Kondenzátor je elektronická súčiastka, ktorej prevažujúca vlastnosť je jej elektrická kapacita.
Kondenzátory s mierkou v cm–dole elektrolytické, hore keramické, vľavo v prevedení SMDSchématická značka kondenzátora
V zásade vždy ide o dve elektródy s vloženým dielektrikom, ale v závislosti od detailov konštrukcie kondenzátora sa za rôznych podmienok prejavujú ich nežiadúce (parazitné) vlastnosti (napr. sériový odpor, zvod, indukčnosť, teplotné závislosti, zmeny vlastností v čase, nelinearita kapacity (závislosť od napätia) atď.). Kvôli tomuto sa vyrába množstvo rôznych typov kondenzátorov a je potrebné vždy vybrať vhodný typ podľa typu aplikácie (samozrejme s prihliadnutím aj na cenu a rozmery).
Kondenzátor sa skladá z dvochvodivýchdosiek oddelenýchdielektrikom. Na každú z dosiek sa privádzajú elektrické náboje opačnej polarity, ktoré sa vzájomne priťahujúelektrickou silou. Dielektrikum medzi doskami nedovolí, aby sačastices nábojom dostali do kontaktu, a tým došlo k vybitiu elektrického náboja.
Označovanie kondenzátorov
Kondenzátory
Hodnoty vlastností kondenzátora bývajú vyznačené na tele kondenzátora.[1]
Kapacita býva označená priamo vo Faradoch, napr. 470 uF, t.j. 0,000 47 F, pokiaľ to veľkosť kondenzátora dovolí. Niekedy sa predpona použije miesto desatinnej čiarky. Napríklad 2n2 znamená hodnotu 2,2nF.
Pri menších telesách sa môžeme stretnúť s trojciferným označením, kde prvé dvojčíslie predstavuje hodnotu kapacity v pikofaradoch, ktorú treba vynásobiť číslom 10 umocneným na tretiu cifru. Pokiaľ je na označenie použitá dvojica cifier, hodnota je priamo v pikofaradoch.
Napríklad 564 znamená 56 x 104 pF= 560 000 pF = 560 nF.
Písmeno za trojcifrou znamená triedu tolerancie. Napríklad K znamená toleranciu 10 pF + 10% nominálnej hodnoty.
Prevádzkové napätie pre ktoré je kondenzátor určený.
Polarita vývodov pri polárnych kondezátoroch (v súčasnosti väčšina elektrolytických kondenzátorov).
Elektrolytické kondenzátory
Elektrolytické
Konštrukcia
Medzi dve hliníkové fólie (elektródy) je vložený pijavý materiál (papier) napustený elektrolytom. Dielektrikom je zlúčenina hliníka ktorá vznikne na povrchu elektródy vplyvom elektrolytu.
Celok je zrolovaný a vložený do valcového hliníkového puzdra s dvomi vývodmi (jeden vývod je pripojený priamo na puzdro /platí iba pre nižšie napätia/).
Vlastnosti
pomerne vysoké kapacity aj 70 F (ale iba pre nízke napätia–obyčajne 2,2 V)
potreba jednosmernej polarizácie (niektoré typy zvládnu malú striedavú záťaž)
pomerne nízka cena
pomerne vysoké zvodové prúdy
pomerne veľké parazitné javy (sériový odpor a indukčnosť). Tieto vlastnosti sa dajú znížiť zvláštnou konštrukciou (vyššia cena). Takéto typy sa označujú „low ESR“ (ESR=Equivalent Series Resistance) a používajú sa v spínaných zdrojoch
tendencia vysychať po dlhšej prevádzke, a tým meniť resp. stratiť kapacitu
životnosť veľmi závisí od teploty okolia, pre kondenzátor pri max. teplote (85°C alebo 105°C) môže byť iba 2000 hodín, ale pri znížení teploty okolia Ta na polovicu maximálnej stúpa životnosť až na 250 000 hodín a viac
nesprávne zapojenie polarity poškodí súčiastku
Typické rozsahy hodnôt
kapacity 100 nF– 2,7 F (s rastúcou kapacitou rastie rozmer, platí najmä pre vyššie napätia)
napätia 6 V–600V (špeciálne aj viac) (s rastúcim napätím rastie rozmer)
teplotné rozsahy bežne od −40°C do 85°C, drahšie do 105°C
Typické aplikácie
filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia
oddelenie jednosmernej zložky v NF obvodoch
malé kapacity sa využívajú na odstránenie vysokých frekvencií
Tantalové
Modifikácia elektrolytických kondenzátorov, dielektrikom je vrstva oxidu tantalu na tantalovej elektróde.
Vlastnosti
pomerne vysoké kapacity
absolútna potreba jednosmernej polarizácie, neznášajú ani najmenšie prepólovanie a ani prepätia (explodujú)
výrazne menšie (až zanedbateľne malé) zvodové prúdy
vyššia cena než majú elektrolytické
Typické rozsahy hodnôt
kapacity 1μF–4700μF
napätia 5,5V–400V
priemer 5mm–12,5mm
výška 10mm–25mm
Typické aplikácie
filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia v miestach, kde je potrebný malý zvod (napr. batériou napájané prístroje)
Keramické
Konštrukcia
Tenký plát keramického dielektrika je potiahnutý z dvoch strán kovovou vrstvou (elektródy). Celok je po pripevnení kontaktov zaliaty do izolačnej hmoty.
Používa sa široký rozsah keramických hmôt, v závislosti od nich sú aj ostatné vlastnosti. Vo všeobecnosti ide o hmoty s vysokou permitivitou pre kondenzátory s väčšími kapacitami, ktoré sú však silne nelineárne a hodia sa len pre filtračné účely; alebo naopak ide o keramiku s nízkou permitivitou, ale dobrými elektrickými vlastnosťami.
Vlastnosti
bipolárne
malé rozmery
relatívne lacné
malé (zanedbateľné) zvodové prúdy
nemajú určenú polaritu
Vysoké kapacity
silne nelineárne
veľká tepelná závislosť
vhodné len pre filtrovanie jednosmerného napájania
Typické rozsahy hodnôt
napätia 10V–600V
Nízke kapacity
kapacity 1pF–1nF
Vysoké kapacity
kapacity 1nF–100nF
Typické aplikácie
Nízke kapacity
vysokofrekvenčné obvody
RC siete v NF obvodoch
filtrovanie VF zložiek signálov a napájacích napätí
Vysoké kapacity
filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia
Fóliové
Konštrukcia
Dielektrikum–fólia z vhodného plastu je umiestnená medzi dvomi kovovými fóliami–elektródami–a zvinutá do tvaru valca, kvádra...
Vlastnosti
dobrá linearita
dobrá tepelná (ne)závislosť
dobrá časová stabilita
vyššie parazitné vlastnosti (indukčnosť)
dobré vysokonapäťové vlastnosti
väčšie rozmery
vyššia cena
rovnaká funkcia ako keramické, ale fóliové majú menšie výkyvy
Typické rozsahy hodnôt
100pF–1μF
10V–1000V
Typické aplikácie
precízne NF filtre
oddelenie jednosmernej zložky v NF obvodoch
Premenlivé kondenzátory
Premenlivé
Mechanické
Kapacita sa dá meniť obvykle otáčaním. Konštrukciou sú to dve elektródy prípadne sústava elektród v polkruhovom tvare, ktoré sa otáčaním pohyblivej časti zasúvajú medzi seba, zväčšujú tak plochu a tým kapacitu. Delia sa na:
vzduchové
s dielektrikom
Typicky ide o ladenie v rozsahu jednotiek či desiatok pF.
Varikapy
Sú to v podstate diódy, ktoré sa používajú v závernom smere. V závernom smere sa totiž dióda správa ako kondenzátor. Kapacita sa ladí potom napätím. Čím väčšie napätie, tým menšia kapacita.
Kapacita sa dá zhruba vyjadriť:
Alebo ako C=Q/U
Q–elektrický náboj
U–je napätie, na ktoré je pripojený kondenzátor
kde k je koeficient, čo závisí od konštrukcie diódy (pri obyčajných diódach menší ako pri varikapoch).
Ideálny kondenzátor
U platňových kondenzátorov je možné vyjadriť kapacitu C ako závislosť plochy platní S, ich vzájomnej vzdialenosti d a permitivity prostredia medzi nimi ε:
Pričom na platňu s kapacitou C je možné uložiť náboj Q:
Jednotkou kapacity v sústave SI jefarad:
Model reálneho kondenzátora
Reálny kondenzátor
Reálny kondenzátor sa dá vyjadriť modelom ako na obrázku. C je vlastná kapacita, Rleakage izolačný odpor dielektrika, RESR sériový odpor a LESL indukčnosť prívodov.