Tipos de capacitores explicados

Neste post aprendemos noções básicas de capacitor, e também sobre os vários tipos de capacitores que estão comumente disponíveis no mercado e são usados ​​na maioria dos circuitos eletrônicos.

Visão geral

Um capacitor é simplesmente uma parte eletrônica passiva projetada para armazenar uma carga elétrica.

Na forma física, é feito de um par de placas de metal ou eletrodos separados por um conteúdo de isolamento ou dielétrico. A aplicação de uma tensão CC nos terminais do capacitor gera instantaneamente uma escassez de elétrons na placa positiva e uma superabundância de elétrons na placa negativa, como demonstrado na figura a seguir.

Esse acúmulo diferencial de elétrons dá origem a uma carga elétrica, que se acumula em um nível específico (com base na voltagem), após o qual permanece nesse nível. Se um CC estiver envolvido, o isolador dentro do capacitor funciona como um sistema de bloqueio para o fluxo de corrente (no entanto, pode ser uma leve corrente de carga transitória que impede quando o capacitor está completamente carregado).

Quando CA é usado através do capacitor, a carga acumulada ao longo de meio ciclo CA é revertida com o próximo segundo meio ciclo, o que faz com que o capacitor permita que a corrente através dele funcione com eficiência, como se o isolamento dielétrico nunca tivesse existido.

Portanto, quando CA está envolvido, um capacitor simplesmente funciona como um dispositivo de acoplamento. Você dificilmente encontrará circuitos eletrônicos carregando CA e não incorporando alguns capacitores, possivelmente para acoplamento ou para otimizar a resposta de frequência geral do sistema.

No último cenário mencionado, um capacitor é conectado a um resistor para criar uma combinação RC. A ocorrência de carga / descarga envolvida com condensadores também pode ser usada em vários outros circuitos, e. , o flash eletrônico fotográfico.

Assim como os resistores, os capacitores podem ser configurados para trabalhar com valores fixos ou serem ajustáveis ​​em sua magnitude. Os capacitores fixos são a base primária de um circuito (junto com os resistores). Os capacitores variáveis ​​são principalmente destinados à otimização de circuitos sintonizados.

O parâmetros de desempenho de cada capacitor são diferentes e, portanto, suas aplicações também diferem de acordo.

Uma das formas dos componentes eletrônicos amplamente utilizada são os capacitores eletrônicos. Além disso, os demais capacitores usados ​​na indústria incluem cerâmica, prata, mica, eletrolítica, plástico, tântalo, entre outros.

Cada tipo de capacitor é utilizado em diversas aplicações de acordo com suas respectivas desvantagens e vantagens.

É fundamental que o tipo certo de capacitor deve ser selecionado, já que o circuito no qual o capacitor é usado é em grande parte pelo capacitor.

Assim, caso um tipo correto de capacitor não seja selecionado para inserir no circuito com base em seus parâmetros, isso pode resultar no funcionamento impróprio ou defeituoso do circuito.

Noções básicas dos capacitores

As leis físicas que basicamente governam os vários tipos de capacitores são as mesmas e são respeitadas de acordo.

Essas leis básicas determinam vários parâmetros dos capacitores, como a forma como o capacitor operaria, o valor do capacitor , e sua capacitância (a quantidade máxima de carga que o capacitor manterá).

Assim, a teoria básica sobre a qual os capacitores são construídos e funcionam permite entender as diferentes formas dos capacitores e como eles podem ser ou são usados.

Nota: Embora tenha havido numerosos desenvolvimentos no campo dos dielétricos, as leis básicas sobre as quais os capacitores trabalham não mudaram e são aplicáveis ​​até hoje.

Tipos de capacitores e dielétricos

Como discutido acima, apesar das leis básicas nas quais os capacitores trabalham, as propriedades dos capacitores diferem enormemente devido à maneira como cada tipo de capacitor é construído.

As várias propriedades que os vários tipos de condensadores possuem são dadas pelo seu elemento principal que se encontra entre as duas placas do condensador e é conhecido como “dieléctrico”.

A constante dielétrica do capacitor pode impactar o nível de capacitância que o capacitor pode atingir em um determinado volume. Além disso, vários capacitores de diferentes tipos podem ser polarizados na natureza, em que a voltagem que atravessa o capacitor é tolerada em uma única direção apenas.

Por outro lado, vários capacitores de diferentes tipos podem ser considerados não polarizados na natureza, em que a tensão que atravessa o capacitor é tolerada em ambas as direções.

Os capacitores são comumente nomeados com base na natureza do dielétrico que está presente no capacitor.

Isso é indicativo das propriedades gerais que o capacitor estará exibindo junto com os vários tipos diferentes de funções de circuito onde podem ser usados.

Visão geral dos capacitores e seus diferentes tipos

Diferentes formas de design são empregadas para capacitores não polarizados, quase todos facilmente reconhecidos pelo estilo do capacitor. Você não precisa olhar em detalhes sobre as construções reais. Suas características particulares são cruciais, entretanto, visto que podem decidir a variedade ideal para trabalhar para uma aplicação específica.

Capacitores não polarizados

1. Capacitores dielétricos de papel , normalmente identificáveis ​​por meio de sua forma tubular, são os mais baratos, mas geralmente volumosos. Suas muitas outras limitações importantes é que eles não são adequados para uso em altas frequências acima de 1 MHz, o que praticamente confina sua aplicação a circuitos de áudio. Normalmente são encontrados em valores de 0,05 µF a 1 ou 2 µF, com tensões de operação entre 200 e 1.000 volts. Os capacitores dielétricos de papel revestido de plástico podem ter tensões operacionais muito maiores.
2. Capacitores cerâmicos são muito populares em pequenos circuitos de áudio e rf. Eles são muito baratos e podem ser obtidos em uma variedade de valores de 1 pF a 1 µF com tensões de operação substanciais e, além disso, são reconhecidos por vazamentos muito baixos. Podem ser fabricados tanto em discos e estruturas cilíndricas quanto em placas cerâmicas metalizadas.
3. Capacitores de prata-mica são mais caros do que os capacitores de cerâmica, mas têm excelente capacidade de trabalho em alta frequência e tolerâncias muito menores, portanto, geralmente são considerados adequados para aplicações vitais. Eles podem ser fabricados com tensões de operação extremamente altas.
4. Capacitores de poliestireno são feitos de folha metálica separada por um filme de poliestireno, normalmente com uma tampa de poliestireno integrada para garantir uma propriedade de isolamento aprimorada. São conhecidos por suas perdas mínimas com altas frequências, excelente estabilidade e consistência. Os valores podem variar de 10 pF a 100.000 pF, entretanto, a tensão de trabalho normalmente cai significativamente com o aumento dos valores de capacitância.
5. Capacitores de policarbonato tendem a ser tipicamente fabricados na forma de peças retangulares que terminam em fios que podem ser facilmente inseridos em orifícios de PCB. Eles fornecem valores altos (até 1µF) em dimensões minúsculas, junto com os recursos de perdas reduzidas e indutância mínima. Assim como os capacitores de poliestireno, as tensões operacionais ficam comprometidas com valores de capacitância mais altos.
6. Capacitores de filme de poliéster são fabricados da mesma forma para montagem direta em placas de circuito impresso, tendo valores de 0,01 µF a 2,2 µF. Eles geralmente são maiores em tamanho em comparação com os capacitores de policarbonato. Sua pequena indutância interna permite que sejam especificamente adequados para funções de acoplamento e desacoplamento em circuitos eletrônicos. Os valores dos capacitores de filme de poliéster são geralmente mencionados com um código de cores que compreende 5 anéis de cores.
7. Capacitores de filme Mylar pode ser considerado um capacitor tipo filme padrão, comumente encontrado em valores de 0,001 µF a 0,22 µF, tendo uma tensão operacional de até 100 volts CC.

Os vários tipos de capacitores que estão sendo usados ​​na maioria dos circuitos eletrônicos são os seguintes:

Capacitor cerâmico:

O capacitor ou seja, o capacitor de cerâmica é usado para várias aplicações, incluindo RF e áudio.

A faixa de valores do capacitor de cerâmica está entre poucos picofarads e 0,1 microfarads. Os capacitores de cerâmica são os mais amplamente utilizados na indústria por serem o tipo de capacitor mais confiável e barato disponível.

Além disso, outra razão para seu uso comum e amplo é que o fator de perda do capacitor de cerâmica é muito baixo. Mas o fator de perda do capacitor também depende do dielétrico que é usado no capacitor.

Os capacitores de cerâmica são usados ​​nos formatos de montagem de superfície e com chumbo devido às propriedades de construção dos capacitores.

Capacitor eletrolítico:

Um tipo de capacitor polarizado por natureza são os capacitores eletrolíticos.

Os valores de capacitância oferecidos pelo capacitor eletrolítico são muito altos, variando de mais de 1 µF. os capacitores eletrolíticos são usados ​​na indústria comumente para as aplicações que são conduzidas em baixa frequência, como aplicações de desacoplamento, fontes de alimentação e aplicações de acoplamento de áudio.

Isso ocorre porque essas aplicações têm o limite de frequência de quase 100 kHz.

Capacitor de tântalo:

Outro tipo de capacitor polarizado na natureza é o capacitor de tântalo. O nível de capacitância fornecido pelo capacitor de tântalo em seu volume é muito alto.

Uma das desvantagens do capacitor de tântalo é que não há tolerância no capacitor de tântalo para polarização reversa, que pode resultar na explosão do capacitor quando exposto ao estresse.

Outra desvantagem é que ele tem tolerância muito baixa às correntes de ondulação e, portanto, eles não devem ser expostos a altas tensões (como tensões que são maiores do que sua tensão de trabalho) e alta corrente de ondulação. Os capacitores de tântalo estão disponíveis nos formatos de montagem em superfície e com chumbo.

Capacitor Silver Mica:

Embora o uso de capacitores de mica de prata tenha diminuído significativamente na era atual, a estabilidade fornecida pelos capacitores de mica de prata ainda é muito alta, além de fornecer alta precisão e baixa perda.

Além disso, há espaço suficiente disponível nos capacitores de mica prateados. As aplicações onde são usados ​​principalmente incluem as aplicações RF.

Os valores máximos aos quais o capacitor de mica de prata é limitado é de aproximadamente 100pF.

Capacitor de filme de poliestireno:

Os capacitores de filme de poliestireno fornecem capacitor de tolerância estreita sempre que necessário. Além disso, esses capacitores são relativamente mais baratos do que outros capacitores.

O sanduíche dielétrico ou as placas presentes nos capacitores de filme de poliestireno são enrolados juntos, o que resulta no formato do capacitor em forma tubular.

A colocação do sanduíche dielétrico e a forma do capacitor limita a resposta do capacitor a altas frequências devido à adição de indutância e, portanto, responde a apenas alguns 100 kHz.

A disponibilidade geral dos capacitores de filme de poliestireno é na forma de componentes eletrônicos com chumbo.

Capacitor de filme de poliéster:

A tolerância fornecida pelo capacitor de filme de poliéster é muito baixa e, portanto, esses capacitores são usados ​​em situações em que a consideração prévia é o custo.

O nível de tolerância de uma grande porcentagem dos capacitores de filme de poliéster disponíveis é de 10% ou 5% e isso é considerado suficiente para uma variedade de aplicações.

A disponibilidade geral dos capacitores de filme de poliéster é na forma de componentes eletrônicos com chumbo.

Capacitor de filme de poliéster metalizado

O tipo de filme de poliéster metalizado de capacitores consiste em filmes de poliéster que são metalizados e em todos os outros sentidos, é semelhante aos capacitores de filme de poliéster ou outra forma dele.

Uma das vantagens alcançadas pelo filme de poliéster metálico é que ele torna os eletrodos de largura muito pequena e, portanto, permite o encaixe do capacitor em um pacote de tamanhos muito pequenos.

A disponibilidade geral dos capacitores de filme de poliéster metalizado é na forma de componentes eletrônicos com chumbo.

Capacitor de policarbonato:

As aplicações onde o requisito mais crítico e crucial é o alto desempenho e confiabilidade, essas aplicações usam os capacitores de policarbonato.

O valor da capacitância é mantido por um longo período de tempo pelos capacitores de policarbonato, pois seu nível de tolerância é muito alto. Esses altos níveis de tolerância são alcançados por causa da estabilidade do filme de policarbonato usado no capacitor de policarbonato.

Além disso, o fator de dissipação do capacitor de policarbonato é muito baixo e eles podem suportar uma ampla faixa de temperatura e permanecer estáveis.

A faixa de temperatura que este capacitor pode suportar é entre -55ºC e + 125ºC. Apesar de todas essas propriedades, a fabricação e produção dos capacitores de policarbonato diminuíram significativamente.

PPC ou Capacitor de Polipropileno:

Nestes tipos de capacitores, o nível de tolerância exigido é maior do que o capacitor de poliéster pode fornecer, então os capacitores de polipropileno são usados ​​nesses casos.

O material usado para o dielétrico no capacitor de polipropileno é um filme de polipropileno.

A vantagem que o capacitor de polipropileno tem sobre os outros capacitores é que ele pode suportar tensões muito altas em um período de tempo e, portanto, a mudança no nível de capacitância devido ao aumento e diminuição da tensão em um período de tempo é muito baixa.

O capacitor de polipropileno também é utilizado nos casos em que a frequência utilizada é muito baixa, principalmente na faixa de 100kHz sendo o limite máximo.

A disponibilidade geral do capacitor de polipropileno é na forma de componentes eletrônicos com chumbo.

Capacitores de vidro:

O dielétrico que é usado no capacitor de vidro é feito de vidro. Mesmo que os capacitores de vidro sejam caros, seus níveis de desempenho são muito altos.

A capacidade de corrente de RF dos capacitores de vidro é muito alta, juntamente com a perda extremamente baixa. Além disso, há ausência de qualquer ruído piezoelétrico nos capacitores de vidro.

Todas essas e algumas propriedades adicionais dos capacitores de vidro os tornam mais adequados e ideais para aplicações de RF que requerem alto desempenho.

Supercapacitor:

Os outros nomes pelos quais o supercapacitor é conhecido são ultracapacitor ou supercapacitor.

Os valores de capacitância desses capacitores são muito grandes, como esse é o seu nome. Os níveis de capacitância do ultracapacitor chegam a quase muitos milhares de Farads.

O ultracapacitor é usado na indústria para fornecer um suprimento de retenção de memória junto com vários usos dentro do reino de aplicações automotivas. Os diferentes tipos principais de capacitores estão incluídos sob o supercap.

Junto com eles, existem vários outros tipos de capacitores de capacitores que são usados ​​quando as aplicações são especializadas na natureza.

A identificação dos capacitores é feita principalmente através de seus parâmetros como os valores que estão marcados nas caixas dos capacitores. Para apresentar os parâmetros de forma compacta, as marcações dos parâmetros são feitas em forma de código.

CAPACITORES VARIÁVEIS

Os capacitores variáveis ​​são construídos com peças alternadas de placas metálicas, sendo um único conjunto fixo e imóvel e o outro móvel.

As placas são segregadas com um dielétrico que pode ser de ar ou um dielétrico sólido. O movimento de um único conjunto de placas muda a seção geral das placas, alterando assim a capacitância entre as placas.

Além disso, a diferenciação padrão entre capacitores de sintonia utilizados para manipulação repetida (por exemplo, para ajustar uma estação de receptor de rádio) e capacitores de compensação destinados à configuração preliminar de um circuito sintonizado.

Os capacitores de sintonia tendem a ser maiores, mais poderosos em estrutura e geralmente do tipo dielétrico de ar.

Capacitores Trimmer são frequentemente determinados por um dielétrico de mica ou filme com uma quantidade reduzida de placas, onde a capacitância é ajustada girando um parafuso do meio para alterar a deformação através das placas e mica dielétrica.

Devido ao fato de serem mais compactos em tamanho, mesmo assim, um capacitor trimmer pode às vezes ser aplicado como um capacitor de sintonia em um circuito de rádio FM de bolso, embora mini capacitores de sintonia exclusivos sejam fabricados para instalação imediata em um PCB.

Quando se trata de sintonizar capacitores, a estrutura das palhetas informa a maneira como a capacitância varia conforme o fuso é movido.

Todos esses atributos geralmente são categorizados em uma das seguintes descrições:

1. Linear: onde cada grau de rotação do fuso gera uma alteração semelhante na capacitância. Este é o tipo mais comum selecionado para receptores de rádio.

2. Logarítmico: onde cada grau de movimento do fuso gera um nível de frequência variável de um circuito sintonizado.

3. Freqüência uniforme: onde cada grau de movimento do fuso oferece a mesma variação de freqüência no circuito sintonizado. 4. Lei do quadrado: em que a variação da capacitância é proporcional ao quadrado do ângulo de movimento do fuso.