Конденсаторы (Capacitor)

Даниэль Гралах был первым объединить несколько банок параллельно в "батареи", чтобы увеличить емкость заряда. Бенджамин Франклинисследовал лейденской банки и "доказал", что обвинение было храниться на стекло, а не в воде, как другие взяли на себя . Кроме того, он ввел термин "батарея",  (обозначая увеличение мощности с рядом аналогичных единиц, как и в батарею пушек ), впоследствии применяться ккластеров электрохимических ячеек .  Лейден банки были позже сделанное покрытие внутри и снаружи банки с металлической фольгой, оставляя пространство в рот, чтобы предотвратить искрение между фольги.  Самые ранние единицу емкости был "банку", что эквивалентно примерно 1 нанофарад

Лейден банки или более мощных устройств на плоских стеклянных пластин, чередующихся с фольгой проводники были использованы исключительно Вплоть до 1900 года, когда изобретение беспроводной ( радио ) создали спрос на стандартные конденсаторы и устойчивое движение к более высоким частотам требуется конденсаторы с низким индуктивности . Более компактную конструкцию, начал использоваться в гибких диэлектрических листов, таких как промасленной бумагой зажатый между листами из металлической фольги, проката или сложить в небольшой пакет.

Раннее конденсаторы также были известны как конденсаторы , термин, который до сих пор иногда используется и сегодня. Этот термин был впервые использован для этой цели Алессандро Вольта в 1782 году, со ссылкой на устройство способность хранить более высокая плотность электрического заряда, чем нормальные изолированных проводника. 

Принцип действия

Конденсатор состоит из двух проводников , разделенных непроводящие области называется диэлектрической среды , хотя это может быть вакуума или полупроводника области обеднения химически идентичные проводников.Конденсатор предполагается быть самодостаточным и изолированным, не чистый электрический заряд и не оказывает влияния от любого внешнего электрического поля. Таким образом проводники имеют равные и противоположные заряды на их поверхности сталкиваются,  и диэлектрические развивается электрического поля. В СИ единиц, емкость одного фарад означает, что один кулоновского заряда на каждый проводник причины напряжения одного вольта через устройство. 

Конденсатор типа

Практические конденсаторов являются коммерчески доступными в различных формах. Тип внутреннего диэлектрика, структура пластин и устройства упаковки всех сильно влияют на характеристики конденсатора, и ее приложениям.

Значения  доступный диапазон от очень низкого (пикофарада диапазоне, в то время  сколь угодно малых значений, в  принципе, возможно, бродячих (паразитарные) емкости в любой схемы является ограничивающим фактором) до примерно 5 кр суперконденсаторов .

Выше примерно 1 мкФ электролитические конденсаторы обычно используются из-за их малого размера  и низкой стоимости по сравнению  с другими технологиями, если только их относительно бедных стабильности, жизни и поляризованный характер делают их непригодными. Очень высокий потенциал использования суперконденсаторов пористого углеродного материала электрода. 

Большинство типов конденсаторов включают диэлектрической  прокладкой, что увеличивает их емкость. Эти диэлектриков чаще всего изоляторов.Однако, низкая емкость устройств доступны с вакуумом между пластинами, что позволяет чрезвычайно высоким напряжением и малыми потерями.Переменный конденсатор с пластинами открыты для атмосферы обычно использовались в настройке схемы радио. Позже конструкций использовать полимер фольги диэлектрика между подвижных и неподвижных пластин, без существенных воздушным пространством между ними.

В целях максимального  заряда конденсатора, что может держать, диэлектрического материала необходимо иметь высокую проницаемость это возможно, а также имеющие в качестве высокого напряжения пробоя насколько это возможно.

Несколько твердых  диэлектриков доступны, в том числе бумага , пластик , стекло , слюда и керамических материалов. Бумага была широко используется в более старых устройств и предложения относительно высокого напряжения производительности. Тем не менее, чувствительны к воде поглощения, и в значительной степени заменить пластиковые пленочные конденсаторы. Пластмассы предлагают лучшую стабильность и старения представление, которое делает их полезными в таймер схемы, хотя они могут быть ограничены низкой рабочей температуры и частоты.Керамические конденсаторы, как правило, небольшой, дешевый и полезный для высокочастотных устройств, хотя их емкость сильно меняется с напряжением и они стареют плохо. Они в широком смысле классифицируется как класс 1 диэлектриков , которые имеют предсказуемые изменения емкости при температуре или класса 2 диэлектриков , которые могут работать при более высоком напряжении. Стекла и слюды конденсаторы чрезвычайно надежной, стабильной и устойчивой к высоким температурам и напряжения, но слишком дороги для большинства популярных приложений. Электролитических конденсаторов исуперконденсаторов используются для хранения малых и больших количеств энергии, соответственно, керамические конденсаторы часто используются в резонаторах , и паразитной емкости происходит в цепях, где простой-диэлектрик-проводник структуры проводника образуются самопроизвольно от конфигурации разметка .

Электролитические конденсаторы использования алюминиевых или танталовых пластин с оксидом слой диэлектрика. Второй электрод находится в жидком состоянии электролита , подключенный к цепи другой фольги пластины. Электролитические конденсаторы предлагают очень высокой емкостью, но страдают от плохого допусков, высокая нестабильность, постепенная потеря емкости особенно при воздействии тепла и высоким током утечки. Низкое качество конденсаторов может течь электролита, который вреден для печатных плат. Проводимость электролита падает при низких температурах, что увеличивает эквивалентное последовательное сопротивление. Хотя широко используется для питания кондиционирования сила, плохая-частотных характеристик высокого делают их непригодными для многих приложений. Электролитические конденсаторы будут самостоятельно ухудшить, если не используется в течение периода (около года), а при полной мощности применяется возможно короткое замыкание, постоянно повреждение конденсатора и обычно дует предохранитель или вызывающих искрение в выпрямителя труб. Они могут быть восстановлены перед использованием (и повреждений) посредством постепенного рабочее напряжение, часто делается на античныхмеханотронное оборудования в течение 30 минут с помощью переменного трансформатора к сети переменного тока. К сожалению, использование этой техники может быть менее удовлетворительным для некоторых полупроводниковых устройств, которые могут быть повреждены при работе ниже своего нормального диапазона мощности, требуя, чтобы электрической сети быть изолированы от потребления схемы. Такие средства не могут быть применимы к современной промышленной частоты высокого поставок, как эти продукты полного выходного напряжения даже при ограниченной вход.

Танталовые  конденсаторы предлагают лучшие частоты  и температуры характеристиками, чем алюминий, но выше диэлектрического поглощения и утечки.  OS-CON (или OC-CON) конденсаторы полимеризованного органических полупроводниковых твердых электролитов типа, которые предлагают больше жизни на более высокую стоимость, чем стандартные электролитические конденсаторов.

Несколько других типов конденсаторов доступны для специальных приложениях. Суперконденсаторы хранить большое количество энергии. Суперконденсаторы из углеродистых аэрогеля , углеродные нанотрубки, или очень пористые материалы электродов предлагают чрезвычайно высокой емкости (до 5 кр с 2010 года ) и может быть использована в некоторых приложениях вместо аккумуляторов . Переменный ток конденсаторы предназначены специально для работы на линии ( сети) цепях переменного тока. Они широко используются в электрический двигатель схемы и часто предназначены для обработки больших токах, поэтому они, как правило, больших размеров. Они, как правило, прочная упакованы, часто в металлические ящики, которые могут быть легко заземленной / заземлен. Кроме того, они разработаны с постоянным током напряжением пробоя не менее пяти раз напряжения переменного тока максимум.

Сруктура

Расположение  пластин и диэлектрических имеет  много вариаций в зависимости  от желаемого рейтинги конденсатора. При малых значениях емкости (мкФ и менее), керамические диски использования металлических покрытий, с проводом приводит связан с покрытием. Большие значения могут быть сделаны несколько пачки пластин и дисков. Значение конденсаторы большего обычно используют металлическую фольгу или пленку слой металла, нанесенного на поверхность диэлектрической пленки, чтобы пластины, и диэлектрическая пленка пропитанной бумаги или пластика - это подкатил к экономии места. Для уменьшения сопротивления и индуктивности долго пластин, пластин и диэлектрических расположены в шахматном порядке так, что соединение осуществляется на общих краю свернутой пластины, а не на концах фольгой или металлизированной полосы фильм, который включает пластин.

Ассамблея заключен, чтобы влага ввода диэлектрической - начале радио оборудования, используемого  картона трубку запечатанных воском.Современные бумагой или пленкой диэлектрика конденсаторов, смоченной в жестком термопластика. Большие конденсаторы высокого напряжения использование может иметь рулонах сжатый, чтобы вписаться в прямоугольном корпусе металла, с болтами терминалов и втулки для соединения.Диэлектрика в больших конденсаторов часто пропитаны жидкостью для улучшения его свойств.

Конденсаторы  могут иметь свои соединительные провода расположены во многих конфигурациях, например аксиально или радиально. "Осевой" означает, что приводит находятся на общей оси, как правило, оси конденсатора цилиндрического корпуса - приводит продлить с противоположных концов. Радиальные приводит могут более точно назвать тандеме, они редко бывают на самом деле выстроены вдоль радиуса окружности тела, так что этот термин неточен, хотя универсальным. Приводит (до Бент), как правило, в плоскости, параллельной плоское тело из конденсатора, и распространяются в одном направлении, они часто параллельно, как производятся.

Маленькие, дешевые  дискообразные керамических конденсаторов существовали с 1930-х годов, и остаются в широкое использование. С 1980-х годов, для поверхностного монтажа пакеты для конденсаторов широко были использованы. Эти пакеты чрезвычайно малы и отсутствия соединительных проводов, что позволяет им быть припаяны непосредственно на поверхностипечатных плат . Поверхностного монтажа компонентов избежать нежелательных частот эффекты высокой из-за клиентов и упрощения автоматизированной сборки, хотя ручной обработки затруднено из-за их малого размера.

Механическим  управлением конденсаторы переменной позволяет планки скорректировать, например, вращающихся или скользящих множество подвижных пластин  в соответствие с множества стационарных плит. Низкая стоимость конденсаторов переменной сжать вместе чередующихся слоев алюминия и пластика с винтом . Электрическое управление емкости достижимо с варакторов (или варикапов), которые при обратном смещении полупроводниковых диодов которого обеднения ширина варьируется в зависимости от приложенного напряжения.Они используются в фазовой автоподстройки петель , среди других приложений.