Was ist eine feste Kapazität

1. Definition

Was allgemein als "Dauerkondensator" bezeichnet wird, ist wahrscheinlich ein weit verbreiteter Begriff. Streng genommen könnte es sich um einen Festkondensator handeln. Ein Festkondensator ist eine Art von Kondensator mit einem konstanten Kapazitätswert. In einem Schaltkreis ändert sich seine Kapazität nicht aufgrund normaler Spannungs- oder Stromänderungen oder anderer üblicher äußerer Bedingungen. Seine Hauptfunktionen umfassen die Speicherung von elektrischer Energie, Filterung, Kopplung und Umgehung.

2. Struktur und Prinzip

Struktur

Nehmen wir den gängigen Keramikkondensator als Beispiel. Er besteht hauptsächlich aus einem keramischen Dielektrikum, Elektroden und Verpackungsmaterialien. Das keramische Dielektrikum ist der entscheidende Teil, der den Kapazitätswert und andere Eigenschaften bestimmt. Die Elektroden bestehen in der Regel aus Metallmaterialien (wie Silber, Palladium usw.) und werden verwendet, um Ladungen abzuleiten. Die Verpackungsmaterialien schützen die interne Struktur.

Prinzip

Kondensatoren arbeiten nach dem Prinzip, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Wenn eine Spannung an den beiden Polen eines Kondensators angelegt wird, sammeln sich Ladungen an den beiden Polen an und bilden ein elektrisches Feld. Die Energie des elektrischen Feldes wird im Kondensator in Form von elektrischer Energie gespeichert. Für einen Festkondensator hängt die Größe seiner Kapazität hauptsächlich von der Fläche der beiden Platten, dem Abstand zwischen den Platten und der Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen den Platten ab. Laut der Formel c=εs/d (wo C die Kapazität, ε die Dielektrizitätskonstante, S die Plattenfläche und d der Plattenabstand sind), sind diese Parameter bei einem Festkondensator nach der Herstellung im Wesentlichen fest, so dass der Kapazitätswert konstant bleibt.

3. Klassifizierung und Anwendung

Klassifizierung

• Keramikkondensatoren: Sie haben die Eigenschaften einer kleinen Größe, guter Hochfrequenzleistung und relativ hoher Stabilität. Sie werden in Klasse I (temperaturkompensierte Typen), Klasse II (hochdielektrische Typen) und Klasse III (halbleiterartige Typen) unterteilt. Keramikkondensatoren der Klasse I werden oft in Hochfrequenzoszillatorschaltungen, präzisen Instrumenten und anderen Anwendungen mit extrem hohen Anforderungen an die Kapazitätsstabilität verwendet. Keramikkondensatoren der Klasse II eignen sich für Umgehungs- und Filterschaltungen und andere allgemeine Schaltungen.

• Elektrolytkondensatoren: Sie werden in Aluminium-Elektrolytkondensatoren und Tantal-Elektrolytkondensatoren unterteilt. Aluminium-Elektrolytkondensatoren haben eine große Kapazität, aber einen relativ großen Leckstrom. Sie werden hauptsächlich in Niederfrequenzfilterschaltungen, Gleichrichterschaltungen und anderen Schaltungen verwendet. Tantal-Elektrolytkondensatoren leisten bessere Ergebnisse als Aluminium-Elektrolytkondensatoren und finden weite Verwendung in Versorgungsschaltungen, Signalkopplungen und anderen Anwendungen mit höheren Anforderungen.

• Filmkondensatoren: Dazu gehören Polyesterfilmkondensatoren, Polypropylenfilmkondensatoren usw. Polyesterfilmkondensatoren werden oft in Gleichstrom- und Niederfrequenzwechselstromschaltungen allgemeiner elektronischer Geräte verwendet. Polypropylenfilmkondensatoren, die durch ihre Vorteile wie geringe Verluste und gute Isolierleistung gekennzeichnet sind, finden weite Verwendung in Hochfrequenz- und Hochspannungsschaltungen.

Anwendung

• Versorgungsschaltungen: In Rektifier- und Filterschaltungen von Netzteilen werden Elektrolytkondensatoren verwendet, um die Gleichspannungsausgabe zu glätten und die Rippeln nach der Rektifizierung zu filtern. Zum Beispiel in einem Computer-Netzteil können großkapazitive Elektrolytkondensatoren die Spannungsschwankungen der Netzteil-Ausgabe effektiv reduzieren und eine stabile Energiequelle für die verschiedenen Komponenten des Computers bereitstellen.

• Kopplungsschaltungen: In Audioverstärkerschaltungen werden Kondensatoren verwendet, um Audiosignale zu koppeln. Zum Beispiel wird in zweistufigen Audioverstärkerschaltungen ein Kondensator verwendet, um das Ausgangssignal der vorherigen Verstärkerstufe mit dem Eingang der nächsten Verstärkerstufe zu koppeln. Gleichzeitig blockiert er das Gleichstromsignal und lässt nur das Wechselstromaudiosignal passieren, wodurch eine effektive Übertragung und Verstärkung des Audiosignals ermöglicht wird.

• Oszillator-Schaltungen: In Oszillator-Schaltungen von Funkübertragungs- und -empfangsgeräten bilden feste Kondensatoren wie Keramikkondensatoren oder Filmkondensatoren zusammen mit Spulen und anderen Bauteilen eine Oszillator-Schleife, um ein stabiles Hochfrequenz-Oszillator-Signal zu erzeugen. Zum Beispiel in der lokalen Oszillator-Schaltung eines Radios bestimmen der feste Kondensator und die Spule die Oszillator-Frequenz, wodurch das Radio Sendesignale einer bestimmten Frequenz empfangen kann.