Kondenzatori - Vrste kondenzatora

Električni kondenzator je pasivna elektronička komponenta koja se ponaša kao spremnik statičkog elektriciteta i pohranjuje energiju električnog polja. Sastoji se od dvije elektrode između kojih je izolator. Električno polje se pojavljuje između tih dviju elektroda zbog razdvajanja električnog naboja. Uz otpornike su jedna od najčešćih komponenti u elektroničkim sklopovima. Koriste se za filtriranje napona, za ublažavanje naponskih špica, u titrajnim krugovima za podešavanje rezonantne frekvencije i sl.

Osnovna karakteristika kondenzatora je njegov kapacitet, odnosno sposobnost tijela da pod utjecajem napona pohranjuje naboj. Električni kapacitet je omjer pohranjenog naboja Q i napona U. Oznaka za kapacitet je C, a mjeri se u Faradima [F]. Farad [F] je dakle [As]/[V]. Mjerna jedinica je naziv dobila po engleskom fizičaru Michaelu Faradayu, koji se istaknuo radovima na polju elektromagnetizma, a čija najznačajnija otkrića su elektromagnetska indukcija, elektroliza i dijamagnetizam.

Vrste kondenzatora

Kondenzatori mogu biti stalni i promjenjivi. Stalnima se kapacitet ne može mijenjati, a promjenjivima može. Četiri najčešća tipa stalnih kondenzatora su papirni, folijski, keramički i elektrolitski. Promjenjivi se obično izrađuju kao pločasti i zovemo ih zakretni pločasti kondenzator.

Papirni ili blok kondenzator se sastoji od dvije aluminijske folije između kojih se kao dielektrik nalazi papir impregniran parafinom, voskom ili umjetnim smolama. Kapaciteti su im od reda veličine pF do približno reda veličine 100 nF. Mogu biti izrađeni i kao metalpapirni, gdje je na papir nanešena tanka aluminijska metalizacija. Posjeduju svojstvo regeneracije, odnosno oporavka nakon proboja dielektrika. Na mjestu proboja ispari dio vodiča, nakon čega kondenzator i dalje radi, ali ima smanjen kapacitet. Kod ovih kondenzatora nazivni napon određuje debljina papira, stoga mogu biti izrađeni za visoke napone. Kako papir apsorbira vlagu, što značajno narušava karakteristike kondenzatora, ove kondenzatore su u novije vrijeme zamijenili folijski ili film kondenzatori.

Folijski ili film kondenzatori za dielektrik koriste plastični film. Sastoje se od dva plastična filma (dielektrika) između kojih su dva metalna filma, najčešće aluminijska, sa elektrodama namotanim u obliku valjka i sa pričvršćenim kontaktima. Metalizirani, odnosno kondenzatori s metaliziranim filmom sastoje se od dva plastična filma (koji čine dielektrik) na koje je nanesena vrlo tanka (oko 30 nm) aluminijska metalizacija koja čini elektrode. Ovi kondenzatori u pravilu nisu polarizirani.

Kapaciteti su im od reda veličine pF do približno 100 ili 200 μF. Stabilniji su od papirnih kondenzatora i koriste se u krugovima koji rade na nižim i srednjim frekvencijama i ne zagrijavaju se. Ovo su najčešće korišteni kondenzatori i nalazimo ih u gotovo svim sklopovima. Imaju dobre performanse i s vremenom ne gube karakteristike. Debljina dielektrika određuje radni napon, stoga su kondenzatori višeg radnog napona i fizički veći.

Keramički kondenzatori kao dielektrik koriste keramičke materijale na koje se nanosi vodljiva obloga. Odlikuju se dobrim dielektričkim svojstvima i visokim izolacijskim otporom. Kapaciteti su im od reda veličine 1 pF do reda veličine 100 nF. Zbog visoke stabilnosti vrlo često se koriste u visokofrekventnim krugovima.

Elektrolitski kondenzatori kao dielektrik koriste aluminijski oksid na anodi. Ovi kondenzatori imaju samo jednu metalnu elektrodu, anodu, dok drugu čini papir natopljen elektrolitom. Vrlo takan sloj oksida koji čini dielektrik omogućava dobivanje velikih vrijednosti kapaciteta. Dielektrik ima još jedno zanimljivo svojstvo, a to je tzv. ventilsko djelovanje. Naime, ako je elektrolit negativan u odnosu na anodu, teče vrlo mala poprečna struja (ili struja gubitaka), dok uz obrnuti polaritet teče velika struja, pri čemu se razvija i toplina, što dovodi do uništenja kondenzatora. Zbog toga su ovi kondenzatori često polarizirani i potrebno je obratiti pažnju kod ugradnje u sklop. Iako pri spomenu elektrolitskog kondenzatoa najčešće pomislimo na polarizirani, postoje i nepolarizirani elektrolitski kondenzatori, no nešto su rjeđi. Koriste se u sklopovima gdje su potrebni veliki kapaciteti, najčešće za filtriranje napona u ispravljačima ili SMPS-ovima, ili za ublažavanje naponskih špica. Kapaciteti su im od reda veličine 100 nF do reda veličine 1F.

Elektrolitski kondenzator izrađen od tantala naziva se ponekad samo tantal kondenzator. Ovakav kondenzator ima znatno bolja svojstva od klasičnog elektrolitskog kondenzatora, šire je temperaturno područje, manji je faktor gubitaka, a bolja su i VF svojstva.

Promjenjivim kondenzatorima kapacitet se najčešće mijenja zakretanjem ploča, a sastoji se od nekoliko paralelnih ploča, od kojih su parne spojene na jedan, a neparne na drugi pol. Zakretanjem ploča mijenja se efektivna površina (površina preklapanja), te samim tim i kapacitet. Često se koriste za podešavanje frekvencije titrajnih krugova kad je zbog tolerancija ostalih komponenti potrebno podesiti točku frekvenciju. Jedno od vrlo čestih načina korištenja je i za podešavanje stanica na radio prijemnicima.

Naslovnica: Wikimedia Commons