конструкцию от пробоя пластин.

Применение у них самое разнообразное, например в схемах вторичных источников питания в качестве фильтра для поглощения высокочастотных помех и шумов, или в конструирование катушек Тесла, мощной и ламповой радиоаппаратуре.

Танталовые конденсаторы

Например К52-1 или smd А. Основным веществом служит — пентоксид тантала, а в качестве электролита — диоксид марганца.

Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
По рабочим свойствам танталовые конденсаторы схожи с электролитическими, но рабочее максимальное напряжение ограничено 100 вольтами, а ёмкость как правило не превышает 1000 мкФ.
Но в отличии от электролитических, у данного типа собственная индуктивность намного меньше что дает возможность их использования на высоких частотах, до несколько сотен килогерц.

Основной причиной выхода из строя бывает превышение максимального напряжения.
Применение у них в большинстве наблюдается в современных платах электронных устройств, что возможно из за конструктивной особенности smd-монтажа.

Полиэстеровые конденсаторы

Например K73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки.
Весьма популярные из за небольшой стоимости конденсаторы встречающиеся в почти всех электронных устройствах, например в балластах энергосберегающих ламп. Их корпус состоит из эпоксидного компаунда что придает конденсатору устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, химическим растворам и перегревам.

Ёмкость таких конденсаторов идет порядка 1 нф — 15мкф и максимальное рабочее напряжение у них от 50 до 1500 вольт.
Большой диапазон максимального напряжения и ёмкости дает возможность использования полиэстеровых конденсаторов в цепях постоянного, переменного и импульсных токов.

Полипропиленовые конденсаторы

Например К78-2 и CBB-60.
В данного типа конденсаторов в качестве диэлектрика выступает полипропиленовая пленка. Корпус изготовлен из негорючих материалов, а сам конденсатор призначен для работы в тяжелых условиях.
Ёмкость, как правило в пределах 100пф — 10мкф, но в последнее время выпускают и больше, а по поводу напряжение то большой запас может достигать и 3000 вольт!

Преимущество этих конденсаторов заключается не только в высоком напряжении, но и в чрезвычайно низком тангенсе угла потерь, поскольку tg? может не превышать 0,001, что позволяет использовать конденсаторы на больших частотах в несколько сотен килогерц и применять их в индукционных обогревателях и пусковых установках асинхронных электродвигателей.

Пусковые конденсаторы (CBB-60) могут иметь ёмкость и до 1000мкф что стает возможным из за особенностей конструкции такого типа конденсаторов. На пластиковый сердечник наматывается металлизированная полипропиленовая пленка, а сверху весь этот рулон покрывается компаундом.

Максимальное напряжение у них сравнительно не большое, до 300 — 600 вольт что вполне достаточно для пуска и работы электродвигателей.
Выводы конденсатора могут быть как в виде проводов, так и под клеммы или под болт.

Емкость от 0 до 9999 пФ может быть указана без обозначения единицы измерения:

22 = 22p = 22П = 22пФ

Если емкость меньше 10пФ, то обозначение может быть таким:

Так же конденсаторы маркируют в нанофарадах (нФ), 1 нанофарад равен 1000пФ и микрофарадах (мкФ):

10n = 10Н = 10нФ = 0,01мкФ = 10000пФ

Н18 = 0,18нФ = 180пФ

1n0 = 1Н0 = 1нФ = 1000пФ

330Н = 330n = М33 = m33 = 330нФ = 0,33мкФ = 330000пФ

100Н = 100n = М10 = m10 = 100нФ = 0,1мкФ = 100000пФ

1Н5 = 1n5 = 1,5нФ = 1500пФ

4n7 = 4Н7 = 0,0047мкФ = 4700пФ

Системы маркировки конденсаторов

Различные фирмы-производители могут по-разному маркировать выпускаемые электрорадиоэлементы. Это связано как с установившимися на производстве стандартами, так и возможностью нанесения информации в том или ином виде. Так, если размеры конденсаторов позволяют, то на детали наносятся сведения в явной форме: указываются ёмкость в фарадах, рабочее напряжение, а то и логотип и название изготовителя. Но во многих современных устройствах используются ёмкостные элементы столь малых размеров, что производители вынуждены кодировать параметры приборов в коротких комбинациях знаков (букв и цифр). При этом, в России и за рубежом маркировка конденсаторов производится разными способами.

Маркировка в России

Обозначение конденсаторов, выпускаемых отечественными производителями, осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 11076-69. На первом месте кода располагается обозначение типа конденсатора:

• К – конденсатор постоянной ёмкости,
• КТ – конденсатор подстроечного типа,
• КП – конденсатор перемённого типа,
• КС – конденсаторная сборка.

На втором месте указывается число, соответствующее коду диэлектрика. Например, 10 означает керамический изолятор, рассчитанный на напряжение до 1,6 тыс. вольт. Число 15 сообщает о керамическом изоляторе, рассчитанным на напряжение более 1,6 тыс. вольт. Число 78 говорит об использовании полипропиленового диэлектрика. Существуют и другие изоляторы и соответствующие им кодовые обозначения.

На третьем месте располагается указание на область возможного применения:

• П – схемы с током постоянного или переменного направления;
• Ч – схемы переменного тока;
• У – схемы постоянного тока, возможен импульсный режим работы;
• И – импульсный режим работы.

Далее следует обозначение номера разработки и типа конструкции радиоэлемента.

Маркировка за рубежом

Маркировка с тремя цифрами

В маркировке, состоящей из трёх цифр первые две обозначают число от 1 до 99, а третья – количество нулей. Развёрнутая запись указывает на ёмкость в пикофарадах. Маркировка конденсаторов «104» значит 100 000 пФ (пикофарад) или 0,1 мкФ (микрофарад).

Маркировка с четырьмя цифрами

Если на конденсаторе имеется код из четырёх цифр, три первых обозначают число от 1 до 999, а четвёртая – количество нулей. «4754» означает 4 750 000 пФ или 4,75 мкФ.

Маркировка с буквой R

Некоторые конденсаторы имеют код с латинской буквой R. Она означает запятую, отделяющую дробную часть от целой. Но единицы измерения на радиоэлементах с такой кодировкой не указываются, поэтому «3R4» может означать как 3,4 пФ, так и 3,4 мкФ.

Буква после цифрового кода обозначает допуск ёмкости. «154F» указывает на ёмкость 0,15 мкФ и допуск 1%.

Существуют и другие способы обозначения параметров конденсаторов, например с использованием окраски в различные цвета. В материале перечислены наиболее часто встречающиеся системы кодировки ёмкостных радиодеталей, встречающихся в России и за рубежом.

Каких видов бывают конденсаторы

• Из бумаги или металлобумаги – применимы как для высоко-, так и низкочастотных цепей. Из-за небольшой механической прочности их «начинка» размещена в корпусе из металла;
• Электролитические – их диэлектрик – тонкий слой оксида металла, который образуется в результате электрохимических манипуляций. Практически все виды данных элементов поляризованы, поэтому функционируют лишь в тех цепях, где есть постоянное напряжение, и соблюдается полярность. Если случается инверсия полярности, внутри элемента происходит необратимая химическая реакция, которая способна привести к его разрушению. Так как внутри выделяется газ, изделие может даже взорваться;
• Полимерные – полимерный диэлектрик нивелирует раздутие и потерю заряда конденсаторов. Полимер характеризуется своими физическими параметрами, поэтому изделие имеет следующие достоинства: большой импульсный ток, низкий показатель эквивалентного сопротивления, стабильный температурный коэффициент даже в условиях низкой температуры;
• Плёночные – диэлектриком здесь служит пластиковая пленка. Имеют немало преимуществ: способны функционировать при больших токах, прочные на растяжение и характеризуются минимальным током утечки. Применяются следующие виды пластика: полиэстер, поликарбонат, полипропилен. В последнее время все чаще применяется полифениленсульфид;
• Керамические – такие изделия имеют различные свойства и кодировку. Лишь материалы, произведенные из керамики, обладают широким диапазоном значений относительной электропроницаемости (исчисляется десятками тысяч). Высокая проницаемость позволяет производить элементы компактных размеров, но большой емкости. При этом они способны функционировать при любой поляризации и характеризуются небольшими утечками. Параметры устройства зависят от температуры, напряжения и частоты;
• С воздушным диэлектриком – диэлектрик устройств – воздух. Их особенность – отличная работоспособность при высоких частотах. По этой причине они нередко устанавливаются как конденсаторы с переменной емкостью.

Заключение

Емкость на этикетке, возможно, не является той емкостью, которую вы в итоге получите. Характеристики, обсуждаемые в данной статье, могут изменить величину емкости, которая будет иметь место во время работы или срока службы вашей системы.

Конечно, этот пост не является полным описанием различий между керамическими диэлектриками. Существуют и другие тонкие различия, которые необходимо учитывать при использовании керамических конденсаторов. Но эта информация должна стать хорошей отправной точкой при выборе подходящего керамического конденсатора (MLCC).