Hvad er en fast kapacitans?

1. Definition

Det, der ofte omtales som en "permanent kondensator", er sandsynligvis et populært udtryk. Strikt taget kan det referere til en fast kondensator. En fast kondensator er en type kondensator med en konstant kapacitetsværdi. I en kredsløb vil dets kapacitet ikke ændre sig på grund af normale spændings- og strømvariasjoner eller andre almindelige eksterne forhold. Dens hovedfunktioner inkluderer lagring af elektrisk energi, filtrering, kobling og omgåelse.

2. Struktur og princip

Struktur

Tag den almindelige keramiske kondensator som eksempel. Den består hovedsageligt af en keramisk dielektrikum, elektroder og emballagematerialer. Det keramiske dielektrikum er den vigtigste del, der bestemmer kapacitetsværdien og andre egenskaber. Elektroderne er normalt lavet af metalmaterialer (som sølv, palladium osv.) og bruges til at trække ladninger ud. Emballagematerialerne har til formål at beskytte den interne struktur.

Princip

Kondensatorer fungerer baseret på princippet om lagring af elektrisk energi i et elektrisk felt. Når der anvendes spænding over de to poler af en kondensator, vil ladninger akkumulere på de to poler, hvilket danner et elektrisk felt. Energien i det elektriske felt er lagret i kondensatoreren i form af elektrisk energi. For en fast kondensator afhænger størrelsen af dens kapacitet hovedsageligt af pladernes areal, afstanden mellem pladerne og dielektrikums konstanten mellem pladerne. Ifølge formlen c=εs/d (hvor C er kapaciteten, ε er dielektrisk konstant, S er pladeareal, og d er pladeafstand), er disse parametre i en fast kondensator i hovedsagen faste efter produktion, så kapacitetsværdien forbliver konstant.

3. Klassifikation og anvendelse

Klassifikation

• Keramiske kondensatorer: De har karakteristika som lille størrelse, god højfrekvensydeevne og relativt høj stabilitet. De er inddelt i klasse I (temperaturkompenseret type), klasse II (høj permittivitetstype) og klasse III (halvledertype). Klasse I keramiske kondensatorer bruges ofte i højfrekvensoscillationskredsløb, præcisioninstrumenter og andre lejligheder, hvor der er ekstremt høje krav til kapacitetsstabilitet. Klasse II keramiske kondensatorer er egnet til omgåelse, filtrering og andre almindelige kredsløb.

• Elektrolytkondensatorer: De er inddelt i aluminiumselektrolytkondensatorer og tantal-elektrolytkondensatorer. Aluminiumselektrolytkondensatorer har en stor kapacitet, men en relativt stor lækstrøm. De anvendes hovedsageligt i lavfrekvensfiltrering, strømforsyningsudjævnelse og andre kredsløb. Tantal-elektrolytkondensatorer yder bedre end aluminiumselektrolytkondensatorer og anvendes bredt i strømforsyningskredsløb, signal-kobling og andre lejligheder med højere krav.

• Filmkondensatorer: De inkluderer polyesterfilmkondensatorer, polypropylenfilmkondensatorer osv. Polyesterfilmkondensatorer bruges ofte i DC- og lavfrekvens AC-kredsløb i almindelige elektroniske enheder. Polypropylenfilmkondensatorer, med deres fordele af lav tab og god isolerende egenskab, anvendes bredt i højfrekvens- og højspændingskredsløb.

Anvendelse

• Strømforsyningskredsløb: I rektifierings- og filtreringskredsløb i strømforsyninger bruges elektrolytkondensatorer til at udjævne DC-udgangsspændingen og filtrere bølgningerne efter rektificering. For eksempel i en computerstrømforsyning kan store elektrolytkondensatorer effektivt reducere spændingsfluktuationerne i strømforsyningen og give en stabil strømforsyning til de forskellige komponenter i computeren.

• Koblingskredsløb: I lydforstærkerkredsløb bruges kondensatorer til at koble lydsignaler. For eksempel mellem to steg i en lydforstærker bruges en kondensator til at koble outputsignalet fra den foregående forstærkersteg til inputtet for den næste forstærkersteg. Samtidig blokerer den DC-signal og tillader kun AC-lydsignal at passere, hvilket gør det muligt at effektivt overføre og forstærke lydsignalet.

• Oscillationskredsløb: I oscillationskredsløb i radioudsendelses- og modtagelsesanlæg, dannes et oscillationsloop af faste kondensatorer som keramiske kondensatorer eller filmkondensatorer sammen med induktorer og andre komponenter, for at generere et stabil højfrekvent oscillationsignal. For eksempel i lokaloscillatorkredsløbet i en radio samarbejder den faste kondensator og induktoren om at bestemme oscillationsfrekvensen, hvilket gør det muligt for radioen at modtage udsendelser på en specifik frekvens.