Ang base ng elemento para sa disenyo ng mga elektronikong aparato ay nagiging mas kumplikado. Ang mga device ay pinagsama sa mga integrated circuit na may ibinigay na functionality at kontrol ng program. Ngunit ang pag-unlad ay batay sa mga pangunahing aparato: capacitors, resistors, diodes at transistors.
Nilalaman
Ano ang isang kapasitor
Ang isang aparato na nag-iimbak ng elektrikal na enerhiya sa anyo ng mga singil sa kuryente ay tinatawag na isang kapasitor.
Ang dami ng kuryente o electric charge sa physics ay sinusukat sa coulombs (C). Ang kapasidad ay sinusukat sa farads (F).
Ang nag-iisang conductor na may electric capacity na 1 farad ay isang metal na bola na may radius na katumbas ng 13 radii ng Araw.Samakatuwid, ang kapasitor ay may kasamang hindi bababa sa 2 konduktor, na pinaghihiwalay ng isang dielectric. Sa mga simpleng disenyo ng device - papel.
Ang pagpapatakbo ng isang kapasitor sa isang DC circuit ay isinasagawa kapag ang kapangyarihan ay naka-on at naka-off. Tanging sa mga transitional na sandali lamang nagbabago ang potensyal sa mga plato.
Ang kapasitor sa AC circuit ay recharged sa dalas na katumbas ng dalas ng boltahe ng power supply. Bilang resulta ng tuluy-tuloy na pagsingil at paglabas, ang kasalukuyang dumadaloy sa elemento. Mas mataas na dalas - mas mabilis na nagre-recharge ang device.
Ang paglaban ng isang circuit na may isang kapasitor ay depende sa dalas ng kasalukuyang. Sa zero DC frequency, ang resistance value ay may posibilidad na infinity. Habang tumataas ang dalas ng AC, bumababa ang resistensya.
Saan ginagamit ang mga capacitor?
Ang pagpapatakbo ng mga electronic, radio engineering at mga de-koryenteng aparato ay imposible nang walang mga capacitor.
Sa electrical engineering, ginagamit ang mga ito upang ilipat ang mga phase kapag nagsisimula ng induction motors. Kung walang phase shift, hindi gumagana ang isang three-phase asynchronous na motor sa isang variable na single-phase network.
Ang mga capacitor na may kapasidad na ilang farads - mga ionistor, ay ginagamit sa mga de-koryenteng sasakyan bilang pinagmumulan ng kapangyarihan ng engine.
Upang maunawaan kung bakit kailangan ang isang kapasitor, kailangan mong malaman na ang 10-12% ng mga aparatong pagsukat ay nagpapatakbo sa prinsipyo ng pagbabago ng kapasidad ng kuryente kapag nagbabago ang mga parameter ng panlabas na kapaligiran. Ang kapasidad ng reaksyon ng mga espesyal na aparato ay ginagamit para sa:
- pagpaparehistro ng mahina na paggalaw sa pamamagitan ng pagtaas o pagbaba sa distansya sa pagitan ng mga plato;
- pagpapasiya ng kahalumigmigan sa pamamagitan ng pag-aayos ng mga pagbabago sa paglaban ng dielectric;
- pagsukat ng antas ng likido, na nagbabago sa kapasidad ng elemento kapag napuno.
Mahirap isipin kung paano idinisenyo ang proteksyon ng automation at relay nang walang mga capacitor. Isinasaalang-alang ng ilang lohika ng proteksyon ang multiplicity ng recharge ng device.
Ang mga capacitive na elemento ay ginagamit sa mga circuit ng mga aparatong mobile na komunikasyon, kagamitan sa radyo at telebisyon. Ang mga capacitor ay ginagamit sa:
- amplifier ng mataas at mababang frequency;
- mga suplay ng kuryente;
- mga filter ng dalas;
- sound amplifier;
- mga processor at iba pang microcircuits.
Madaling mahanap ang sagot sa tanong kung para saan ang isang kapasitor, kung titingnan mo ang mga de-koryenteng circuit ng mga elektronikong aparato.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng kapasitor
Sa isang DC circuit, ang mga positibong singil ay kinokolekta sa isang plato, at ang mga negatibong singil ay kinokolekta sa isa pa. Dahil sa kapwa pagkahumaling, ang mga particle ay gaganapin sa aparato, at ang dielectric sa pagitan ng mga ito ay hindi pinapayagan na kumonekta. Ang mas manipis ang dielectric, mas malakas ang mga singil ay nakatali.
Kinukuha ng kapasitor ang dami ng kuryente na kailangan para punan ang lalagyan, at humihinto ang kasalukuyang.
Sa patuloy na boltahe sa circuit, ang elemento ay nagpapanatili ng isang singil hanggang sa patayin ang kapangyarihan. Pagkatapos ito ay pinalabas sa pamamagitan ng mga naglo-load sa circuit.
Ang alternating current ay dumadaloy sa isang kapasitor sa ibang paraan. Ang unang ¼ ng panahon ng oscillation ay ang sandaling na-charge ang device. Ang amplitude ng kasalukuyang singilin ay bumababa nang malaki, at sa pagtatapos ng quarter ay bumababa ito sa zero. Ang EMF sa sandaling ito ay umabot sa amplitude.
Sa ikalawang ¼ yugto, ang EMF ay bumaba at ang cell ay nagsisimulang mag-discharge. Ang pagbaba sa EMF ay sa simula ay maliit at ang discharge kasalukuyang, ayon sa pagkakabanggit, masyadong. Lumalaki ito ayon sa parehong exponential dependence. Sa pagtatapos ng panahon, ang EMF ay zero, ang kasalukuyang ay katumbas ng halaga ng amplitude.
Sa ikatlong ¼ ng panahon ng oscillation, ang EMF ay nagbabago ng direksyon, pumasa sa zero at tumataas.Nakabaliktad ang charge sign sa mga plato. Ang kasalukuyang bumababa sa magnitude at nagpapanatili ng direksyon. Sa puntong ito, ang electric current ay humahantong sa boltahe ng 90° sa phase.
Sa mga inductors, ang kabaligtaran ang nangyayari: ang boltahe ay humahantong sa kasalukuyang. Nauuna ang property na ito kapag pumipili kung aling mga circuit ang gagamitin sa circuit: RC o RL.
Sa pagtatapos ng cycle, sa huling ¼ oscillation, ang EMF ay bumaba sa zero, at ang kasalukuyang ay umabot sa pinakamataas na halaga nito.
Ang "Capacity" ay dini-discharge at sinisingil ng 2 beses bawat panahon at nagsasagawa ng alternating current.
Ito ay isang teoretikal na paglalarawan ng mga proseso. Upang maunawaan kung paano gumagana ang elemento sa circuit nang direkta sa aparato, ang inductive at capacitive resistance ng circuit, ang mga parameter ng iba pang mga kalahok ay kinakalkula, at ang impluwensya ng panlabas na kapaligiran ay isinasaalang-alang.
Mga pangunahing katangian at katangian
Kasama sa mga parameter ng capacitor na ginagamit sa paggawa at pagkumpuni ng mga elektronikong device ang:
- Kapasidad - C. Tinutukoy ang halaga ng singil na hawak ng device. Ang halaga ng nominal na kapasidad ay ipinahiwatig sa kaso. Upang lumikha ng mga kinakailangang halaga, ang mga elemento ay kasama sa circuit na kahanay o sa serye. Ang mga halaga ng pagpapatakbo ay hindi tumutugma sa mga kinakalkula.
- Resonant frequency - fр. Kung ang dalas ng kasalukuyang ay mas malaki kaysa sa resonant, pagkatapos ay lilitaw ang mga inductive na katangian ng elemento. Ginagawa nitong mahirap ang trabaho. Upang maibigay ang kinakalkula na kapangyarihan sa circuit, makatwirang gumamit ng kapasitor sa mga frequency na mas mababa sa mga resonant na halaga.
- Na-rate na boltahe - Un. Upang maiwasan ang pagkasira ng elemento, ang operating boltahe ay nakatakdang mas mababa kaysa sa nominal na boltahe. Ang parameter ay ipinahiwatig sa kaso ng kapasitor.
- Polarity. Kung ang koneksyon ay hindi tama, ang pagkasira at pagkabigo ay magaganap.
- Electrical insulation resistance - Rd. Tinutukoy ang kasalukuyang pagtagas ng device. Sa mga device, ang mga bahagi ay matatagpuan malapit sa isa't isa. Sa mataas na leakage current, posible ang mga parasitic na koneksyon sa mga circuit. Ito ay humahantong sa mga malfunctions. Ang kasalukuyang pagtagas ay nagpapababa sa mga capacitive na katangian ng elemento.
- Koepisyent ng temperatura - TKE. Tinutukoy ng halaga kung paano nagbabago ang capacitance ng device na may mga pagbabago sa temperatura ng kapaligiran. Ang parameter ay ginagamit kapag bumubuo ng mga aparato para sa operasyon sa malubhang klimatiko na kondisyon.
- parasitic piezoelectric effect. Ang ilang mga uri ng mga capacitor, kapag na-deform, ay lumilikha ng ingay sa mga device.
Mga uri at uri ng mga capacitor
Ang mga capacitive na elemento ay inuri ayon sa uri ng dielectric na ginamit sa disenyo.
Mga capacitor ng papel at metal-papel
Ang mga elemento ay ginagamit sa mga circuit na may pare-pareho o bahagyang pulsating boltahe. Ang pagiging simple ng disenyo ay nagreresulta sa isang 10-25% na mas mababang katatagan ng pagganap at tumaas na pagkalugi.
Sa mga capacitor ng papel, pinaghihiwalay ng mga aluminum foil plate ang papel. Ang mga pagtitipon ay pinaikot at inilagay sa isang kaso sa anyo ng isang silindro o isang hugis-parihaba na parallelepiped.
Ang mga aparato ay nagpapatakbo sa mga temperatura ng -60 ... + 125 ° C, na may na-rate na boltahe ng mga aparatong mababa ang boltahe hanggang sa 1600 V, mga aparatong may mataas na boltahe - higit sa 1600 V at isang kapasidad na hanggang sampu-sampung microfarads.
Sa mga aparatong metal-paper, sa halip na foil, isang manipis na layer ng metal ang inilalapat sa dielectric na papel. Nakakatulong ito upang makagawa ng mas maliliit na elemento. Sa mga menor de edad na pagkasira, ang pagpapagaling sa sarili ng dielectric ay posible. Ang mga elemento ng metal-paper ay mas mababa sa mga elemento ng papel sa mga tuntunin ng paglaban sa pagkakabukod.
Mga Electrolytic Capacitor
Ang disenyo ng mga produkto ay kahawig ng mga papel. Ngunit sa paggawa ng mga electrolytic cell, ang papel ay pinapagbinhi ng mga metal oxide.
Sa mga produktong may electrolyte na walang papel, ang oksido ay idineposito sa isang metal na elektrod. Ang mga metal oxide ay may one-sided conductivity, na ginagawang polar ang device.
Sa ilang mga modelo ng mga electrolytic cell, ang mga plato ay ginawa gamit ang mga grooves na nagpapataas sa ibabaw na lugar ng elektrod. Ang mga puwang sa puwang sa pagitan ng mga plato ay tinanggal sa pamamagitan ng pagbaha ng electrolyte. Pinapabuti nito ang mga capacitive na katangian ng produkto.
Ang isang malaking kapasidad ng mga electrolytic device - daan-daang microfarads - ay ginagamit sa mga filter upang pakinisin ang mga ripples ng boltahe.
Aluminum electrolytic
Sa mga device ng ganitong uri, ang anode lining ay gawa sa aluminum foil. Ang ibabaw ay pinahiran ng metal oxide - isang dielectric. Ang cathode lining ay isang solid o likidong electrolyte, na pinili upang ang layer ng oxide sa foil ay naibalik sa panahon ng operasyon. Ang self-healing dielectric ay nagpapahaba sa buhay ng elemento.
Ang mga capacitor ng disenyo na ito ay nangangailangan ng polarity. Kapag binuksan muli, masisira nito ang kaso.
Ang mga device, sa loob kung saan matatagpuan ang mga anti-sequential polar assemblies, ay ginagamit sa 2 direksyon. Ang kapasidad ng aluminum electrolytic cells ay umabot sa ilang libong microfarads.
Tantalum electrolytic
Ang anode electrode ng naturang mga aparato ay ginawa mula sa isang porous na istraktura na nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng tantalum powder hanggang +2000°C. Ang materyal ay mukhang isang espongha. Ang porosity ay nagdaragdag sa ibabaw na lugar.
Gamit ang electrochemical oxidation, isang layer ng tantalum pentoxide na hanggang 100 nanometer ang kapal ay inilalapat sa anode. Ang isang solid dielectric ay ginawa mula sa manganese dioxide.Ang natapos na istraktura ay pinindot sa isang tambalan - isang espesyal na dagta.
Ang mga produktong Tantalum ay ginagamit sa kasalukuyang mga frequency na higit sa 100 kHz. Ang kapasidad ay nilikha hanggang sa daan-daang microfarad, sa isang operating boltahe na hanggang 75 V.
Polimer
Gumagamit ang mga capacitor ng electrolyte na gawa sa solid polymers, na nagbibigay ng maraming pakinabang:
- ang buhay ng serbisyo ay nadagdagan hanggang 50 libong oras;
- ang mga parameter ay nai-save sa panahon ng pag-init;
- ang saklaw ng mga pinahihintulutang kasalukuyang ripples ay pinalawak;
- ang paglaban ng mga plato at mga lead ay hindi lumilipat sa kapasidad.
Pelikula
Ang dielectric sa mga modelong ito ay isang pelikula ng Teflon, polyester, fluoroplastic o polypropylene.
Mga takip - foil o metal deposition sa pelikula. Ang disenyo ay ginagamit upang lumikha ng mga multilayer assemblies na may mas mataas na lugar sa ibabaw.
Ang mga capacitor ng pelikula na may maliit na sukat ay may kapasidad na daan-daang microfarads. Depende sa paglalagay ng mga layer at ang mga konklusyon ng mga contact, ang axial o radial na mga hugis ng mga produkto ay ginawa.
Sa ilang mga modelo, ang rated boltahe ay 2 kV at mas mataas.
Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng polar at non-polar
Pinapayagan ng non-polar ang pagsasama ng mga capacitor sa circuit nang walang pagsasaalang-alang sa direksyon ng kasalukuyang. Ang mga elemento ay ginagamit sa mga filter ng variable power supply, high-frequency amplifier.
Ang mga produktong polar ay konektado alinsunod sa pagmamarka. Kung i-on mo ito sa kabilang direksyon, mabibigo ang device o hindi gagana nang normal.
Ang mga polar at non-polar capacitor ng malaki at maliit na kapasidad ay naiiba sa disenyo ng dielectric. Sa mga electrolytic capacitor, kung ang oksido ay inilapat sa 1 elektrod o 1 bahagi ng papel, pelikula, kung gayon ang elemento ay magiging polar.
Ang mga modelo ng non-polar electrolytic capacitors, sa mga disenyo kung saan ang metal oxide ay idineposito nang simetriko sa parehong mga ibabaw ng dielectric, ay kasama sa alternating current circuits.
Para sa mga polar, mayroong marka ng isang positibo o negatibong elektrod sa katawan.
Ano ang tumutukoy sa kapasidad ng isang kapasitor
Ang pangunahing pag-andar at papel ng isang kapasitor sa isang circuit ay upang makaipon ng mga singil, at ang isang karagdagang isa ay upang maiwasan ang pagtagas.
Ang halaga ng kapasidad ng kapasitor ay direktang proporsyonal sa dielectric na pare-pareho ng daluyan at ang lugar ng mga plato, at inversely proporsyonal sa distansya sa pagitan ng mga electrodes. Mayroong 2 kontradiksyon:
- Upang madagdagan ang kapasidad, ang mga electrodes ay kinakailangan bilang makapal, mas malawak at mas mahaba hangga't maaari. Sa kasong ito, ang mga sukat ng aparato ay hindi maaaring tumaas.
- Upang mapanatili ang mga singil at maibigay ang nais na puwersa ng pagkahumaling, ang distansya sa pagitan ng mga plato ay ginawang minimal. Sa kasong ito, hindi maaaring bawasan ang kasalukuyang breakdown.
Upang malutas ang mga salungatan, ginagamit ng mga developer ang:
- multilayer constructions ng isang pares ng dielectric at electrode;
- porous anode structures;
- pagpapalit ng papel ng mga oxide at electrolytes;
- parallel na koneksyon ng mga elemento;
- pagpuno ng libreng espasyo ng mga sangkap na may tumaas na dielectric constant.
Ang mga capacitor ay lumiliit at mas mahusay sa bawat bagong imbensyon.
Mga katulad na artikulo:
