Классификация и конструкции конденсаторов

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Конденсатор – радиоэлемент, состоящий из двух металлических пластин (обкладок), разделенных диэлектриком, способный накапливать электрические заряды на обкладках, если к ним приложена разность потенциалов. Это элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора – электрическая емкость между электродами конденсатора, определяемая отношением накапливаемого в нем электрического заряда к приложенному напряжению. Емкость конденсатора зависит от материала диэлектрика, формы и взаимного расположения электродов: C=q/U, где С – емкость, Ф; q – заряд, Кл; U – разность потенциалов на обкладках конденсатора, В.

За единицу емкости в Международной системе СИ принимают Фараду Ф. Для практических целей она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы емкости: микрофарады (мкФ), нанофарады (нФ), пикофарады (пФ).

1Ф = 10⁶ мкФ = 10⁹ нФ = 10¹² пФ.

Классификация и конструкции конденсаторов

В настоящее время конденсаторы делятся на конденсаторы общего и конденсаторы специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры и делятся на низкочастотные и высокочастотные. К конденсаторам специального назначения относят: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.

По назначению конденсаторы подразделяют на контурные, разделительные, блокировочные, фильтровые и т.д., а по характеру изменения емкости - на постоянные, переменные и полупеременные (подстроечные). По материалу диэлектрика различают три вида конденсаторов: с твердым, газообразным и жидким диэлектриком.

В зависимости от способа монтажа конденсаторы могут выполняться для печатного, поверхностного и навесного монтажа, а также для сопряжения с ними. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ- конденсаторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности (безвыводные конденсаторы). Рассмотрим типичные конструкции конденсаторов.

Пакетная конструкция применяется в слюдяных, стеклоэмалевых, стеклокерамических и некоторых типах керамических конденсаторов и представляет собой пакет чередующихся металлических и диэлектрических пластин или тонких пленок. На рис 1. показана конструкция слюдяного конденсатора. На пластины слюды 1 толщиной около 0,04 мм напыляют металлические обкладки 2, которые соединяются в общий контакт полосками фольги 3. Собранный пакет запрессовывается обжимами 4, к которым присоединяются гибкие выводы 5, и покрывается влагозащитной эмалью. Количество пластин в пакете достигает 100.

Рис.1.

Трубчатая конструкция (рис. 2.) характерна для высокочастотных трубчатых конденсаторов и представляет собой керамическую трубку 1 с толщиной стенок до 0,25 мм, на внутреннюю и внешнюю поверхность которой нанесены серебрянные обкладки 2 и 3. Для присоединения гибких проволочных выводов 4 внутреннюю обкладку выводят на внешнюю поверхность трубки и создают между ней и внешней обкладкой изолирующий поясок 5. Снаружи на трубку наносят защитную пленку из изолирующего материала.

Рис.2.

Дисковая конструкция (рис. 3) характерна для высокочастотных керамических конденсаторов: на керамический диск 1 с двух сторон наносят серебряные обкладки 2 и 3, к которым присоединяют гибкие выводы 4.

Рис.3.

Литая секционированная конструкция (рис. 4) характерна для монолитных многослойных керамических конденсаторов, получивших в последние годы широкое распространение, в том числе в ИМС.

Рис.4.

Такие конденсаторы изготовляют путем литья горячей керамики, в результате которого получают керамическую заготовку 1 с толщиной стенок около 100 мкм и прорезями (пазами) 2 между ними, толщина которых составляет порядка 130-150 мкм. Затем эту заготовку окунают в серебряную пасту, которая заполняет пазы, после чего осуществляют вжигание серебра в керамику. В результате образуются две группы серебряных пластин, расположенных в пазах керамической заготовки, к которым припаивают гибкие выводы. Снаружи всю структуру покрывают защитной пленкой. В конденсаторах, предназначенных для установки в гибридных ИМС, гибкие выводы отсутствуют, они содержат торцевые контактные поверхности, которые присоединяются к контактным пло­щадкам ГИС.

Рулонная конструкция (рис. 5) характерна для бумажных пленочных низкочастотных конденсаторов, обладающих большой емкостью. Бумажный конденсатор образуется путем свертывания в рулон бумажной ленты 1 толщиной около 5—6 мкм и ленты из металлической фольги 2 толщиной около 10-20 мкм. В ме-таллобумажных конденсаторах вместо фольги применяют тонкую металлическую пленку толщиной менее 1 мкм, нанесенную на бумажную ленту.

Рис.5.

Рулон из чередующихся слоев металла и бумаги не обладает механической жесткостью и прочностью, поэтому его размещают в металлическом корпусе, являющемся механической основой конструкции.

Подстроечные (полупеременные) конденсаторы. Особенностью этих конденсаторов является то, что их емкость изменяется в процессе регулировки ЭА, а в процессе эксплуатации их емкость должна сохраняться постоянной и не изменяться под воздействием вибрации и ударов. Они могут быть с воздушным или твердым диэлектриком. На рис. 6 показано устройство подстроечнного конденсатора с твердым диэлектриком типа КПК (конденсатор подстроенный керамический). Такой конденсатор состоит из основания 2 (статора) и вращающего диска 1 (ротора). На основание и диск напылены серебряные пленки полукруглой формы. При вращении ротора изменяется площадь перекрытия пленок, а следовательно, емкость конденсатора. Как правило, минимальная емкость (когда пленки не перекрыты) составляет несколько пикофарад, а при полном перекрытии пленок емкость конденсатора будет максимальной — несколько десятков пикофарад. От ротора и статора сделаны внешние выводы 3 и 4. Плотное прилегание ротора к статору обеспечивается прижимной пружиной 5.

Рис.6

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: