Kaj je fiksna kapacitanca?

1. Definicija

To, kar je pogosto znano kot "trajna kondenzatorja", je verjetno pridobilo to ime v običajnem govoru. Strogo gledano, se lahko nanaša na fiksni kondenzator. Fiksen kondenzator je vrsta kondenzatorja z stalno vrednostjo kapacitance. V krogu se njegova kapacitanca ne spremeni zaradi navadnih variacij napetosti, toka ali drugih običajnih zunanjih pogojev. Njegove glavne funkcije so shranjevanje električne energije, filtriranje, kopliranje in omikanje.

2. Struktura in načelo delovanja

Struktura

Vzemimo za primer običajen keramični kondenzator. Glavno sestavljeno iz keramičnega dielektrika, elektrod in embalažnih materialov. Keramični dielektrik je ključni del, ki določa vrednost kapacitance in druge lastnosti. Elektrode so običajno izdelane iz kovinskih materialov (kot sta srebro, paladij itd.) in se uporabljajo za izvlečanje nabojov. Embalažni materiali imajo vlogo zaščite notranje strukture.

Načelo delovanja

Kondenzatorji delujejo na načelu shranjevanja električne energije v električnem polju. Ko se na dve poli kondenzatorja nanese napetost, se naboji zbirajo na teh dveh polih, kar tvori električno polje. Energija tega polja je shranjena v kondenzatorju v obliki električne energije. Za fiksen kondenzator velja, da se velikost njegove kapacitance predvsem odraža v površini obeh plat in razdalji med njima ter dielektričnem koeficientu medija med platmi. Po formuli c=εs/d (kjer je C kapacitance, ε dielektrični koeficient, S površina plati in d razmik med platmi), pri fiksnem kondenzatorju so te parametri po izdelavi skorajda stalni, zato ostane vrednost kapacitance nespremenjena.

3. Razvrščanje in uporaba

Razvrščanje

• Keramični kondenzatorji: Imajo lastnosti majhnih dimenzij, dobre visokofrekvenčne lastnosti in relativno visoko stabilnost. Delijo se na razred I (temperaturno kompensirani tip), razred II (visokopermitivni tip) in razred III (polprevodnični tip). Keramični kondenzatorji razreda I se pogosto uporabljajo v visokofrekvenčnih nihajnih krogih, natančnih instrumentih in drugih okoliščinah, kjer je potrebna zelo visoka stabilnost kapacitance. Keramični kondenzatorji razreda II so primerni za omikanje, filtriranje in druge splošne kroge.

• Elektrolitski kondenzatorji: Delijo se na aluminijeve elektrolitske kondenzatorje in tantalne elektrolitske kondenzatorje. Aluminijevi elektrolitski kondenzatorji imajo veliko kapacitanco, vendar tudi relativno velik tok utrjevanja. Uporabljajo se predvsem v nizkofrekvenčnih filtrovih, gladilnih krogih napajalnikov in drugih krogih. Tantalne elektrolitske kondenzatorje imajo boljše lastnosti kot aluminijeve elektrolitske kondenzatorje in se široko uporabljajo v napajalnih krogih, signali kopliranja in drugih okoliščinah, kjer so zahtevi višji.

• Filmasti kondenzatorji: Vključujejo polyesterne filmaste kondenzatorje, polipropilenne filmaste kondenzatorje itd. Polyesterne filmaste kondenzatorje se pogosto uporabljajo v DC in nizkofrekvenčnih AC krogih splošnih elektronskih naprav. Polipropileni filmasti kondenzatorji, s svojimi prednostmi nizkega izgube in dobrih izolacijskih lastnosti, se široko uporabljajo v visokofrekvenčnih krogih in visokonapetostnih krogih.

Uporaba

• Napajalni krogi: V rectifikacijskih in filtrovskih krogih napajalnikov se uporabljajo elektrolitski kondenzatorji za gladenje izhodne DC napetosti in filtriranje valovnic po rectifikaciji. Na primer, v napajalniku računalnika veliki kapacitancni elektrolitski kondenzatorji učinkovito zmanjšajo fluktuacije izhodne napetosti napajalnika in zagotavljajo stabilno napajanje različnih komponent računalnika.

• Koprirni krogi: V audio posiljevalnih krogih se uporabljajo kondenzatorji za kopiranje avdio signalov. Na primer, med dvema stopnjama audio posiljevalnika se uporablja kondenzator za kopiranje izhodnega signala prejšnje stopnje posiljevalnika na vhod naslednje stopnje posiljevalnika. Hkrati blokira DC signal in dopušča le AC avdio signal, kar omogoča učinkovito prenose in posiljanje avdio signala.

• Nihajni krogi: V nihajnih krogih radijskih oddajalnikov in sprejemalnikov se fiksni kondenzatorji, kot so keramični kondenzatorji ali filmasti kondenzatorji, skupaj s indukcijami in drugimi komponentami, sestavljajo v nihajni krog, ki ustvari stabilen visokofrekvenčni nihan signal. Na primer, v lokalnem nihajnem krogu radija določata fiksen kondenzator in indukcija nihajno frekvenco, omogočata radiju sprejemanje oddajnih signalov specifične frekvence.