¿Qué es una capacitancia fija?

1. Definición

Lo que comúnmente se conoce como "capacitor permanente" es probablemente un término popular. Estrictamente hablando, puede referirse a un capacitor fijo. Un capacitor fijo es un tipo de capacitor con un valor de capacitancia constante. En un circuito, su capacitancia no cambiará debido a variaciones normales de voltaje, corriente u otras condiciones externas comunes. Sus principales funciones incluyen almacenar energía eléctrica, filtrado, acoplamiento y derivación.

2. Estructura y Principio

Estructura

Tomemos como ejemplo el capacitor cerámico común. Principalmente consiste en un dieléctrico cerámico, electrodos y materiales de empaque. El dieléctrico cerámico es la parte clave que determina el valor de capacitancia y otras propiedades. Los electrodos generalmente están hechos de materiales metálicos (como plata, paladio, etc.) y se utilizan para extraer las cargas. Los materiales de empaque juegan un papel en la protección de la estructura interna.

Principio

Los capacitores funcionan basándose en el principio de almacenar energía eléctrica en un campo eléctrico. Cuando se aplica un voltaje a través de los dos polos de un capacitor, las cargas se acumularán en los dos polos, formando un campo eléctrico. La energía del campo eléctrico se almacena en el capacitor en forma de energía eléctrica. Para un capacitor fijo, la magnitud de su capacitancia depende principalmente del área de las dos placas, la distancia entre las placas y la constante dieléctrica del medio entre las placas. Según la fórmula c=εs/d (donde C es la capacitancia, ε es la constante dieléctrica, S es el área de la placa y d es la separación de la placa), en un capacitor fijo, estos parámetros son básicamente fijos después de la fabricación, por lo que el valor de capacitancia permanece constante.

3. Clasificación y Aplicación

Clasificación

• Capacitores Cerámicos: Tienen las características de ser de pequeño tamaño, buen rendimiento en alta frecuencia y relativamente alta estabilidad. Se dividen en Clase I (tipo compensado por temperatura), Clase II (tipo de alta permitividad) y Clase III (tipo semiconductor). Los capacitores cerámicos de Clase I se utilizan a menudo en circuitos de oscilación de alta frecuencia, instrumentos de precisión y otras ocasiones con requisitos extremadamente altos de estabilidad de capacitancia. Los capacitores cerámicos de Clase II son adecuados para derivación, filtrado y otros circuitos generales.

• Capacitores Electrolíticos: Se dividen en capacitores electrolíticos de aluminio y capacitores electrolíticos de tantalio. Los capacitores electrolíticos de aluminio tienen una gran capacitancia pero una corriente de fuga relativamente grande. Se utilizan principalmente en circuitos de filtrado de baja frecuencia, suavizado de fuente de alimentación y otros. Los capacitores electrolíticos de tantalio tienen un mejor rendimiento que los de aluminio y se utilizan ampliamente en circuitos de fuente de alimentación, acoplamiento de señales y otras ocasiones con requisitos más altos.

• Capacitores de Película: Incluyen capacitores de película de poliéster, capacitores de película de polipropileno, etc. Los capacitores de película de poliéster se utilizan a menudo en circuitos de corriente continua y de corriente alterna de baja frecuencia de dispositivos electrónicos generales. Los capacitores de película de polipropileno, con sus ventajas de baja pérdida y buen rendimiento de aislamiento, se utilizan ampliamente en circuitos de alta frecuencia y circuitos de alta tensión.

Aplicación

• Circuitos de Fuente de Alimentación: En los circuitos rectificadores y filtros de las fuentes de alimentación, se utilizan capacitores electrolíticos para suavizar la tensión de salida en corriente continua y filtrar las ondulaciones después de la rectificación. Por ejemplo, en una fuente de alimentación de computadora, los capacitores electrolíticos de gran capacidad pueden reducir eficazmente las fluctuaciones de tensión de la salida de la fuente de alimentación y proporcionar una fuente de alimentación estable para los diversos componentes de la computadora.

• Circuitos de Acoplamiento: En los circuitos de amplificación de audio, se utilizan capacitores para acoplar señales de audio. Por ejemplo, entre dos etapas de amplificación de audio, se utiliza un capacitor para acoplar la señal de salida de la etapa de amplificación anterior a la entrada de la siguiente etapa de amplificación. Al mismo tiempo, bloquea la señal de corriente continua y solo permite el paso de la señal de audio de corriente alterna, lo que permite la transmisión y amplificación efectiva de la señal de audio.

• Circuitos de Oscilación: En los circuitos de oscilación de dispositivos de transmisión y recepción de radio, los capacitores fijos, como los capacitores cerámicos o de película, junto con inductancias y otros componentes, forman un bucle de oscilación para generar una señal de oscilación de alta frecuencia estable. Por ejemplo, en el circuito de oscilador local de una radio, el capacitor fijo y la inductancia cooperan para determinar la frecuencia de oscilación, permitiendo que la radio reciba señales de radiodifusión de una frecuencia específica.