انواع خازن!

مقدار زیادی از انواع خازن در‌بازار موجود است و هرکدام مجموعه‌ای از مشخصات و کاربردهای خاص خود را دارند.

انواع خازنهای موجود از خازنهای برش ظریف بسیار کوچک با استفاده از مدارهای اسیلاتور یا رادیو ، تا خازنهای نوع بزرگ فلزی با قدرت استفاده شده در تصحیح ولتاژ بالا و مدارهای صاف کننده متفاوت است.

مقایسه بین انواع مختلف خازن معمولاً با توجه به دی الکتریک مورد استفاده بین صفحات انجام می شود.

مانند مقاومت‌،‌انواع خازن نیز وجود‌دارد که به ما اجازه می‌دهد مقدار‌ظرفیت آنها‌را برای استفاده در‌مدارهای رادیویی یا‌”تنظیم فرکانس” تغییر دهیم.

انواع خازن‌های تجاری از فویل فلزی بهم پیوسته با ورق‌های نازک کاغذ آغشته به پارافین یا‌به عنوان‌ماده دی‌الکتریک ساخته می‌شوند.

برخی خازن ها مانند لوله یا استوانه هستند ، این به این دلیل است که صفحات فلزی به داخل سیلندر چرخانده می شوند تا یک بسته کوچک با مواد دی الکتریک عایق ساخته شده در بین آنها ایجاد کنند.

خازن‌های کوچک اغلب از مواد سرامیکی ساخته می‌شوند و سپس در یک رزین اپوکسی آغشته می‌شوند تا آنها را ببندند.

در هر‌صورت‌، خازن ها نقش مهمی در مدارهای‌الکترونیکی بازی می‌کنند‌، بنابراین در اینجا چند نوع “متداول” از خازن موجود است.

خازن دی‌الکتریک

خازنهای دی الکتریک معمولاً از نوع متغیر هستند‌، برای تنظیم فرستنده ها‌، گیرنده ها و رادیوهای ترانزیستور‌، متغیر هستند.

خازن‌های دی الکتریک متغیر دارای انواع فاصله با چند صفحه‌ هستند که مجموعه‌ای از صفحات ثابت (پره استاتور)و مجموعه‌ای از صفحات متحرک (پره روتور)هستند که در میان صفحات ثابت حرکت می‌کنند.

موقعیت صفحات متحرک با توجه به صفحات ثابت مقدار خازن کلی را تعیین می‌کند.

خازن به طور کلی حداکثر زمانی است که دو مجموعه صفحات به طور کامل با هم ترکیب می‌شوند.

Capacitors‌های تنظیم ولتاژ‌بالا دارای فاصله نسبتا‌بالایی و یا فواصل بین صفحات با ولتاژ شکست هستند که به هزاران ولت می‌رسد.

نماد خازن متغیر

و همچنین انواع متغیر به طور مداوم‌،‌خازن‌های متغیر از نوع از پیش تعیین شده نیز با نام Trimmers وجود دارند.

اینها معمولاً دستگاههای كوچكی هستند كه با كمك پیچ گوشتی كوچك قابل تنظیم در مقادیر خاص از خازن هستند و در ظرفیت خازنی بسیار كمی از 500 pF یا كمتر و غیر قطبی در دسترس هستند.

نوع خازن فیلم

خازنهای فیلم رایج‌ترین انواع خازن‌ها هستند که از یک خانواده نسبتاً‌بزرگ خازن تشکیل‌شده و تفاوت آن در‌خواص دی‌الکتریک آنها است.

این شامل پلی استر (Mylar)‌، پلی استایرن‌، پلی پروپیلن‌، پلی کربنات‌، کاغذ متالیزه شده‌، تفلون و غیره است.

خازن های فیلم همچنین به مجموعه ای از اشکال و سبک های موردی می پردازند که شامل موارد زیر است:

• بسته بندی و پر کردن (بیضی و گرد) – در جایی که خازن در یک نوار پلاستیکی محکم پیچیده شده است و انتهای آن را با اپوکسی پر کرده است تا آنها را آب بندی کند.
• مورد اپوکسی‌(مستطیل و گرد)‌-‌جایی که خازن در یک پوسته پلاستیکی قالب ریزی‌شده قرار دارد که سپس با اپوکسی پر می‌شود.
• مهر و موم شده به صورت فلزی (مستطیل و گرد) – جایی که خازن در یک لوله فلزی قفل شده است یا می تواند و دوباره با اپوکسی مهر و موم شود.

با تمام سبک های مورد فوق در هر دو نوع محوری و شعاعی در دسترس است.

خازن های فیلم که از پلی استایرن‌، پلی‌کربنات یا تفلون به عنوان دی‌الکتریک استفاده می کنند‌، گاهی اوقات‌”خازن پلاستیک”‌نامیده می‌شوند.

ساخت خازن های فیلم پلاستیکی شبیه به خازن‌های فیلم کاغذ است اما از فیلم پلاستیکی به جای کاغذ استفاده می‌کند.

مهمترین مزیت خازنهای فیلم پلاستیکی در مقایسه با انواع کاغذهای آغشته این است که آنها در شرایط دمای بالا به خوبی کار می کنند ، تحمل های کمتری دارند ، عمر بسیار طولانی و قابلیت اطمینان بالایی دارند.

نمونه هایی از خازن های فیلم ، فیلم های مستطیلی شکل فلزی ، انواع استوانه ای و فیلم و نوع فویل است که در شکل زیر نشان داده شده است.

نوع سرب شعاعی

این فیلم و انواع خازن‌ها از نوارهای باریک و نازک میله‌های نازک فلزی تشکیل شده‌اند.

که در کنار ماده دی‌الکتریک قرار گرفته‌اند که در یک لوله سخت گیر کرده و سپس در کاغذ یا لوله‌های فلزی مهر و موم می‌شوند.

این نوع فیلم‌ها برای کاهش خطر پارگی یا سوراخ در فیلم نیاز به یک فیلم دی الکتریک بسیار ضخیم دارند.

از این رو مناسب تر برای مقادیر خازنی و اندازه بزرگتر است.

خازن‌های فویل فلزی‌شده دارای فیلم‌رسانا هستند که به‌طور‌مستقیم بر‌روی هر طرف دی‌الکتریک اسپری می‌شوند که خاصیت بهبودی خازن را می‌دهد.

بنابراین می تواند از فیلم های دی الکتریک بسیار نازک تر استفاده کند.

این امر می تواند مقادیر خازنی بالاتر و اندازه مورد کوچکتر را برای یک ظرفیت خاص ارائه دهد.

خازن های فیلم و فویل به طور کلی برای قدرت بیشتر و کاربردهای دقیق تر مورد استفاده قرار می گیرند.

Ceramic capacitor

خازن های سرامیکی یا خازنهای دیسک همانطور که معمولاً خوانده می شوند ، با پوشش دادن دو طرف یک پرسلن کوچک یا دیسک سرامیکی با نقره ساخته می شوند و سپس برای ساختن یک خازن در کنار هم جمع می شوند.

برای مقادیر خازنی بسیار کم ، از یک دیسک سرامیکی منفرد در حدود 3-6 میلی متر استفاده می شود.

خازنهای سرامیکی دارای یک دی‌الکتریک ثابت‌(High-K)‌هستند.

به گونه‌ای در‌دسترس هستند که می‌توان از‌ظرفیت نسبتاً بالایی در‌اندازه فیزیکی کمی بدست‌آورد.

آنها تغییرات غیر خطی بزرگی در خازن در برابر دما به نمایش می گذارند.

در نتیجه از آنها به عنوان خازن های اتصال دهنده یا بای پس عبور استفاده می شوند زیرا این دستگاه ها نیز غیر قطبی هستند.

خازنهای سرامیکی مقادیر مختلفی از پیکوفراد تا یک یا دو ریزگرد‌(μF)‌دارند‌،‌اما میزان ولتاژ آنها به طور کلی بسیار پایین است.

انواع سرامیک خازن ها معمولاً دارای یک کد 3 رقمی هستند که بر روی بدن آنها چاپ می شود تا مقدار خازن آنها در پیکو فارادها مشخص شود.

به طور کلی دو ‌رقم اول مقدار خازن ها را نشان می‌دهد و رقم سوم تعداد صفر را اضافه می‌کند.

به عنوان مثال:

یک خازن دیسک سرامیکی با مارک 103 می تواند 10 و 3 صفر را در پیکو فارادها نشان دهد که معادل 10،000 PF یا 10nF است.

به همین ترتیب‌‌،‌ارقام 104 حاوی 10 و 4 صفر در pico-farads است که معادل 100000 PF یا 100nF و‌غیره است.

بنابراین در تصویر خازن سرامیکی بالای عدد‌154‌عدد‌15 و‌4 صفر در پیکو‌ فارادها معادل 150،000 pF یا 150nF یا 0.15μF است.

کدها گاهی برای نشان دادن مقدار تحمل آنها استفاده می شود.

مانند: J = 5٪ ، K = 10٪ یا M = 20٪ و غیره

Electrolytic capacitor

خازن های الکترولیتی معمولاً در هنگام نیاز به مقادیر خازنی بسیار بزرگ استفاده می شوند.

در اینجا به جای استفاده از یک لایه فیلم بسیار نازک فلزی برای یکی از الکترودها ، از یک محلول الکترولیت نیمه مایع به شکل ژله یا خمیر استفاده می شود که به عنوان الکترود دوم (معمولاً کاتد) عمل می کند.

دی‌الکتریک یک لایه بسیار نازک اکسید است که به‌طور شیمیایی در‌تولید با ضخامت لایه کم‌تر از ۱۰ میکرون رشد می‌کند.

این لایه عایق بسیار‌نازک است که با مقدار‌زیادی ظرفیت خازنی برای یک‌اندازه فیزیکی کوچک به اندازه فاصله بین‌صفحات امکانپذیر است.

d بسیار کوچک است.

اکثر انواع الکترولیتی خازن ها قطبی هستند ، یعنی ولتاژ DC اعمال شده بر روی ترمینال های خازن باید از قطب صحیح باشد ، یعنی مثبت به ترمینال مثبت و منفی به ترمینال منفی زیرا قطبیت نادرست لایه اکسید عایق را خراب می کند. و آسیب دائمی ممکن است در پی داشته باشد.

تمام خازن های الکترولیتی قطبی دارای قطب منفی هستند که به طور واضح با یک علامت منفی مشخص شده اند تا پایانه منفی را نشان دهند و این قطبیت را باید رعایت کرد.

 

از خازن‌های الکترولیتی به دلیل ظرفیت زیاد و اندازه کوچک آنها در مدارهای منبع تغذیه DC بطور کلی استفاده می‌شود.

تا به کاهش ولتاژ موج دار یا برای کاربردهای اتصال و جداشدن کمک کند.

یکی از معایب اصلی خازن‌های الکترولیتی درجه‌بندی ولتاژ نسبتا پایین آن‌ها و پولاریزاسیون خازن‌های الکترولیتی است.

پس از آن نباید در مورد منابع AC مورد استفاده قرار گیرد.

پیل الکترولیتی به طور کلی در دو شکل اساسی ظاهر می‌شود.

 

پیل الکترولیتی

1. خازن های الکترولیتی آلومینیوم

در اصل دو نوع خازن الکترولیتی آلومینیومی ، نوع فویل ساده و نوع فویل حکاکی شده وجود دارد.

ضخامت فیلم اکسید آلومینیوم و ولتاژ شکست بالا به این خازنها برای اندازه آنها از ظرفیت خازن بسیار بالایی می‌دهد.

صفحات فویل خازن با جریان DC آندی می شوند.

این فرآیند آنودایزر قطبیت مواد صفحه را تعیین می کند و تعیین می کند که کدام طرف صفحه مثبت است و کدام طرف منفی است.

نوع فویل حکاکی شده متفاوت از نوع فویل ساده است که در آن اکسید آلومینیوم روی آند و ورقه کاتد به طور شیمیایی حکاکی شده‌است تا مساحت سطح و گذردهی الکتریکی آن را افزایش دهد.

این یک خازن با اندازه کوچکتر از نوع فویل ساده با مقدار معادل می دهد اما این مضرات را دارد که قادر به تحمل جریان های DC بالا در مقایسه با نوع ساده نیست.

همچنین میزان تحمل آنها تا 20٪ کاملاً بزرگ است.

اندازه خازن الکترولیتی آلومینیومی

مقادیر معمولی خازن برای یک خازن الکترولیتی آلومینیومی از 1uF تا 47،000uF است.

خازن الکترولیتی با فویل حکاکی شده بهترین مورد برای استفاده در مدارهای کوپلینگ ، مسدود کردن DC و مدارهای کنار گذر است در حالی که انواع فویل ساده به عنوان نرم کننده خازن در منبع تغذیه مناسب تر هستند.

اما آلومینیوم الکترولیتی آلومینیومی‌”قطبی”‌هستند.

بنابراین برگشت ولتاژ به کار‌رفته در سیم‌ها باعث می‌شود لایه‌عایق درون‌خازن به ‌همراه خازن از‌بین برود.

با این حال‌، الکترولیت مورد استفاده در خازن در صورت کم بودن آسیب‌، به بهبود صفحه آسیب دیده کمک می‌کند.

از آنجا که الکترولیت خاصیت بهبودی یک‌صفحه آسیب‌دیده را دارد‌،‌این قابلیت‌را دارد که‌دوباره آنودایز کردن صفحه فویل را نیز انجام‌دهید.

از آنجا که می توان فرآیند آنودایزر را معکوس کرد ، الکترولیت توانایی حذف پوشش اکسید از فویل را دارد که اگر خازن با قطبی معکوس متصل شود ، این اتفاق می افتد.

از آنجا که الکترولیت توانایی هدایت الکتریسیته را دارد ، اگر لایه اکسید آلومینیوم برداشته یا از بین برود ، خازن اجازه می دهد جریان از یک صفحه به صفحه دیگر منتقل شود و خازن را از بین ببرد ، “بنابراین آگاه باشید”.

2. خازن های الکترولیتی تانتالیوم

خازن‌های الکترولیتی Tantalum‌و‌Beads Tantalum‌، در هر دو‌نوع الکترولیتی مرطوب‌(فویل)‌و خشک‌(جامد)‌موجود هستند که رایج ترین آنها تانتالوم خشک یا جامد است.

خازنهای تانتالوم جامد از دی‌اکسید‌منگنز به عنوان ترمینال‌دوم خود استفاده می‌کنند و از‌نظر جسمی از خازن‌های آلومینیومی معادل کوچکتر هستند.

خاصیت دی‌الکتریک اکسید‌تانتالم نیز نسبت به اکسید‌آلومینیوم بسیار بهتر است و جریان نشتی کمتری دارد و از پایداری خازنی بهتری برخوردار است.

این باعث می شود آنها برای استفاده در برنامه های مسدود ، عبور ، جداشدن ، فیلتر و زمان بندی مناسب باشند.

همچنین ، خازن های Tantalum گرچه قطبی هستند.

اما می توانند خیلی راحت تر از انواع آلومینیوم به ولتاژ معکوس متصل شوند اما در ولتاژهای کار بسیار پایین تری دارند.

خازن های تانتالوم جامد معمولاً در مدارهایی استفاده می شوند که ولتاژ AC در مقایسه با ولتاژ DC اندک باشد.

با این حال ، برخی از انواع خازنهای تانتالیوم شامل دو خازن در یک ، اتصال منفی به منفی هستند تا یک خازن “غیر قطبی” برای استفاده در مدارهای با ولتاژ کم به عنوان وسیله ای غیر قطبی تشکیل شود.

به طور کلی ، سرب مثبت توسط یک علامت قطبیت بر روی بدنه خازن مشخص می شود.

بدنه خازن مهره تانتالیوم یک شکل هندسی بیضی شکل است.

مقادیر معمولی خازن از 47nF تا 470uF است.

خازن الکترولیتی آلومینیوم و تانتالیوم

با توجه به هزینه کم و اندازه کوچک، پیل الکترولیتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اما سه روش آسان برای نابود کردن یک خازن الکترولیتی وجود دارد:

• ولتاژ بیش از حد‌-‌ولتاژ بیش از حد باعث نشت جریان از طریق دی‌الکتریک و در نتیجه اتصال کوتاه خواهد شد.
• ولتاژ معکوس – ولتاژ معکوس باعث خود تخریبی لایه اکسید و در نهایت خرابی می شود.
• دمای بیش از حد- الکترولیت را خشک کرده و عمر یک خازن الکترولیتی را کاهش می‌دهد.

در آموزش بعدی در‌مورد خازن‌ها‌،‌ما به برخی ویژگی‌های اصلی خواهیم‌پرداخت تا نشان‌دهیم که بیشتر از ولتاژ و خازن هم  وجود‌دارد.

میتوانید آموزش های قبلی در مورد خازن را از اینجا ببینید.