كپاسیتور سرامیکی: این چیست؟
چه کار میکند خازن سرامیکی؟
خازن سرامیکی پرکاربردترین نوع خازن در مدارهای الکترونیکی است. این خازن به دلیل اندازه فیزیکی کوچک و قابلیت ذخیرهسازی بار زیاد مورد استفاده قرار میگیرد. نام خازن سرامیکی از استفاده از سرامیک به عنوان ماده دیالکتریک آن گرفته شده است.
خازنهای سرامیکی را "اسبهای کاری" خازنهای با فرکانس بالا مینامند. این خازن بدون قطبیت است و بنابراین هیچ علامت قطبیت روی خازنهای سرامیکی وجود ندارد، مانند خازن الکترولیتی.
بنابراین میتوان آن را به راحتی در مدارهای جریان متناوب (AC) استفاده کرد. خازنهای سرامیکی معمولاً در مقادیری از 1 پیکوفاراد تا 100 میکروفاراد و ولتاژ کاری DC از 10 ولت تا 5000 ولت تولید میشوند.
انواع خازن سرامیکی
از نظر ساختار میتوان آن را به دو گروه تقسیم کرد
خازن سرامیکی دیسکی
خازن سرامیکی چندلایه (MLCC)
خازن سرامیکی دیسکی
خازنهای سرامیکی دیسکی معمولاً شامل دو صفحه رسانا در هر طرف یک قطعه از ماده دیالکتریک سرامیکی، یک سیم به هر صفحه متصل شده و با یک پوشش غیرفعال و ضدآب از ترکیبات سرامیکی پوشانده شده است.
خازنهای دیسکی دارای ظرفیت بالا بر حسب حجم هستند. آنها تا مقدار 0.01 میکروفاراد موجود هستند. آنها دارای ولتاژهای تا 750 ولت DC و 350 ولت AC هستند.
خازن سرامیکی چندلایه
خازنهای سرامیکی چندلایه (MLCCs) از لایههای متعددی از ماده سرامیکی، معمولاً از تیتانات باریوم، جدا شده توسط الکترودهای فلزی متقاطع تشکیل شده است. این ساختار موجب قرار گرفتن چندین خازن موازی میشود.
برخی از MLCCs شامل صدها لایه سرامیکی هستند؛ هر لایه به عنوان یک خازن سرامیکی عمل میکند. این به معنای آن است که یک MLCC شامل لایههای متعددی از ماده سرامیکی، معمولاً از تیتانات باریوم، جدا شده توسط الکترودهای فلزی است.
تماسهای پایانهای از هر دو سمت ساختار گرفته میشوند. برخی از MLCCs شامل صدها لایه سرامیکی هستند، هر لایه فقط چند میکرومتر ضخامت دارد.
ظرفیت کل ساختار محصول ظرفیت هر لایه و تعداد کل لایهها در خازن خواهد بود.
ساختار چندلایه، هنگامی که با فناوری SMT ترکیب میشود، میتواند خازنهای با فرکانس بالا تقریباً ایدهآل تولید کند. برخی از خازنهای MLCC با مقادیر کوچک (مثلاً دهها پیکوفاراد) میتوانند فرکانسهای رزونانسی خود را در دامنههای چند گیگاهرتزی داشته باشند.
معمولاً خازنهای MLCC مقادیر ظرفیتی 1 میکروفاراد یا کمتر با ولتاژهای 50 ولت یا کمتر دارند. فاصله کوچک بین لایهها محدودیت ولتاژ را تعیین میکند.
با این حال، فاصله کوچک ترکیب شده با تعداد زیادی لایه به سازندگان اجازه میدهد تا خازنهای MLCC با مقادیر ظرفیتی در محدوده 10 تا 100 پیکوفاراد تولید کنند. خازنهای MLCC برای فیلترهای با فرکانس بالا و همچنین کاربردهای دکوپلینگ منطق دیجیتال بسیار مناسب هستند.
خازنهای سرامیکی با K بالا (K = ثابت دیالکتریک) فقط خازنهای متوسط فرکانس هستند. آنها نسبت به زمان، دما و فرکانس نسبتاً پایدار نیستند. مزیت اصلی آنها نسبت ظرفیت به حجم بالاتر نسبت به خازنهای سرامیکی استاندارد است.
آنها معمولاً در کاربردهای غیربحرانی برای دور زدن، کوپلینگ و مسدود کردن استفاده میشوند. یکی از عیوب آنها این است که ترانزیتهای ولتاژ میتوانند آنها را خراب کنند.
بنابراین توصیه نمیشود آنها را به عنوان خازنهای دور زدن مستقیماً روی یک منبع تغذیه با امپدانس کم استفاده کنید.
مزایای خازن سرامیکی
مزایای خازنهای سرامیکی شامل:
هر اندازه یا شکلی در بازار موجود است.
در عین حال، خازنهای سرامیکی ارزان قیمت هستند.
آنها نیز وزن کمی دارند.
آنها میتوانند برای تحمل ولتاژهای بالا (تا 100 ولت) طراحی شوند.
عملکرد آنها قابل اعتماد است.
آنها برای استفاده در مدارهای مجتمع هیبریدی مناسب هستند.
عیبهای خازن سرامیکی
عیبهای خازنهای سرامیکی شامل:
خازنهای سرامیکی با ولتاژ بسیار بالا موجود نیستند.
مقادیر ظرفیتی بالا ممکن نیستند.
