Что такое фиксированная емкость?

1. Определение

То, что обычно называют "постоянным конденсатором", вероятно, является популярным термином. Строго говоря, это может относиться к фиксированному конденсатору. Фиксированный конденсатор — это тип конденсатора с постоянным значением емкости. В цепи его емкость не изменяется из-за обычных вариаций напряжения, тока или других распространенных внешних условий. Его основные функции включают хранение электрической энергии, фильтрацию, связь и обход.

2. Структура и принцип работы

Структура

Возьмем, к примеру, обычный керамический конденсатор. Он состоит главным образом из керамического диэлектрика, электродов и упаковочных материалов. Керамический диэлектрик — ключевая часть, определяющая значение емкости и другие свойства. Электроды обычно изготовлены из металлических материалов (например, серебро, палладий и т.д.) и используются для вывода зарядов. Упаковочные материалы выполняют роль защиты внутренней структуры.

Принцип работы

Конденсаторы работают на основе принципа хранения электрической энергии в электрическом поле. Когда напряжение прикладывается к двум полюсам конденсатора, заряды накапливаются на двух полюсах, образуя электрическое поле. Энергия электрического поля хранится в конденсаторе в виде электрической энергии. Для фиксированного конденсатора величина его емкости в основном зависит от площади двух пластин, расстояния между пластинами и диэлектрической проницаемости среды между пластинами. Согласно формуле c=εs/d (где C — емкость, ε — диэлектрическая проницаемость, S — площадь пластины, а d — расстояние между пластинами), в фиксированном конденсаторе эти параметры после изготовления практически неизменны, поэтому значение емкости остается постоянным.

3. Классификация и применение

Классификация

• Керамические конденсаторы: Они имеют такие характеристики, как малые размеры, хорошее высокочастотное исполнение и относительно высокая стабильность. Они делятся на класс I (температурно-компенсированный тип), класс II (высокопроницаемый тип) и класс III (полупроводниковый тип). Керамические конденсаторы класса I часто используются в высокочастотных колебательных цепях, точных приборах и других случаях, где требуется крайне высокая стабильность емкости. Керамические конденсаторы класса II подходят для обходных, фильтрующих и других общих цепей.

• Электролитические конденсаторы: Они делятся на алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые электролитические конденсаторы. Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большую емкость, но относительно большое утечное сопротивление. Они в основном используются в низкочастотных фильтрах, гладилках источников питания и других цепях. Танталовые электролитические конденсаторы показывают лучшие характеристики по сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами и широко применяются в цепях питания, сигнальной связи и других случаях с более высокими требованиями.

• Пленочные конденсаторы: Включают полиэстеровые пленочные конденсаторы, полипропиленовые пленочные конденсаторы и т.д. Полиэстеровые пленочные конденсаторы часто используются в цепях постоянного и низкочастотного переменного тока общего электронного оборудования. Полипропиленовые пленочные конденсаторы, благодаря своим преимуществам низкого уровня потерь и хорошим изоляционным свойствам, широко используются в высокочастотных цепях и цепях высокого напряжения.

Применение

• Цепи питания: В выпрямительных и фильтрующих цепях источников питания электролитические конденсаторы используются для выравнивания выходного напряжения постоянного тока и фильтрации ряби после выпрямления. Например, в блоке питания компьютера большие электролитические конденсаторы эффективно снижают колебания выходного напряжения источника питания и обеспечивают стабильное питание для различных компонентов компьютера.

• Связующие цепи: В цепях усиления звука конденсаторы используются для связи аудиосигналов. Например, между двумя каскадами усилителя звука конденсатор используется для связи выходного сигнала предыдущего каскада с входом следующего каскада. Одновременно он блокирует постоянный сигнал и пропускает только переменный аудиосигнал, что позволяет эффективно передавать и усиливать аудиосигнал.

• Колебательные цепи: В колебательных цепях радиопередающих и приемных устройств фиксированные конденсаторы, такие как керамические или пленочные, вместе с катушками индуктивности и другими компонентами, формируют колебательный контур, который генерирует стабильный высокочастотный колебательный сигнал. Например, в локальной колебательной цепи радиоприемника фиксированный конденсатор и катушка индуктивности совместно определяют частоту колебаний, что позволяет радиоприемнику принимать вещательные сигналы определенной частоты.