Co je to pevná kapacitance?

1. Definice

To, co se obvykle označuje jako "trvalý kondenzátor", je pravděpodobně běžný termín. Přesně řečeno, může jít o pevný kondenzátor. Pevný kondenzátor je typ kondenzátoru s konstantní kapacitou. V obvodu se jeho kapacita nezmění v důsledku běžných změn napětí, proudu nebo jiných obvyklých vnějších podmínek. Jeho hlavní funkce zahrnují ukládání elektrické energie, filtraci, spojování a obejchávání.

2. Struktura a princip

Struktura

Uveďme si běžný keramický kondenzátor jako příklad. Tvoří ho hlavně keramický dielektrik, elektrody a balicí materiály. Keramický dielektrik je klíčovou částí, která určuje hodnotu kapacity a další vlastnosti. Elektrody jsou obvykle vyrobeny z kovových materiálů (např. stříbro, palladium atd.) a slouží k odvádění nábojů. Balicí materiály chrání vnitřní strukturu.

Princip

Kondenzátory pracují na principu ukládání elektrické energie v elektrickém poli. Když se na oba póly kondenzátoru aplikuje napětí, náboje se akumulují na těchto pólích, což vytváří elektrické pole. Energie tohoto pole je uložena v kondenzátoru ve formě elektrické energie. U pevného kondenzátoru závisí velikost jeho kapacity hlavně na ploše dvou desek, vzdálenosti mezi deskami a permitivitě prostředí mezi deskami. Podle vzorce c=εs/d (kde C je kapacita, ε je permitivita, S je plocha desky a d je vzdálenost mezi deskami) jsou tyto parametry v pevném kondenzátoru po výrobě prakticky fixní, takže hodnota kapacity zůstává konstantní.

3. Klasifikace a použití

Klasifikace

• Keramické kondenzátory: Mají charakteristiky malé velikosti, dobré vysokofrekvenční výkonnosti a relativně vysoké stability. Dělí se na třídu I (teplotně kompenzované), třídu II (vysokopermitivitní) a třídu III (polovodičové). Kondenzátory třídy I se často používají v obvodech s vysokofrekvenčními oscilátory, přesnými přístroji a jiných případech s extrémně vysokými požadavky na stabilitu kapacity. Kondenzátory třídy II jsou vhodné pro obejchávání, filtraci a jiné běžné obvody.

• Elektrolitické kondenzátory: Dělí se na hliníkové elektrolitické kondenzátory a tantálové elektrolitické kondenzátory. Hliníkové elektrolitické kondenzátory mají velkou kapacitu, ale také relativně vysoký únikový proud. Používají se hlavně v obvodech s nízkofrekvenční filtrací, hladěním napájecího napětí a podobně. Tantálové elektrolitické kondenzátory mají lepší vlastnosti než hliníkové elektrolitické kondenzátory a široce se používají v napájecích obvodech, signálním spojování a jiných případech s vyššími požadavky.

• Filmové kondenzátory: Zahrnují polyesterové filmové kondenzátory, polypropylenové filmové kondenzátory atd. Polyesterové filmové kondenzátory se často používají v DC a nízkofrekvenčních AC obvodech běžných elektronických zařízení. Polypropylenové filmové kondenzátory, s jejich výhodami nízkých ztrát a dobrých izolačních vlastností, se široce používají v vysokofrekvenčních a vysokonapěťových obvodech.

Použití

• Napájecí obvody: V obvodech s napájecími zdroji, rectifikačních a filtračních obvodech, se elektrolitické kondenzátory používají k hladění DC výstupního napětí a k odstranění ripple po rectifikaci. Například v napájecím zdroji počítače mohou velkokapacitní elektrolitické kondenzátory efektivně snížit kolísání výstupního napětí a poskytnout stabilní zdroj energie pro různé součásti počítače.

• Spojovací obvody: V audio zesilovačích se kondenzátory používají k spojení audiosignálů. Například mezi dvěma stupni audio zesilovače se kondenzátor používá k spojení výstupního signálu předchozího stupně s vstupem následujícího stupně. Zároveň blokuje DC signál a umožňuje projít pouze AC audiosignál, což umožňuje efektivní přenos a zesílení audiosignálu.

• Oscilační obvody: V oscilačních obvodech rádiových vysílačů a přijímačů se pevné kondenzátory, jako jsou keramické kondenzátory nebo filmové kondenzátory, spolu s cívkami a dalšími komponenty, tvoří oscilační smyčku k generování stabilního vysokofrekvenčního oscilačního signálu. Například v lokálním oscilačním obvodu rádia určují pevný kondenzátor a cívka frekvenci oscilace, což umožňuje rádiu přijímat vysílací signály specifické frekvence.