Основные параметры конденсаторов. По назначению конденсаторы делят на контурные, блокировочные, разделительные, фильтровые и подстроечные

Конденсаторы

ЛЕКЦИЯ №11

По назначению конденсаторы делят на контурные, блокировочные, разделительные, фильтровые и подстроечные, а по характеру изменения емкости – на постоянные, переменные и полупеременные.

В зависимости от материала диэлектрика конденсаторы подразделяют на группы, присваивая сокращенные обозначения: керамические на номина-льное рабочее напряжение до 1600 В (К10) и выше 1600 В (К15); стеклянные (К12), стеклокерамические (К21), стеклокерамические (К22), стеклоэмалевые (К23); слюдяные (К31); бумажные с фолговыми обкладками на напряжение до 2 кВ (К40) и выше 2 кВ (К41), а также бумажные с металлизированными обкладками (К42); электролитические фольговые алюминиевые (К50), танталовые или ниобиевые (К51) и танталовые объемно-пористые (К52); ок- сидно-полупроводниковые (К53) и оксидно-металлические (К54); вакуумные (К61); Полистирольные с фольговыми и металлизированными обкладками пленочные (К70) и (К71); фторопластовые пленочные (К72); полиэтилен-терефталатные с металлизированными и с фольговыми обкладками пленоч-ные (К73 и К74); комбинированные пленочные (К75) и лакопленочные (К76); поликарбонатные и полипропиленовые пленочные (К77 и К78); переменные вакуумные (КП1); подстроечные воздушные (КТ2) и с твердым диэлектри-ком (КТ4). Конденсаторы ИС имеют твердый диэлектрик.

По конструкции конденсаторы бывают пакетными, трубчатыми, диско-выми, литыми рулонными и литыми секционированными.

Номинальная емкость конденсатора 1 пФ и выше определяется так же как и для резисторов рядом стандартных значений. Фактическая емкость кон- денсатора может отличаться от номинальной. Эти отличия определяют класс точности конденсатора. Для основных классов точности большинства групп конденсаторов существуют ряды номинальных емкостей: для I класса (±5%) – ряд Е24; для II класса (±10%) – ряд E12; для III класса (±20%) – ряд Е6 (цифра после буквы обозначает количество градаций значений емкости, кото-рое может быть умножено на 10 ^п, где п – целое положительное или отрица-тельное число). Блокировочные и разделительные конденсаторы обычно вы-бирают по II и III классам точности, контурные – по I, 0 (±2%), 00 (±1%) и даже выше (±0,5%), а фильтровые имеют разброс параметров от -20 до +80%.

Стабильность емкости конденсаторов определяется её изменениями под действием таких дестабилизирующих факторов, как температура, влага, старение, фоновое излучение и др. Наибольшее влияние оказывает темпера-тура. Её влияние на емкость оценивается температурным коэффициентом емкости (1/°С) ТКЕ = ΔС/ (С₀ Δ t), где ΔС – отклонение емкости при измене-нии температуры на Δt, °С.

ТКЕ высокочастотных керамических конденсаторов обозначают бук-вой (П – плюс, М – минус, МПО – ноль) и цифрами, указывающими значение ТКЕ, умноженное на 10^-6 1/°С. Конденсаторы окрашиваются эмалью опреде-ленного цвета: серый цвет обозначает группу стабильности П60 ± 40, т.е. их

ТКЕ = + (60 ± 40) ·10^-6 1/°С; зеленый цвет обозначает группу стабильности М1500 ± 250, т.е. их ТКЕ = - (1500 ± 250) ·10^-6 1/°С.

Электрическая прочность конденсатора характеризуется номинальным и испытательным напряжением, а также перенапряжением. Номинальным яв-ляется максимальное напряжение, при котором конденсатор может работать. Испытательное – это напряжение, превышающее номинальное и служащее для проверки электрической прочности конденсатора. Перенапряжение пре-вышает номинальное и может кратковременно подаваться на конденсатор.

Сопротивление изоляции конденсаторов определяется токами утечки, обусловленные током абсорбции и диссоциацией влаги на их поверхности. Сопротивление изоляции керамических, слюдяных и пленочных конден-саторов 10⁴÷10⁵ МОм, а бумажных и металлобумажных 10²÷10³ Мом. Значительные токи утечки (до единиц миллиампер) имеют электролитические конденсаторы.

Частотные свойства конденсаторов. Реальный конденсатор кроме собственного номинала имеет также паразитные параметры. На рисунке 7.4 показана эквивалентная модель реального конденсатора с сосредоточенным импедансом. Здесь С – номинальная ёмкость в фарадах, L_S – паразитная последовательная индуктивность в генри, R_S – последовательное сопро-тивление в омах, R_Р – сопротивление утечки в омах. Как и у резистора паразитные составляющие появляюются из-за наличия выводов конденсатора и вследствие особенностей его конструкции.

На частоте f импеданс конденсатора описывается выражением

Z = (j2π f С +1 / R_Р) ^{- 1} + j2π f L_S + R_S.

На рисунке 7.5 показаны типичные кривые зависимости импеданса реальных конденсаторов от частоты. Пранализировав уравнение импеданса конденса-тора, легко найти, что самый плавный переход от емкостного поведения (f <f_c) к индуктивному (f >f_c) происходит при R_С ≈ 1,41 (L_S /C)^1/2, которое называется критическим сопротивлением конденсатора. При больших последовательных сопротивлениях R_S на кривой импеданса наблюдается плато вблизи собственной резонансной частоты f_c =1/[2π(L_SC) ^{1/ 2}], а при малых R_S на этой частоте имеет место резкий провал.

Рисунок 7.4 Рисунок 7.5

Паразитные параметры конденсаторов Таблица 7.4

Тип конденсатора	LS, нГн	RS, Ом	RP, Ом	f, МГц
Алюминиевый фольговый	1–2	0,001–0,3	≥ 35	0,02– 1
Керамический дисковый	1–30	0,005–27	≥ 5·10^9	2 – 800
Керамический проходной	0,001–1	0,6–300	≥1000	16–10000
Стеклянный	1,4–10	0,01–2	≥10^10	6 – 1000
Слюдяной	0,52–25	0,1–47	≥7·10^8	5 – 7000
Лавсановый пленочный	5–50	0,01–5	≥1000	2 – 35
Бумажный	6–160	1–16	≥20	2 – 15
Поликарбонатный пленочный	12–55	0,001–5	≥15000	0,1 – 15
Полиэфирный пленочный	5–50	0,01–5	≥1000	2 – 35
Полипропиленовый пленочный	6–75	0,001–0,5	≥30000	0,3 – 15
Полистирольный пленочный	8–50	0,16–3,2	≥9·10^10	5 – 100
Фарфоровый	0,02–2	0,01–0,8	≥10^10	35 – 16000

Продолжение таблицы 7.4

Танталовый фольговый	18–50	0,05–0,5	≥50	0,02 – 1
Полупроводниковый танталовый	0,6–20	0,1–10	≥50	0,3 – 50
Фторопластовый пленочный	15–55	0,02–1	≥90000	0,7 – 10

Дата добавления: 2014-01-20