معرفی و انواع خازن ها در ساخت دستگاه‌های الکترونیکی از خازن‌های بسیار متنوعی استفاده می‌شود و نقش‌های متفاوتی در مدار دارند.

خازن ها انواع مختلفی دارند مانند خازن های ثابت، خازن های متغیر و خازن های تریمر و خازن های ثابت را می توان بر اساس دی الکتریک به خازن های سرامیکی، میکا، کاغذی، فیلم و الکترولیتی تقسیم کرد.

معرفی و انواع خازن ها

انواع مختلف خازن ها ظرفیت متفاوتی برای ذخیره شارژ دارند.

واحد اصلی ظرفیت خازن فاراد (F) است. اما در واقع، فاراد یک واحد بسیار کمیاب است، زیرا ظرفیت خازن اغلب بسیار کمتر از 1 فاراد است.

واحدهای خازن رایج مورد استفاده میکروفارادها (μF)، نانوفارادها (nF) و پیکوفارادها (pF) هستند.

نسبت: 1 فاراد (F) = 1,000,000 میکروفاراد (µF) 1 میکروفاراد (µF) = 1,000 نانوفاراد (nF) = 1,000,000 پیکوفاراد (pF).

آنها همچنین برای ذخیره و آزادسازی بارهای الکتریکی استفاده می شوند که به عنوان فیلتر برای صاف کردن سیگنال های ضربان دار عمل می کنند.

خازن های کوچک معمولاً در مدارهای فرکانس بالا مانند رادیوها، فرستنده ها و ژنراتورها استفاده می شوند.

خازن های بزرگ اغلب برای فیلتر کردن و ذخیره شارژ استفاده می شوند.

به عنوان یک قاعده کلی، خازن های بزرگتر از 1uF الکترولیتی هستند، در حالی که خازن های کوچکتر از 1uF عمدتاً سرامیکی هستند.

برخلاف خازن های دیگر، قطبیت آنها در مدار نباید معکوس شود، در حالی که دیگر خازن ها قطبیت ندارند.

مکامن قصد دارد مطالب گسترده ای درباره مکاترونیک به شما عزیزان آموزش بدهد.

اتصال خازن ها به چه صورت است؟

هنگام اتصال دو الکترود یک خازن به قطب مثبت و منفی منبع تغذیه برای مدتی، حتی اگر منبع تغذیه قطع شود، باز هم ولتاژ باقیمانده بین دو ترمینال وجود خواهد داشت.

می توان گفت که خازن شارژ می شود. ولتاژ بین صفحات خازن ایجاد می شود و انرژی الکتریکی را جمع می کند.

در مدارهای الکترونیکی، خازن ها فقط می توانند جریان متناوب را حمل کنند نه جریان مستقیم.

در یک مدار، یک خازن اغلب برای کوپلینگ، دور زدن، فیلتر کردن و غیره استفاده می شود که همه آنها از اصل “گذر AC، بلوک DC” استفاده می کنند.

پس چرا جریان متناوب می تواند از خازن ها عبور کند؟ بیایید ابتدا مشخصات AC را بررسی کنیم.

جریان متناوب نه تنها جهت خود را تغییر می دهد، بلکه اندازه آن نیز مطابق با الگو تغییر می کند.

خازن به منبع جریان متناوب متصل می شود و خازن به طور مداوم شارژ و تخلیه می شود، و جریان شارژ در مدار جریان می یابد که مربوط به تغییر جریان متناوب است.

انواع خازن ها

خازن ثابت

این خازن ها ظرفیت خاصی دارند که در شرایط عادی تغییر نمی کند.

این نوع خازن ها می توان به عنوان سرامیک، میکا، کاغذی، الکترولیتی و نوع خاصی از خازن فیلم اشاره کرد.

هنگامی که مواد الکتریکی از فرایند شیمیایی تولید شود، خازن الکترولیتی یا خازن خشک نامیده می شود.

خازن های نفت و گاز در صنعت برق عمدتاً در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی یا اصلاح ضریب توان استفاده می شوند.

خازن سرامیکی

capacitor های سرامیکی از سرامیک با دی الکتریک ثابت  بالا (باریم تیتانات- اکسید تیتانیوم) ساخته شده اند.

به عنوان دی الکتریک یک خازن سرامیکی، سرامیک با گذردهی بالا به شکل لوله های گرد، صفحات یا دیسک ها اکسترود می شود. و سپس، با نفوذ، نقره به عنوان یک الکترود به سرامیک اعمال می شود. به چینی فرکانس بالا و چینی فرکانس پایین تقسیم می شود.

خازن های سرامیکی فرکانس بالا برای مدارهای فرکانس بالا در تجهیزات رادیویی و الکترونیکی مناسب هستند.

خازن هایی با ضریب دمایی مثبت کوچک در مدارهای نوسانی بسیار پایدار به عنوان خازن های زنجیره ای و خازن های راه اندازی استفاده می شوند.

خازن‌های دی الکتریک سرامیکی فرکانس پایین به شنت DC یا مسدود کردن مدارهایی با فرکانس‌های عملیاتی پایین‌تر یا جاهایی که نیاز به پایداری و تلفات زیاد نیست (از جمله فرکانس‌های بالا) محدود می‌شوند.

چنین خازن هایی برای استفاده در مدارهای ضربه ای مناسب نیستند، زیرا مستعد خرابی توسط ولتاژ ضربه هستند.

خازن های دی الکتریک سرامیکی معمولی خازن های دی الکتریک سرامیکی از طریق هسته یا ستونی هستند.

یکی از الکترودهای آن یک پیچ نصب است. اندوکتانس سرب بسیار کوچک است، به ویژه برای بای پس فرکانس بالا مناسب است.

خازن‌های یکپارچه، یعنی خازن‌های سرامیکی چندلایه، با مواد الکترود روی صفحات روی چندین لایه نازک سرامیکی پوشانده می‌شوند، روی هم چیده می‌شوند و به هم پیچیده می‌شوند و سپس از بیرون با رزین مهر و موم می‌شوند.

این یک نوع جدید از خازن با حجم کم، ظرفیت زیاد، قابلیت اطمینان بالا و مقاومت در برابر دمای بالا است.

خازن های یکپارچه با ثابت دی الکتریک پایین و ثابت دی الکتریک بالا نیز دارای عملکرد پایدار و بسته بندی کوچک هستند.

خازن میکا

الکترود نوع نقره ای با رسوب مستقیم یک لایه نقره بر روی یک ورق میکا توسط تبخیر خلاء یا اشباع آتش تشکیل می شود.

از آنجایی که شکاف هوا حذف می شود، ضریب دما بسیار کاهش می یابد، و پایداری ظرفیت نیز بالاتر از فویل است.

خازن های میکا به طور گسترده در کاربردهای فرکانس بالا استفاده می شوند و می توان از آنها به عنوان خازن استاندارد استفاده کرد.

دی الکتریک یک خازن شیشه ای با کندوپاش کردن یک مخلوط خاص در یک لایه نازک با غلظت مناسب برای کندوپاش تشکیل می شود.

سپس دی الکتریک به الکترود نقره پخته می شود تا یک ساختار “یکپارچه” تشکیل شود.

ویژگی های خازن های شیشه ای با خازن های میکا قابل مقایسه است.

این می تواند انواع آب و هوا را تحمل کند و به طور کلی می تواند در دمای 200 درجه سانتی گراد یا بالاتر کار کند.

ولتاژ کاری نامی می تواند به 500 ولت برسد و افت tanδ=0.0005~0.008 باشد.

خازن کاغذی

خازن های کاغذی به طور گسترده در مهندسی رادیو و الکترونیک استفاده می شود.

به عنوان یک قاعده، از دو فویل آلومینیومی به عنوان الکترود استفاده می شود و کاغذ خازن با ضخامت 0.008 تا 0.012 میلی متر در وسط با همپوشانی پیچیده می شود.

فرآیند تولید ساده و قیمت پایین است. ظرفیت خازنی بزرگ را می توان به دست آورد، معمولاً زیر 0.25uF، اما خطای خازن بزرگ است و کنترل آن دشوار است.

کیفیت بهتر از ± 10٪ است، تلفات بزرگ هستند (tanδ ≤ 0.015)، ثبات دما و ویژگی های فرکانس ضعیف است.

خازن های کاغذی با هسته های خازن که در لوله های فلزی یا سرامیکی قرار گرفته و آب بندی شده اند، کیفیت خوبی دارند و کمترین مواجهه با شرایط اقلیمی خارجی را دارند و به طور معمول در مکان هایی با رطوبت نسبی 95 تا 98 درصد قابل استفاده هستند.

الکترود خازن دی الکتریک کاغذ متالایزه شده مستقیماً با رسوب در خلاء به کاغذ خازن متصل می شود و حجم آن تنها حدود 1/4 حجم خازن های کاغذی معمولی است.

ویژگی اصلی آن این است که دارای اثر “خود ترمیم شوندگی” است، یعنی پس از خرابی می تواند “درمان” شود و از نوع بهبود یافته خازن کاغذی است.

خازن های کاغذی خازن هایی با فرکانس دی الکتریک هستند که معمولاً در مدارهای فرکانس پایین استفاده می شوند و معمولاً در فرکانس های بالاتر از 3 تا 4 مگاهرتز قابل استفاده نیستند.

این نوع خازن های روغن ولتاژ مقاومت بالاتری نسبت به خازن های کاغذی معمولی دارند و همچنین پایداری خوبی دارند.

خازن فیلم

ساختار این نوع خازن ها شبیه به خازن کاغذی است، اما از مواد پلاستیکی کم تلفات مانند پلی استر و پلی استایرن به عنوان دی الکتریک استفاده می شود.

خازن های پلی استایرن عملکرد بسیار خوبی دارند و می توانند به عنوان خازن های کوپلینگ عالی در مدارهای فرکانس پایین استفاده شوند.

همچنین به ویژه برای مدارهای RC ثابت زمان مناسب است زیرا جذب دی الکتریک آن بسیار کم و تخلیه سریع است.

خازن های فیلم مقاوم در برابر درجه حرارت بالا شامل خازن های پلی استر، خازن های PTFE و خازن های پلی کربنات هستند.

خازن پلی استر را خازن پلی استر نیز می نامند. عملکرد الکتریکی بهتری نسبت به خازن های کاغذ متالایزه دارد.

این عمدتا به عنوان یک بای پس و مسدود کننده DC در مدارها برای جایگزینی خازن های دی الکتریک کاغذی استفاده می شود.

خازن های پلی کربنات عملکرد الکتریکی بهتری نسبت به خازن های پلی استر دارند و می توانند برای مدت طولانی در دمای +120 تا 130 درجه سانتیگراد کار کنند.

خواص الکتریکی خازن های پلی پروپیلن (PPC) شبیه به پلی استایرن است، اما ظرفیت خازنی در واحد حجم بزرگ است، قادر به مقاومت در برابر دمای بالای +100 درجه سانتیگراد است و پایداری دما کمی بدتر است.

خازن الکترولیتی تانتالیوم حالت جامد

بلوک تانتالیوم متخلخل به عنوان الکترود مثبت و دی اکسید منگنز جامد به عنوان الکترولیت استفاده می شود.

آنها چندین مزیت دارند، مانند عملکرد دما و عملکرد فرکانس نسبت به خازن های الکترولیتی معمولی، به ویژه با جریان نشتی بسیار کم، ذخیره سازی خوب، عمر طولانی و اندازه کوچک، برتر هستند.

آنها می توانند بالاترین محصول ظرفیت ولتاژ در واحد حجم را به دست آورند که برای استفاده در قطعات بسیار کوچک و بسیار قابل اعتماد مناسب است.

2. خازن تریمر

خازن تریمر را خازن نیمه متغیر نیز می نامند. ظرفیت آن را می توان در یک محدوده کوچک تنظیم کرد و پس از تنظیم می توان آن را در یک مقدار ظرفیت خازنی ثابت کرد.

خازن های پرداخت چینی بسیار با کیفیت و در اندازه کوچک هستند.

آنها معمولا به دو نوع تقسیم می شوند: لوله ای گرد و بدون فلنج

خازن های تریمر دی الکتریک میکا و پلی استایرن معمولاً از نوع فنری هستند. این خازن صاف کننده ساختار ساده اما پایداری ضعیفی دارد.

بنابراین، ظرفیت فقط می تواند کاهش یابد، که برای مواردی که نیاز به اشکال زدایی مجدد است، مناسب نیست.

3. خازن متغیر

خازن متغیر به این معنی است که مقدار ظرفیت خازنی می تواند در یک محدوده نسبتاً بزرگ تغییر کند و می تواند به عنوان یک مقدار خاص تعریف شود.

این نوع از خازن های متغیر به دو نوع دی الکتریک فیلم و دی الکتریک هوا تقسیم می شوند.

معمولا در مدارهای ارتباطی و تنظیم، خازن های دوگانه معمولی، خازن های سرامیکی و غیره استفاده می شود.