La principale caractéristique du condensateur. Condensateurs

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Fabrication de matériel radio

Condensateurs fixes

Les condensateurs fixes sont utilisés dans divers régimes pour séparer les composantes variables et constantes du courant et lisser l'ondulation de tension du redresseur. En combinaison avec d'autres éléments de circuit, les condensateurs forment des circuits résonnants largement utilisés dans les équipements radio.

Les condensateurs à capacité constante sont classés en fonction de la valeur de la capacité nominale, de la classe de précision, de la tension de fonctionnement nominale, de l'objectif, du matériau diélectrique et des caractéristiques de conception.

Les valeurs nominales des capacités des condensateurs sont établies par GOST 2519 - 60.

Dans la fabrication des condensateurs, la valeur réelle de la capacité diffère de la valeur nominale indiquée dans le marquage. L'écart admissible de la capacité par rapport à la valeur nominale est appelé tolérance. Selon ce principe, tous les condensateurs sont divisés en cinq classes : 0, 1, II, III, IV, leurs tolérances sont respectivement de ± 2 % ; ±5 % ; ±10 % ; ±20% et -20 à +50%.

Selon le but, il existe des condensateurs de boucle, de séparation, de blocage et de filtrage.

Selon le matériau diélectrique, les condensateurs sont divisés en mica, céramique, papier, métal-papier, papier-huile, film, verre-émail, vitrocéramique, électrolytique, air, vide, rempli de gaz.

De par leur conception, les condensateurs sont divisés en tubulaire, disque, baril, pot, pressé et scellé, plat et cylindrique, etc.

Quel que soit le type de condensateur est caractérisé par la tension de fonctionnement. La tension de fonctionnement est la tension sous laquelle les armatures du condensateur peuvent être longtemps sans claquage du diélectrique qui les sépare. La tension de fonctionnement est exprimée en volts.

Grande importance pour un fonctionnement normal du condensateur a la résistance de son isolation. Avec une faible résistance d'isolement, des fuites se produisent qui perturbent le fonctionnement normal du circuit. Les pertes dans un condensateur sont caractérisées par la tangente de perte diélectrique, qui exprime le rapport de la puissance de perte active à puissance réactive condensateur.

Dans les condensateurs de faible puissance, les pertes d'énergie sont principalement causées par la conductivité du diélectrique et l'hystérésis diélectrique, c'est-à-dire les pertes dues à la rotation des molécules polaires dans le sens du champ lorsqu'une tension est appliquée aux plaques. Les pertes dans les plaques et les fils sont faibles, elles sont donc généralement négligées.

L'une des caractéristiques les plus importantes d'un condensateur est la stabilité - l'invariance de la valeur de la capacité du condensateur pendant le fonctionnement. Le changement de capacité peut être temporaire ou irréversible. Le principal facteur affectant la stabilité de la capacité d'un condensateur est l'effet de la température. environnement et chauffer le condensateur en raison de la puissance dissipée sur celui-ci. Avec une augmentation de la température, les dimensions géométriques du matériau augmentent, ce qui entraîne une modification temporaire (jusqu'à ce que la température revienne à sa valeur d'origine) de la capacité.

Cependant, une augmentation de la température peut également entraîner des modifications irréversibles de la capacité. Par exemple, dans un condensateur, un réarrangement des entrefers entre les plaques et le diélectrique peut se produire. Une variation irréversible de capacité se produit également du fait du vieillissement du diélectrique, qui consiste en une modification de sa constante diélectrique.

Les mesures pour lutter contre les changements de capacité des condensateurs sont leur imprégnation avec des composés spéciaux (huile de ricin, cérésine, vaseline, etc.) et l'argenture des plaques de mica au lieu d'utiliser une feuille métallique. Dans les cas particulièrement critiques, les condensateurs sont scellés.

Lors du marquage des condensateurs, indiquez le type, la valeur nominale tension de fonctionnement, capacité nominale (en picofarads ou microfarads), classe de précision (écart admissible par rapport à la capacité nominale en pourcentage).

Les condensateurs au mica et au verre émaillé ont des indications supplémentaires d'appartenance au groupe TKE ( coéfficent de température contenants) sous la forme des lettres A, B, C, G pour le mica et P, O, M, P pour le verre émaillé. Le coefficient de température de capacité des condensateurs céramiques est indiqué par un code couleur : les boîtiers des condensateurs sont peints aux couleurs du groupe TKE.

Riz. 1. Condensateurs mica : a - KSO ; b - KSG

Les condenseurs KSO peuvent fonctionner dans la plage de température de 60 à 4 70 ° C, à une humidité relative de l'air jusqu'à 80% (pour une courte période - jusqu'à 98%) et à une pression atmosphérique non inférieure à 5 mm Hg. cm (pour condensateurs pour tension de fonctionnement jusqu'à 500 V). Lors de l'installation de condensateurs KSO dans des circuits diverses sortes l'équipement doit être rappelé qu'ils ont différents TKE.

De plus, des condensateurs en mica moulé résistants à la température KSOT sont produits, ainsi que des condensateurs à fiabilité accrue K31U-ZE.

En plus des condensateurs sous pression, des condensateurs en mica scellés sont disponibles dans des boîtiers en métal et en céramique.

Les condensateurs KSG (condensateurs en mica hermétiquement scellés) dans des boîtiers métalliques (Fig. 39, b) sont de deux types: KSG -1 et KSG -2. Les condensateurs KSG -1 sont utilisés pour des capacités nominales de 470 - 20000 pF, et KSG -2 - de 0,02 à 0,1 microfarads à une tension de fonctionnement de 500 et 1000 V. Ces condensateurs sont disponibles dans les classes de précision 0, I, II et III.

Les condensateurs SGM (mica hermétiquement scellé de petite taille) dans des boîtiers en céramique étanches à l'humidité, soudés aux extrémités, ont des plaques d'argent déposées sur du mica. Ils sont produits selon les dimensions globales de quatre types : SGM -1, SGM -2, SGM -3 et SGM -4. Le poids des condensateurs SGM est de 3 à 10 g, valeurs nominales capacités de 100 à 10 000 pf avec des tolérances pour les classes de précision 0 I, II et III. Ils sont conçus pour des tensions de fonctionnement de 250 à 1500 V. Dans une atmosphère humide, ces condensateurs fonctionnent de manière plus cohérente que les condensateurs KSO.

Pour la fabrication de condensateurs au mica, le mica de la plus haute qualité, la muscovite, est utilisé. Les plaques de condensateur sont constituées d'une fine feuille de métal (aluminium, plomb-étain ou cuivre) d'une épaisseur de 7 à 100 microns.

En tant que plaques de condensateurs très stables, on utilise de l'argent, qui est brûlé ou appliqué par pulvérisation.

condensateurs céramiques. Les condensateurs en céramique sont divisés par conception en tubulaire et en disque. Les condensateurs tubulaires KTK et KT (condensateurs céramiques tubulaires) sont plus courants. Le condenseur KTK (Fig. 40, a) est un tube en céramique à paroi mince dont les surfaces extérieure et intérieure sont recouvertes de fines couches d'argent. Les conclusions des plaques sont en fil de cuivre argenté.

Les condensateurs KTM (condensateurs tubulaires de petite taille) ont une conception similaire aux condensateurs KTK, mais leurs dimensions sont plus petites.

Les condensateurs céramiques dits de référence KO sont très pratiques à installer. Dans ceux-ci, la doublure extérieure est reliée à un boulon, qui sert simultanément à renforcer le condensateur sur un châssis métallique (panneau) et à mettre à la terre de manière fiable cette doublure. La doublure intérieure a une sortie sous la forme d'un pétale.

Dans les équipements radio conçus pour fonctionner à une humidité élevée, il est recommandé d'utiliser des condensateurs tubulaires KGK (condensateurs céramiques hermétiquement scellés) avec une coque en céramique étanche à l'humidité.

La base des condensateurs KDK et KD (condensateurs en céramique à disque) est rétrécie par une plaque en céramique réalisée sous la forme d'un disque. Ses plaques sont de fines couches d'argent déposées sur chacune des faces de cette plaque. Les condensateurs KDK (Fig.2, c), en fonction du diamètre du disque, sont divisés en trois types:

Riz. 2. Condensateurs céramiques : un -CPC ; b-KGK : v-KDK

Les condensateurs KDM (condensateurs à disque de petite taille), conçus pour les équipements de petite taille assemblés sur des dispositifs semi-conducteurs, ont un diamètre de 4 mm. Les conclusions du KDK et du KDM sont des fils soudés aux plaques.

Les condensateurs KDU (condensateurs à disque pour circuits à ultra-haute onde) ont le même diamètre que les FDC, mais leurs conclusions se présentent sous la forme de courts pétales larges.

Dans les condensateurs KDO (condensateurs de support de disque), une des plaques est soudée à la tête du boulon, qui sert à fixer le condensateur au châssis et à connecter solidement cette plaque au châssis. La deuxième doublure a une borne en forme de pétale.

Riz. 3. Section condensateur papier : 1 - papier condensateur : 2 - feuille

En tant que diélectrique dans les condensateurs céramiques, une céramique de condensateur spéciale est utilisée, qui se caractérise par une constante diélectrique relativement élevée et de faibles pertes. Les condensateurs KTK sont produits avec une capacité de 2 à 100 pF, et les condensateurs KDK - de 1 à 75 pF selon les classes de précision 0, I, II et III. Les condensateurs KDM sont fabriqués pour des capacités nominales de 1 à 220 pF selon les classes de précision I, II et III, et les condensateurs KTM avec une capacité de 1 à 10 000 pF également selon les classes de précision I, II et III.

Récemment, des condensateurs céramiques avec grandes valeurs capacitance (de l'ordre de 0,01 microfarads) aux petites dimensions de KLS (céramique coulée sectionnée), KP (céramique lamellaire) et KPS (céramique lamellaire ferroélectrique).

condensateurs en papier. Dans les condensateurs en papier, du papier de condensateur d'une épaisseur de 4 à 10 microns est utilisé comme diélectrique, et une feuille d'aluminium ou de plomb-étain d'une épaisseur de 7 à 7,5 microns est utilisée comme plaques.

La section de condensateur en papier est constituée de bandes de feuille métallique 2 entre lesquelles le papier de condensateur / est posé ; le nombre de couches de papier doit être d'au moins deux. Avec une couche de papier, la probabilité d'une panne rapide du condensateur augmentera considérablement, car le papier contient un certain nombre d'inclusions électriquement conductrices.

Dans la production d'équipements radio, les condensateurs KBG (condensateurs en papier scellés) sont principalement utilisés. Ce type de condensateur a un certain nombre de variétés:
- KBG-I - dans un boîtier cylindrique en céramique ou en verre ;
- KBG -M1 et KBG -M2 - dans un boîtier métallique avec un ou plusieurs fils isolés du boîtier (Fig. 42, b); KBG-MP - dans un boîtier rectangulaire en métal, plat;
- KBG -MN- dans un boîtier métallique rectangulaire, normal.

Valeurs nominales de capacité des condensateurs KBG-I, KBG-MN, KBG-MP de 470 pf à 10 microfarads à des tensions de fonctionnement de 200, 400, 600, 1000 et 1500 V, et condensateurs KBG-M1 et KBG-M2 de 0,1 à 0,25 microfarads à des tensions de fonctionnement de 200, 400 ou 600 V.

Pour les équipements de petite taille sur les dispositifs à semi-conducteurs, des condensateurs spéciaux BM, BGM (papier scellé de petite taille - Fig. 42, e) et BGMT (papier scellé de petite taille résistant à la chaleur) sont produits.

Capacités nominales des condensateurs BM : de 510 à 2200 pF à une tension de fonctionnement de 300 V ; de 3300 pF à 0,03 microfarad à une tension de fonctionnement de 200 V ; 0,04 et 0,05 microfarads à une tension de fonctionnement de 150 V. Ces condensateurs sont fabriqués selon les classes de précision II et III.

Les condensateurs BGM (BGM -1 et BGM -2) sont produits avec une tension de travail, il convient de noter les condensateurs pressurisés de petite taille K40P-1, K40P-2 scellés, K40P-3 non scellés, ainsi que K40U résistant à la chaleur -9 (jusqu'à + 125 ° C) .

Riz. 4. Condensateurs papier : a - KBG -I ; b-KBG-M; dans -KBG-MP ; d-CBG-MN; 3 - musique de fond ; e-BM

La technologie de fabrication des condensateurs en papier comprend l'enroulement de section, le pressage, le séchage, l'imprégnation et l'assemblage.

Condensateurs métalliques. Les condensateurs métal-papier sont largement utilisés, car ils ont des dimensions relativement petites (petit volume et poids par unité de capacité) et ont en même temps de bonnes propriétés isolantes. Les plaques du condensateur papier-métal sont réalisées sous la forme d'une couche métallique jusqu'à des centièmes de micron d'épaisseur. Le métal est appliqué sur la bande de papier par évaporation sous vide.

Les condensateurs métal-papier sont produits dans des boîtiers métalliques scellés de forme rectangulaire ou cylindrique. Ils sont marqués MBGP (métal-papier scellé dans un boîtier rectangulaire), MBGC (métal-papier scellé dans un boîtier cylindrique), MB GO (métal-papier scellé, une couche de diélectrique), MBGCH (métal-papier scellé fréquence), MB G (métal-papier scellé résistant à la chaleur).

Selon le but, ces condensateurs sont fabriqués avec une capacité de 0,025 à 30 microfarads pour des tensions de fonctionnement de 160 à 1500 V. Les condensateurs .MBM (métal-papier de petite taille) pour une tension de fonctionnement de 160 V sont conçus pour fonctionner dans des équipements basés sur des dispositifs à semi-conducteurs. Certains types de condensateurs métal-papier sont illustrés à la fig. 5.

Le zinc, l'aluminium et le nickel sont couramment utilisés comme revêtement métallique des condensateurs métal-papier. La couche métallique appliquée sur le papier étant très fine et sujette à l'oxydation, le temps d'exposition du papier métallisé à l'air libre est limité. Les revêtements en aluminium et en nickel sont moins sujets à la corrosion que les revêtements en zinc.

Les condensateurs métal-papier s'auto-guérissent après une panne électrique. L'auto-guérison se produit en raison du fait que le condensateur est stocké ou qu'il vient de l'extérieur énergie électrique est suffisant pour évaporer la couche métallique à l'endroit de la panne et ainsi isoler la zone endommagée du reste du revêtement métallique. Les condensateurs zingués ont les meilleures propriétés d'auto-guérison.

L'effet d'auto-cicatrisation permet de fabriquer des condensateurs métal-papier avec une seule couche diélectrique, contrairement aux condensateurs avec des plaques de feuille.

Les condensateurs métal-papier, comme ceux en papier ordinaire, sont soumis à une imprégnation, qui est précédée d'un séchage sous vide approfondi.

condensateurs à film. En tant que diélectrique dans les condensateurs de ce groupe, des films organiques à haut poids moléculaire sont utilisés. Certains types de condensateurs à film sont présentés dans 6. Dans leur production, les films de polystyrène et de fluoroplaste ont été les plus utilisés. Le polystyrène est un diélectrique non polaire et est donc largement utilisé pour la production de condensateurs fonctionnant à la fois dans les circuits basse fréquence et haute fréquence.

Riz. 5. Condensateurs métal-papier : a - MBGP ; b-MBHC; dans -MBGO ; g-MBGT

Les condensateurs en polystyrène se caractérisent par une faible tangente de perte diélectrique dans une large gamme de fréquences, un coefficient de température de capacité relativement faible (-150-10-6 par GS) et une résistance d'isolement élevée. Un inconvénient important des condensateurs en polystyrène. est leur faible résistance à la chaleur (ultime température de fonctionnement 60-70°C).

Les condensateurs, où le PTFE-4 sert de diélectrique, ont une stabilité thermique élevée. Ces condensateurs peuvent fonctionner longtemps à des températures allant jusqu'à 200 et même 250°C avec une charge de courte durée. Le fluoroplaste-4 est non polaire. Le fluoroplaste-3 est l'un des diélectriques organiques polaires. Les condensateurs dans lesquels le fluoroplast-3 sert de diélectrique ne sont utilisés que dans les circuits basse fréquence ou courant continu en raison de la valeur accrue de la tangente de perte diélectrique.

Des sections de condensateurs à film de polystyrène sont fabriquées sur des bobineuses conventionnelles utilisées dans la production de condensateurs en papier. La feuille d'aluminium est utilisée comme plaques dans les condensateurs à film de polystyrène. Épaisseur du film 15-20 microns \ épaisseur du film 7,5 microns.

Pour réduire les dimensions des condensateurs, un film de polystyrène métallisé est utilisé, tandis que la fiabilité du condensateur est maintenue, et les dimensions globales sont réduites de 5 à 6 fois par rapport aux condensateurs à plaques en aluminium.

Riz. 6. Condensateurs à film : O-PGT ; b-PM ; e-PSO ; Monsieur FGTI

Le zinc est utilisé comme métal de base pour les plaques, qui est déposé sur une fine couche d'étain. Ces condensateurs sont appelés condensateurs à film métallique. Les condensateurs à film métallique sont enfermés dans des boîtiers métalliques rectangulaires avec des isolants en céramique ou dans des boîtiers tubulaires en aluminium remplis de résine époxy aux extrémités.

Pour la fabrication de condensateurs en PTFE-4, un film d'une épaisseur de 5 à 40 microns est utilisé. Les plaques qu'ils contiennent sont en feuille d'aluminium d'une épaisseur de 7,5 microns. Les condensateurs fluoroplastiques sont divisés en deux groupes: basse tension, dont le corps cylindrique est en aluminium et comporte des couvercles en PTFE-4 sur les côtés d'extrémité, fixés en roulant les bords du corps, et haute tension - dans des boîtiers cylindriques en céramique , de part et d'autre du corps duquel sont soudés des bouchons en Invar, ce qui assure l'étanchéité sous vide. Boîtier haute tension

Le condenseur est rempli sous pression d'azote pour éviter un éventuel claquage électrique entre les bords des plaques et l'ionisation des gaz.

L'industrie produit des condensateurs à film de polystyrène PO (ouverts) et PM (de petite taille) et du fluoroplastique pour les équipements radio basse tension(pas plus de 1 kV) Condensateurs FT (résistants à la chaleur jusqu'à +200 °С). Parmi les nouveaux types de condensateurs à film, on peut noter les condensateurs K72P-6 (résistant à la chaleur, jusqu'à +200°C), K73P-2 (film métallique) et K76P-1 (film laqué).

condensateurs électrolytiques. Les condensateurs électrolytiques sont divisés en haute tension avec une tension de fonctionnement de 250-450 V (capacité de plusieurs centaines de microfarads), utilisés principalement dans les filtres de lissage des redresseurs et des filtres de découplage, dans les circuits anodiques des grilles d'écran et en basse tension avec un tension de fonctionnement de 6-60 V (capacité jusqu'à plusieurs milliers de microfarads) utilisée dans la technologie des semi-conducteurs.

Le premier groupe comprend les condensateurs KE (condensateurs électrolytiques), fabriqués pour des capacités nominales de 5 à 2000 microfarads et une tension de fonctionnement de 8 à 500 V. De par leur conception, ils sont de trois types : KE-1, KE-2 et KE-3.

Ce groupe comprend également les condensateurs EGC (condensateurs cylindriques scellés électrolytiques) d'une capacité de 5 à 50 microfarads pour des tensions de fonctionnement de 6 à 500 V.

Le deuxième groupe comprend les condensateurs EM (électrolytique de petite taille) et EMI (électrolytique miniature). Ils sont conçus pour fonctionner dans des circuits à courant continu et pulsé d'unités à transistors de petite taille. Tension CC nominale 3 V de condensateurs EMI et 4 à 150 V de condensateurs EM, capacité nominale 0,5 ; 1,25 et 10 microfarads pour EMI et de 0,5 à 50 microfarads pour EM. Tolérances la valeur réelle de la capacité par rapport à la valeur nominale : de +80 à -20 % pour les condensateurs d'une capacité de 0,5 microfarads, de + 200 à -10 % pour les condensateurs d'une capacité de 1,25 et 10 microfarads. La plage de température de fonctionnement est de -20 à +50°C à une humidité relative de l'air ne dépassant pas 98% et une pression atmosphérique de 720-780 mm Hg. Art.

Parmi les nouveaux types de condensateurs électrolytiques en aluminium de petite taille, l'industrie produit des condensateurs K50-3 pour des tensions de fonctionnement de 6 à 450 V, K50-ZI (impulsion), K50-6 (non polaire), etc.

Sur la fig. 7 montre les types de certains condensateurs électrolytiques, le diélectrique dans lequel se trouve un film d'oxyde formé sur une feuille d'aluminium, qui agit comme la première plaque (anode) du condensateur, la deuxième plaque est l'électrolyte en contact avec le film d'oxyde. La deuxième bande de feuille (cathode) sert de collecteur de courant à l'électrolyte.

Le film d'oxyde a une épaisseur de 0,01 à 1,5 microns et a une conductivité unipolaire (conductivité unilatérale), par conséquent, les condensateurs électrolytiques ne peuvent fonctionner que dans des circuits à courant continu ou pulsé.

Selon la conception et la méthode de fabrication, les condensateurs électrolytiques sont liquides (humides), dont l'anode en aluminium oxydé est dans un électrolyte liquide ou semi-liquide, et secs, obtenus en enroulant des bandes de papier d'aluminium (anode oxydée et cathode non oxydée) et séparés par un tampon fibreux imprégné d'électrolyte pâteux ou semi-liquide.

Les condensateurs électrolytiques secs sont les plus utilisés. Pour les anodes de ces condensateurs, on utilise un matériau avec une teneur de 99,8 à 99,99 % d'aluminium et le montant minimal glande.

La feuille d'anode en aluminium utilisée dans les condensateurs électrolytiques a une épaisseur de 50 à 150 microns.

Des exigences moins strictes s'appliquent à l'aluminium utilisé pour la fabrication de cathodes ; il est autorisé jusqu'à 0,4% d'impuretés. L'épaisseur de la feuille de cathode est de 7,5 à 16 microns.

Dans les condensateurs électrolytiques secs, des qualités spéciales de papier et de tissu de coton imprégnés d'électrolytes sont utilisées pour la pose entre les bandes d'aluminium.

Récemment, l'industrie a largement produit des condensateurs électrolytiques avec un diélectrique constitué d'un film d'oxyde de tantale, qui, par rapport à l'aluminium, a une constante diélectrique plus élevée.

Riz. 7. Condensateurs électrolytiques : a - EC 3 ; b-KE-1-OM ; dans -KE-2M ; d-KEG-2 ; d-KEG-1M

Les condensateurs au tantale sont beaucoup plus petits, plus fiables et ont de meilleures caractéristiques électriques que les condensateurs à film d'oxyde d'aluminium. La capacité n tangente de perte diélectrique d'un condensateur au tantale sec varie légèrement avec les changements de température jusqu'à -60 ° C.

Les condensateurs au tantale liquide ont une anode cylindrique fabriquée à partir de poudre de tantale comprimée qui a été traitée thermiquement sous vide. Traitement thermique nécessaire au frittage des grains de poudre de tantale. La structure poreuse résultante de l'anode est caractérisée par une grande surface active, ce qui augmente la capacité du condensateur. Cette méthode augmente la surface active de l'anode de 40 à 50 fois par rapport à la surface hermétique du cylindre.

Le diélectrique dans le condensateur est un film mince d'oxyde de tantale à la surface des grains, et l'électrolyte acide joue le rôle de la seconde doublure.

Sur la fig. La figure 8 montre le dispositif d'un condensateur au tantale à électrolyte liquide IT.

Le condensateur ETO (tantale électrolytique avec une anode poreuse volumétrique) a plusieurs variétés : IT -1, IT -2 et IT -3.4. Une modification de ce type sont les condensateurs K52-2 et K52-3.

À partir de condensateurs au tantale secs, des condensateurs ET (tantale électrolytique) et ETN (non polaires) sont produits.

Un autre développement constructif de ce groupe de condensateurs sont les condensateurs au tantale avec un électrolyte solide. L'anode d'un tel condensateur est réalisée sous la forme d'un cylindre de tantale fritté poreux. La couche diélectrique (oxyde de tantale) à la surface des particules comprimées est obtenue par électrolyse. Le rôle de seconde garniture dans ce condensateur est joué par une couche de dioxyde de manganèse déposée par pyrolyse (décomposition) de nitrate de manganèse.

Riz. 8. Le dispositif du condensateur au tantale électrolytique liquide ETO avec une anode poreuse en volume: I - sortie; 2 - anneau de textolite; 3 - couverture taptale; 4 - anneau en caoutchouc : 5 - électrolyte ; 6 - anode; 7 - insert en métal chimiquement résistant; 8 - boîtier en acier ; 9 - sortie de la cathode; 10 - tige de tacle beige; 11 - anneau en fluoroplastique

La caractéristique de température de la capacité d'un condensateur à électrolyte solide se compare favorablement aux caractéristiques des condensateurs au tantale à électrolyte liquide, en particulier à basse température, lorsque les électrolytes liquides s'épaississent ou se solidifient. Les pertes dans un condensateur à électrolyte solide dépendent peu de la température et restent au même niveau jusqu'à des températures très basses. De plus, lors d'un fonctionnement à haute fréquence, les caractéristiques des condensateurs sont également plus favorables que celles des condensateurs au tantale de type liquide. Le stockage à long terme de condensateurs à anode poreuse en tantale et à électrolyte solide a montré que leurs caractéristiques électriques ne changent pratiquement pas avec le temps.

Condensateurs en verre émaillé (Fig. 9). Dans les condensateurs de ce groupe, le diélectrique est constitué de fines couches d'émail de verre et les plaques sont des films d'argent déposés sur les couches d'émail de verre par combustion. Composition approximative de l'émail : 15-25 % Si02 ; 3-11 % Na20 + K20 ; 15-25% PbO, le reste sont des oxydes d'autres métaux divalents.

Les condensateurs en verre émaillé KS-1 et KS-2 ont une plage de températures de fonctionnement de -60 à +100 ° C; résistance d'isolation pas moins de 20 OOO Mom; la tangente de l'angle de perte à une température de +20±5°C n'est pas supérieure à 15-1Q-4, et à + 100±5°C n'est pas supérieure à 20-10-4, le coefficient de température de capacité dans la plage de température de +20 à 100°C est égal à +(65±35)-10-6 ; écarts admissibles ±2, ±5, ±10, ±20 %.

Les condensateurs en verre émaillé sont utilisés dans les équipements radio avec ceux en mica et en céramique.

Les caractéristiques de fixation des conducteurs des condensateurs du COP au corps créent des inconvénients lors de la formation des conducteurs, ce qui provoque souvent un mariage (détachement de soudure). Par conséquent, les condensateurs CC doivent être manipulés avec soin dans toutes les opérations, y compris le réglage.

Les condensateurs en verre émaillé de capacité constante KS-1 sont conçus pour fonctionner dans des circuits de constante et courant alternatif, ainsi que dans les circuits à impulsions. Plage de température de fonctionnement de -60 à +100 °С ; humidité relative jusqu'à'98%, Tension nominale CC 300 V. La stabilité de la température du récipient n'est pas supérieure à 0,1 %. Écarts admissibles des valeurs réelles des capacités par rapport à la valeur nominale : ± 2 % et ± 5 %.

Riz. 9. Condensateur en verre émaillé

condensateurs accordés. Les condensateurs ajustables (timmers) sont utilisés pour ajuster les circuits oscillatoires haute fréquence pendant le processus d'ajustement. Ils sont fabriqués avec un diélectrique à air ou en céramique et des bases en céramique sont utilisées pour augmenter la stabilité de la capacité.

Riz. 10. Condensateurs ajustables : a - avec un diélectrique à air ; b - avec un diélectrique céramique ; 1 - stator; 2 - rotor; 3 - conclusions ; 4 - trous de montage

Les condensateurs ajustables en céramique PDA sont conçus pour une tension de fonctionnement de 250 V et sont principalement utilisés pour régler les circuits haute fréquence dans les récepteurs.

Les condensateurs KPK-1 ont des valeurs de capacité minimales de 2, 4, 6 et 8 pF et des valeurs maximales de 7, 15, 25 et 30 pF, respectivement.

Les condensateurs KPK-2 et KPK-3 ont une capacité minimale de 6, 10 et 25 pF et maximale de 60, 100 et 150 pF.

Pour les équipements de petite taille, des condensateurs d'accord KPK-MN (de petite taille pour le montage en surface) et KPK-MP (de petite taille pour le câblage imprimé) sont produits.

Condensateur(de lat. condenser- "compact", "épaissir", ou de lat. condensation- «accumulation») - un réseau à deux bornes avec une valeur de capacité certaine ou variable et une faible conductivité; un dispositif pour accumuler la charge et l'énergie d'un champ électrique.

Le condensateur est un composant électronique passif. Dans sa forme la plus simple, la conception se compose de deux électrodes en forme de plaque (appelées parements), séparés par un diélectrique dont l'épaisseur est faible devant les dimensions des plaques (voir Fig.). Les condensateurs pratiquement utilisés ont de nombreuses couches diélectriques et des électrodes multicouches, ou des bandes de diélectrique et d'électrodes alternées, enroulées dans un cylindre ou un parallélépipède à quatre bords arrondis (en raison de l'enroulement).

Un condensateur dans un circuit à courant continu peut conduire du courant au moment où il est connecté au circuit (le condensateur est en cours de charge ou de recharge), à la fin du processus de transition, le courant ne circule pas à travers le condensateur, car ses plaques sont séparées par un diélectrique. Dans un circuit à courant alternatif, il conduit des oscillations de courant alternatif par recharge cyclique du condensateur, se fermant avec le courant dit de polarisation.

Dans la méthode d'analogie hydraulique, un condenseur est une membrane flexible insérée dans un tuyau. L'animation montre une membrane qui s'étire et se contracte sous l'action d'un écoulement d'eau, ce qui est similaire à la charge et à la décharge d'un condensateur sous l'influence d'un courant électrique.

Du point de vue de la méthode des amplitudes complexes, le condensateur a une impédance complexe

Où j - unité imaginaire, ω - fréquence cyclique ( radio/s) courant sinusoïdal circulant, F - fréquence dans hertz, C - capacité du condensateur ( farad). Il s'ensuit également que la réactance du condensateur est : Pour le courant continu, la fréquence est nulle, donc la réactance d'un condensateur est infinie (idéalement).

La fréquence de résonance du condensateur est

À f > fp Un condensateur dans un circuit alternatif se comporte comme une inductance. Par conséquent, il est conseillé d'utiliser le condensateur uniquement à des fréquences F< f p où sa résistance est capacitive. En règle générale, la fréquence de fonctionnement maximale du condensateur est environ 2 à 3 fois inférieure à celle de résonance.

Un condensateur peut stocker de l'énergie électrique. Energie d'un condensateur chargé :

où tu - tension (différence de potentiel) à laquelle le condensateur est chargé, et q - charge électrique.

Désignation des condensateurs sur les schémas. En Russie, les symboles graphiques des condensateurs sur les schémas doivent être conformes à GOST 2.728-74] ou à la norme internationale IEEE 315-1975 :

Sur électrique schémas de circuit la capacité nominale des condensateurs est généralement indiquée en microfarads (1 μF \u003d 1 10 6 pF \u003d 1 10 -6 F) et en picofarads, mais souvent en nanofarads (1 nF \u003d 1 10 -9 F). Avec une capacité ne dépassant pas 0,01 μF, la capacité du condensateur est indiquée en picofarads, alors qu'il est permis de ne pas indiquer l'unité de mesure, c'est-à-dire que le suffixe «pF» est omis. Lorsque vous désignez la capacité nominale dans d'autres unités, indiquez l'unité de mesure. Pour les condensateurs électrolytiques, ainsi que pour les condensateurs haute tension dans les schémas, après avoir désigné la capacité nominale, leur tension de fonctionnement maximale est indiquée en volts (V) ou en kilovolts (kV). Par exemple : "10uF x 10V". Pour les condensateurs variables, la plage de changement de capacité est indiquée, par exemple : "10 - 180". Actuellement, les condensateurs avec des capacités nominales sont fabriqués à partir de séries logarithmiques décimales de valeurs E3, E6, E12, E24, c'est-à-dire qu'il y a 3, 6, 12, 24 valeurs par décade, de sorte que les valeurs avec la tolérance appropriée (scatter) couvrent toute la décennie.

Caractéristiques des condensateurs

Paramètres principaux Capacité La principale caractéristique d'un condensateur est sa capacité caractérisant la capacité d'un condensateur à stocker une charge électrique. La valeur de la capacité nominale apparaît dans la désignation du condensateur, tandis que la capacité réelle peut varier considérablement en fonction de nombreux facteurs. Capacité réelle le condensateur le définit propriétés électriques. Ainsi, par définition de capacité, la charge sur la plaque est proportionnelle à la tension entre les plaques ( q=CU). Les valeurs de capacité typiques vont des picofarads à des milliers de microfarads. Cependant, il existe des condensateurs (ionistors) d'une capacité allant jusqu'à des dizaines de farads.

Capacité d'un condensateur plat, composé de deux plaques métalliques parallèles d'une surface S chacun situé à distance ré les uns des autres, dans le système SI est exprimé par la formule : , où - la constante diélectrique du milieu remplissant l'espace entre les plaques (dans le vide elle est égale à l'unité) est la constante électrique numériquement égale à 8,854187817 10 −12 F/m. Cette formule n'est valable que si ré beaucoup plus petit que les dimensions linéaires des plaques.

Pour obtenir de grandes capacités, les condensateurs sont connectés en parallèle. Dans ce cas, la tension entre les plaques de tous les condensateurs est la même. Capacité totale de la batterie parallèle condensateurs connectés est égal à la somme des capacités de tous les condensateurs inclus dans la batterie.

Si tous les condensateurs connectés en parallèle ont la même distance entre les plaques et les propriétés du diélectrique, ces condensateurs peuvent être représentés comme un seul grand condensateur, divisé en fragments d'une zone plus petite.

Lorsque les condensateurs sont connectés en série, les charges de tous les condensateurs sont les mêmes, car elles sont fournies par la source d'alimentation uniquement aux électrodes externes, et sur les électrodes internes, elles ne sont obtenues qu'en raison de la séparation des charges qui se neutralisaient auparavant . Capacité totale de la batterie successivement condensateurs connectés est

Cette capacité est toujours inférieure à la capacité minimale du condensateur inclus dans la batterie. Cependant, lorsqu'il est connecté en série, la possibilité de claquage des condensateurs est réduite, puisque chaque condensateur ne représente qu'une partie de la différence de potentiel de la source de tension.

Si la surface des plaques de tous les condensateurs connectés en série est la même, ces condensateurs peuvent être représentés comme un seul grand condensateur, entre les plaques duquel se trouve un empilement de plaques diélectriques de tous les condensateurs qui le composent.

Capacité spécifique Les condensateurs sont également caractérisés par une capacité spécifique - le rapport de la capacité au volume (ou masse) du diélectrique. La valeur maximale de la capacité spécifique est atteinte à l'épaisseur minimale du diélectrique, cependant, sa tension de claquage diminue.

Densité d'énergie La densité d'énergie d'un condensateur électrolytique dépend de la conception. La densité maximale est atteinte dans les gros condensateurs, où la masse du boîtier est petite par rapport à la masse des plaques et de l'électrolyte. Par exemple, pour un condensateur EPCOS B4345 avec une capacité de 12 000 uF, une tension maximale admissible de 450 V et une masse de 1,9 kg, la densité d'énergie à tension maximale est de 639 J/kg ou 845 J/l. Ce paramètre est particulièrement important lors de l'utilisation d'un condensateur comme dispositif de stockage d'énergie, suivi de sa libération instantanée, par exemple dans un pistolet Gauss.

Un condensateur (condensateur, condensateur) est une petite "batterie" qui se charge rapidement lorsqu'il y a une tension autour d'elle et se décharge rapidement lorsqu'il n'y a pas assez de tension pour maintenir la charge.

La principale caractéristique d'un condensateur est sa capacité. Il est marqué du symbole C, son unité est Farad. Plus la capacité est grande, plus le condensateur peut supporter de charge à une tension donnée. Aussi que Suite capacité, la moins vitesse de charge et de décharge.

Les valeurs typiques utilisées en microélectronique vont de dizaines de picofarads (pF, pF = 0,000000000001 F) à des dizaines de microfarads (μF, μF = 0,000001). Les types de condensateurs les plus courants sont les condensateurs céramiques et électrolytiques. Les céramiques sont plus petites et ont généralement une capacité allant jusqu'à 1 microfarad ; ils ne se soucient pas de savoir lequel des contacts sera connecté au plus et lequel - au moins. Les condensateurs électrolytiques ont des capacités à partir de 100 pF et ils sont polaires : un contact spécifique doit être relié au plus. La jambe correspondant au plus est allongée.

Le condensateur est constitué de deux plaques séparées par une couche diélectrique. Les plaques accumulent la charge : l'une est positive, l'autre est négative ; Cela crée des tensions à l'intérieur. Le diélectrique isolant empêche la tension interne de se transformer en courant interne, ce qui égaliserait les plaques.

Charge et décharge

Considérez ce schéma:

Lorsque l'interrupteur est en position 1, une tension est créée sur le condensateur - il est chargé. Charge Q sur la plaque à un certain moment est calculé par la formule :

C- capacité, e- exposant (constante ≈ 2,71828), t- temps écoulé depuis le début de la charge. La charge sur la deuxième plaque est toujours exactement la même en valeur, mais avec le signe opposé. Si la résistance R enlevé, il ne reste qu'une petite résistance des fils (elle deviendra la valeur R) et la charge sera très rapide.

Après avoir représenté la fonction sur le graphique, nous obtenons l'image suivante :

Comme vous pouvez le voir, la charge ne croît pas de manière uniforme, mais inversement exponentielle. Cela est dû au fait qu'à mesure que la charge s'accumule, elle crée de plus en plus de tension inverse. Vc qui « résistent » V dans.

Tout se termine par Vc devient de valeur égale V dans et le courant cesse de circuler. À ce stade, on dit que le condensateur a atteint son point de saturation (équilibre). La charge atteint alors son maximum.

En nous souvenant de la loi d'Ohm, nous pouvons décrire la dépendance de l'intensité du courant dans notre circuit lors de la charge d'un condensateur.

Maintenant que le système est en équilibre, mettez l'interrupteur en position 2.

Sur les plaques du condensateur, des charges de signes opposés, elles créent une tension - un courant apparaît à travers la charge (Load). Le courant circulera dans le sens opposé par rapport au sens de l'alimentation. La décharge se fera également en sens inverse : dans un premier temps, la charge sera perdue rapidement, puis, avec une baisse de la tension créée par celle-ci, elle sera de plus en plus lente. Si pour Q0 dénotons la charge qui était initialement sur le condensateur, alors :

Ces valeurs sur le graphique ressemblent à ceci:

Encore une fois, après un certain temps, le système s'arrêtera : toute la charge sera perdue, la tension disparaîtra, le courant cessera de circuler.

Si vous utilisez à nouveau l'interrupteur, tout commencera en cercle. Ainsi le condensateur ne fait qu'ouvrir le circuit lorsque la tension est constante ; et "fonctionne" lorsque la tension change considérablement. C'est sa propriété et elle détermine quand et comment elle est appliquée dans la pratique.

Application en pratique

Parmi les plus courants en microélectronique, on trouve les modèles suivants :

Condensateur de réserve (bouchon de dérivation) - pour réduire l'ondulation de la tension d'alimentation

Condensateur de filtre (bouchon de filtre) - pour séparer les composants constants et changeants de la tension, pour mettre en évidence le signal

Condensateur de secours

De nombreux circuits sont conçus pour recevoir une alimentation constante et stable. Par exemple, 5 V. Ils sont alimentés par une source d'alimentation. Mais les systèmes idéaux n'existent pas, et en cas de changement brutal de la consommation de courant d'un appareil, par exemple lorsqu'un composant est allumé, l'alimentation n'a pas le temps de "répondre" instantanément et à court terme une chute de tension se produit. De plus, dans les cas où le fil de l'alimentation au circuit est suffisamment long, il commence à fonctionner comme une antenne et introduit également un bruit indésirable dans le niveau de tension.

En règle générale, l'écart par rapport à la tension idéale ne dépasse pas un millième de volt, et ce phénomène est absolument insignifiant lorsqu'il s'agit d'alimenter, par exemple, des LED ou un moteur électrique. Mais dans les circuits logiques où la commutation de zéro logique et de logique un se produit en fonction des changements de petites tensions, le bruit de puissance peut être confondu avec un signal, ce qui entraînera une commutation incorrecte qui, selon le principe des dominos, mettra le système dans un état imprévisible. Etat.

Pour éviter de telles pannes, un condensateur de réserve est placé directement devant le circuit.

Lorsque la tension est pleine, le condensateur se charge jusqu'à saturation et devient une charge de réserve. Dès que le niveau de tension sur la ligne baisse, le condensateur de réserve agit comme une batterie rapide, abandonnant la charge précédemment accumulée pour combler le vide jusqu'à ce que la situation revienne à la normale. Une telle assistance à la source d'alimentation principale se produit un grand nombre de fois par seconde.

Si vous pensez d'un point de vue différent : le condensateur sépare la composante alternative de la tension continue et la traverse elle-même, la fait passer de la ligne électrique à la terre. C'est pourquoi le condensateur de secours est aussi appelé "condensateur de dérivation".

En conséquence, la tension lissée ressemble à ceci :

Les condensateurs typiques utilisés à cette fin sont des condensateurs céramiques de 10 ou 100 nF. Les grands électrolytiques sont mal adaptés à ce rôle, car. ils sont plus lents et ne pourront pas libérer rapidement leur charge dans ces conditions, où le bruit a une fréquence élevée.

Dans un appareil, des condensateurs de réserve peuvent être présents à plusieurs endroits : devant chaque circuit, qui est une unité indépendante. Ainsi, par exemple, l'Arduino dispose déjà de condensateurs de secours qui assurent un fonctionnement stable du processeur, mais avant d'alimenter l'écran LCD qui lui est connecté, vous devez installer les vôtres.

condensateur de filtrage

Le condensateur de filtrage est utilisé pour capter le signal du capteur, qui le transmet sous la forme d'une tension variable. Des exemples de tels capteurs sont un microphone ou une antenne Wi-Fi active.

Considérez le schéma de connexion d'un microphone à électret. Le microphone à électret est le plus répandu et le plus répandu : c'est celui-ci qui est utilisé dans téléphones portables, dans les accessoires informatiques, les systèmes de sonorisation.

Le microphone nécessite une alimentation pour fonctionner. Dans un état de silence, sa résistance est grande et s'élève à des dizaines de kiloohms. Lorsqu'il est affecté par le son, la grille du transistor à effet de champ intégré à l'intérieur s'ouvre et le microphone perd sa résistance interne. La perte et la restauration de la résistance se produisent plusieurs fois par seconde et correspondent à la phase de l'onde sonore.

A la sortie, on ne s'intéresse à la tension qu'aux moments où il y a du son. S'il n'y avait pas de condensateur C, la sortie serait toujours affectée en plus par pression constante la nutrition. C bloque cette composante continue et n'autorise que les déviations qui correspondent au son.

Le son audible qui nous intéresse se situe dans la gamme des basses fréquences : 20 Hz - 20 kHz. Afin d'isoler le signal sonore de la tension, et non du bruit de puissance à haute fréquence, comme C un condensateur électrolytique lent d'une valeur nominale de 10 microfarads est utilisé. Si un condensateur rapide, disons 10 nF, était utilisé, des signaux non audio passeraient par la sortie.

Notez que la sortie est fournie sous une tension négative. C'est-à-dire que lorsque la sortie est connectée à la terre, le courant passera de la terre à la sortie. Les valeurs de tension de crête dans le cas d'un microphone sont des dizaines de millivolts. Pour inverser la tension et augmenter sa valeur, la sortie Sortie V généralement connecté à un amplificateur opérationnel.

Connexion des condensateurs

Par rapport aux résistances de connexion, le calcul de la valeur finale des condensateurs est inversé.

À connexion parallèle la capacité totale se résume :

Lorsqu'il est connecté en série, la capacité totale est calculée par la formule :

S'il n'y a que deux condensateurs, alors avec une connexion série :

Dans le cas particulier de deux condensateurs identiques, la capacité totale connexion sérieégal à la moitié de la capacité de chacun.

Caractéristiques limites

La documentation de chaque condensateur indique le maximum tension admissible. Son excès peut entraîner une rupture du diélectrique et l'explosion du condensateur. Pour les condensateurs électrolytiques, la polarité doit être respectée. Sinon, soit l'électrolyte fuira, soit il y aura encore une explosion.

Le condensateur est constitué de deux plaques séparées par une couche diélectrique. Si une tension constante est appliquée aux plaques, alors une plaque sera chargée positivement, l'autre négativement. Une fois le condensateur déconnecté, les charges sur les plaques resteront, ce qui permet d'utiliser cet appareil comme dispositif de stockage d'énergie électrique. La quantité d'énergie accumulée (capacité) dépend de la surface des plaques, de leur matériau, de leurs propriétés et du type de diélectrique posé entre les plaques. L'unité de base de la capacité est le farad (F). Il s'agit d'une valeur assez élevée ; en pratique, des fractions de farad sont généralement utilisées - microfarad (μF), nanofarad (nF), picofarad (pF).

1F = 1000000uF ;
1uF = 1000nF ;
1nF = 1000pF.

Le deuxième paramètre de tout condensateur, qui est très important, est la tension nominale (de travail) du condensateur. C'est la tension fournie aux plaques, qui ne doit pas être dépassée, sinon le condensateur tombera en panne. La tension en volts et la capacité sont souvent indiquées sur le corps du condensateur lui-même.

Le paramètre suivant n'est pas inhérent à tous les types de condensateurs - la polarité. Si le condensateur est polaire, seule une tension constante peut être appliquée à ses bornes et le "+" de la source est sur la plaque positive, "-" sur le négatif. La polarité est également indiquée sur le boîtier, le plus souvent en marquant une sortie (soit "+" ou "-").

C'est ainsi que la polarité est indiquée sur les condensateurs smd

La bande de "moins" est située en face de la sortie "-"

Et sur les condensateurs domestiques, le signe plus peut se tenir directement sur le boîtier (sur le côté ou à l'extrémité)

Ce type de "moins" est toujours sur le corps

Si le condensateur est non polaire, il peut fonctionner dans les circuits AC et DC, et dans le second cas, la polarité de la tension n'a pas besoin d'être surveillée.

Sur le schémas électriques les condensateurs sont désignés comme suit :

Ici, à gauche, un condensateur non polaire, et les deuxième et troisième désignations correspondent à un condensateur polaire, et dans la troisième figure, le signe «+» peut être absent.

Et à titre d'exemple :

Les condensateurs dans les schémas sont désignés par le symbole C, donc le condensateur C1 est non polaire avec une capacité de 100 nanofarads, C2 est polaire, avec une capacité de 30 microfarads pour une tension nominale de 15 V.

Important! Vous pouvez remplacer le condensateur par n'importe quelle capacité appropriée et le type approprié, mais avec une tension NON INFÉRIEURE à celle indiquée sur le schéma. Au-dessus s'il vous plaît.

Condensateurs fixes

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