Mikä on vakiovaraus?

1. Määritelmä

Mitä yleensä kutsutaan "pysyväksi kondensaattoriksi" on todennäköisesti suosittu termi. Tarkasti ottaen se voi viitata kiinteään kondensaattoriin. Kiinteä kondensaattori on tyyppi kondensaattoria, jolla on vakioarvoinen kapasitanssi. Piirissä sen kapasitanssi ei muutu normaalien jännite- tai virta-vaikutusten tai muiden yleisten ulkoisten olosuhteiden vuoksi. Sen pääasialliset toiminnallisuudet sisältävät sähköenergian varastoinnin, suodattamisen, kytkentämisen ja ohituskytkennän.

2. Rakenne ja periaate

Rakenne

Otetaan esimerkkinä yleinen keramiikkakondensaattori. Se koostuu pääasiassa keramiikkadielektrikistä, elektrodeista ja pakkausmateriaaleista. Keramiikkadielektriikki on avainosa, joka määrää kapasitanssiarvon ja muut ominaisuudet. Elektrodit on yleensä tehty metallimateriaaleista (kuten hopea, palladium jne.) ja niitä käytetään varauksien vetämiseen. Pakkausmateriaalit suojavat sisäistä rakennetta.

Periaate

Kondensaattorit toimivat sähkökenttään sähköenergian varastointiperiaatteella. Kun kondensaattorin kahdelle polulle kyetään jännitteeseen, varaudet kertyvät kahdelle polulle, muodostaen sähkökentän. Sähkökentän energia tallennetaan kondensaattoriin sähköenergiana. Kiinteälle kondensaattorille sen kapasitanssin suuruus riippuu pääasiassa kahden levyn pinta-alasta, levysten välistä etäisyyttä ja välillä olevan dielektrikon dielektristä vakion arvosta. Kaavan c=εs/d (missä C on kapasitanssi, ε on dielektrinen vakio, S on levyn pinta-ala ja d on levysten välinen etäisyys) mukaan kiinteässä kondensaattorissa nämä parametrit ovat valmistuksen jälkeen melko vakioksi, joten kapasitanssiarvo pysyy vakiona.

3. Luokittelu ja soveltaminen

Luokittelu

• Keramiikkakondensaattorit: Ne ovat pienikokoisia, hyvää korkeaa taajuutta tukevia ja suhteellisen stabiileja. Ne on jaettu luokkiin I (lämpötilakompensoitu), II (korkea permittiivisyys) ja III (puolijohtomuus). Luokan I keramiikkakondensaattoreita käytetään usein korkean taajuuden heijastuspiireihin, tarkkuuslaitteisiin ja muuhun käyttöön, jossa vaaditaan erityisen korkeaa kapasitanssin vakautta. Luokan II keramiikkakondensaattorit sopivat ohitus- ja suodatuspiireihin.

• Elektrolitikkondensaattorit: Ne on jaettu alumiini-elektrolitikkondensaattoreihin ja tantalium-elektrolitikkondensaattoreihin. Alumiini-elektrolitikkondensaattorilla on suuri kapasitanssi, mutta suhteellisen suuri vuotovirta. Niitä käytetään pääasiassa matalan taajuuden suodatus- ja virran tasauspiireihin. Tantalium-elektrolitikkondensaattorit toimivat paremmin kuin alumiini-elektrolitikkondensaattorit ja ne ovat laajalti käytössä virran piireissä, signaalien kytkennässä ja muissa käytössä, joissa vaaditaan korkeampia standardeja.

• Filmikondensaattorit: Niihin kuuluvat polyesterifilmikondensaattorit, polypropyleenifilmikondensaattorit jne. Polyesterifilmikondensaattorit käytetään yleensä tavallisten sähkölaitteiden jännite- ja matalan taajuuden vaihtovirtapiireihin. Polypropyleenifilmikondensaattorit, jotka tarjoavat edut pienellä hukkuvirtana ja hyvällä eristyskyvyllä, ovat laajalti käytössä korkean taajuuden ja korkean jännitteen piireissä.

Soveltaminen

• Virran piirit: Virtalähteiden suodatus- ja suodatuspiireissä elektrolitikkondensaattoreita käytetään virtalähteen jännitteen tasaamiseen ja suodattamaan suodatuksen jälkeiset rippeet. Esimerkiksi tietokoneen virtalähteessä suuret elektrolitikkondensaattorit voivat tehokkaasti vähentää virtalähteen jännitteen heilahteluja ja tarjota vakaita virtaa tietokoneen eri komponenteille.

• Kytkentäpiirit: Äänenvoimistuspiireissä kondensaattoreita käytetään äänisignaalien kytkemiseen. Esimerkiksi kahden äänivoimistustason välillä kondensaattori kytketään edellisen vahvistintasoon ja seuraavan vahvistintason syöttöön. Samalla se estää jännitesignaalin ja sallii vain vaihtovirtäisen äänisignaalin kulkea, mikä mahdollistaa äänisignaalin tehokkaan siirtämisen ja vahvistamisen.

• Heijastuspiirit: Radiomääräysten lähetyksen ja vastaanoton heijastuspiireissä kiinteitä kondensaattoreita, kuten keramiikkakondensaattoreita tai filmikondensaattoreita, yhdessä induktiivisilla komponentteilla muodostetaan heijastuspiiri, joka tuottaa vakaita korkeataajuuden heijastussignaaleja. Esimerkiksi radiomääräyksen paikallisheijastuspiirissä kiinteä kondensaattori ja induktiivinen komponentti yhteistyössä määrittelevät heijastustaidon, mikä mahdollistaa radiomääräyksen vastaanottamisen tietyllä taajuudella.