電気コンデンサは、あらゆる電子機器の電気回路の要素の1つであり、その主な機能は、エネルギーを蓄え、それを回路に戻すことです。業界では、タイプ、容量、サイズ、用途が異なるさまざまなコンデンサを提供しています。
コンデンサの動作原理と特性
コンデンサのデバイスは、誘電体の薄層で分離された2つの金属プレート（プレート）で構成されています。プレートのサイズと配置の比率、および誘電体材料の特性によって、静電容量指数が決まります。
あらゆるタイプのコンデンサの設計開発は、デバイスのプリント回路基板上のスペースを節約するために、最小寸法に基づいて最大容量を取得することを目的としています。外観で最も人気のある形式の1つはバレルの形式であり、その内部で金属板が誘電体でねじられています。1745年にライデン市（オランダ）で発明された最初のコンデンサは、「ライデン瓶」と呼ばれていました。
コンポーネントの動作原理は、充電と放電の能力です。プレート同士が少し離れているため、充電が可能です。誘電体によって分離された近くの電荷は互いに引き付けられ、プレート上に残ります。したがって、コンデンサ自体がエネルギーを蓄積します。電源を切断すると、コンポーネントは回路内のエネルギーの戻り、放電の準備が整います。
作業のパフォーマンス、品質、耐久性を決定するパラメータとプロパティ：
- 電気容量;
- 特定の容量;
- 許容偏差;
- 絶縁耐力;
- 自身のインダクタンス;
- 誘電吸収;
- 損失;
- 安定;
- 信頼性。
電荷を蓄積する能力は、コンデンサの静電容量を決定します。容量を計算するときは、次のことを知っておく必要があります。
- カバーエリア;
- プレート間の距離;
- 誘電体の誘電率。
静電容量を増やすには、プレートの面積を増やし、プレート間の距離を短くし、材料の誘電率が高い誘電体を使用する必要があります。
ファラデー（F）は、静電容量を表すために使用されます。これは、英国の物理学者MichaelFaradayにちなんで名付けられた測定単位です。ただし、1ファラッドは大きすぎます。たとえば、私たちの惑星の容量は1ファラッド未満です。無線電子機器では、マイクロファラッド（µF、100万分の1ファラッド）とピコファラッド（pF、100万分の1マイクロファラッド）の小さい値が使用されます。
比静電容量は、誘電体の質量（体積）に対する静電容量の比率から計算されます。このインジケータは幾何学的寸法の影響を受け、誘電体の体積を減らすことで比静電容量の増加が達成されますが、これにより故障のリスクが高まります。
容量のパスポート値と実際のパスポート値との許容偏差によって、精度クラスが決まります。 GOSTによると、将来の使用を決定する5つの精度クラスがあります。高精度クラスのコンポーネントは、高責任回路で使用されます。
絶縁耐力は、電荷を保持し、動作特性を維持する能力を決定します。プレートに残っている電荷は互いに傾向があり、誘電体に作用します。絶縁耐力はコンデンサの重要な特性であり、使用期間を決定します。不適切な動作が発生した場合、誘電体の破壊が発生し、コンポーネントが故障します。
インダクタを備えたAC回路では、自己インダクタンスが考慮されます。 DC回路の場合、これは考慮されません。
誘電吸収-急速放電中のプレート上の電圧の出現。吸収現象は、高電圧電気機器の安全な操作のために考慮されています。短絡した場合、生命に危険があります。
損失は、誘電体の低電流伝送によるものです。さまざまな温度条件とさまざまな湿度で電子デバイスのコンポーネントを操作する場合、損失の品質係数が影響します。また、動作周波数の影響も受けます。低周波数では、誘電体の損失が金属の高周波数に影響を与えます。
安定性はコンデンサのパラメータであり、周囲温度の影響も受けます。その効果は、温度係数を特徴とする可逆性と、温度不安定係数を特徴とする不可逆性に分けられます。
コンデンサの信頼性は、主に動作条件に依存します。故障の分析は、ケースの80％で故障が故障の原因であることを示唆しています。
目的、種類、用途によって、コンデンサのサイズも異なります。数ミリメートルから数センチメートルのサイズの最小のものと最小のものが電子機器で使用され、最大のものは産業で使用されます。
目的
エネルギーを貯蔵および放出する特性は、現代の電子機器におけるコンデンサの広範な使用を決定しました。抵抗器やトランジスタとともに、それらは電気工学の基礎となっています。ある容量で使用されない最新のデバイスは1つもありません。
充電と放電の能力は、同じ特性を持つインダクタンスとともに、ラジオやテレビの技術で積極的に使用されています。コンデンサとインダクタンスの発振回路は、信号を送受信するための基礎です。コンデンサの静電容量を変更すると、発振回路の周波数を変更できます。たとえば、ラジオ局は独自の周波数で送信でき、ラジオはそれらの周波数に接続できます。
重要な機能は、ACリップルの平滑化です。 AC電源で電力を供給される電子機器は、高品質のDCを生成するために電気コンデンサをフィルタリングする必要があります。
充電と放電のメカニズムは、写真機器で積極的に使用されています。最新のカメラはすべてフラッシュを使用して撮影しますが、これは高速放電特性により実現されています。この分野では、エネルギーを十分に蓄えることができるが、ゆっくりと放出するバッテリーを使用することは不採算です。逆に、コンデンサは、蓄えられたすべてのエネルギーを瞬時に放出します。これは、明るいフラッシュに十分な量です。
コンデンサによって高出力パルスを生成する機能は、レーダーやレーザーの作成に使用されます。
コンデンサは、電信や電話、さらには高負荷のリレーの切り替えが必要なテレメカニクスや自動化において、火花を消す接点の役割を果たします。
長い電力線の電圧調整は、補償タンクを使用して実行されます。
最新のコンデンサは、その機能により、無線電子機器の分野だけでなく使用されています。それらは、金属加工、鉱業、石炭産業で使用されます。
主な品種
電子機器の用途や動作条件はさまざまであるため、種類や特性が異なるさまざまなコンポーネントがあります。主な区分は、クラス別および使用する誘電体のタイプ別です。
クラスで割ったコンデンサの種類：
- 一定の容量で;
- 可変容量で;
- チューニング。
定容量部品はすべての電子機器で使用されています。
回路の静電容量とパラメータ、たとえば発振回路の周波数を変更するには、可変静電容量のコンデンサを使用します。彼らの装置には、金属製の可動プレートのいくつかのセクションがあり、作業の耐久性を保証します。
トリマーコンデンサは、機器の1回限りの調整に使用されます。それらはさまざまな静電容量定格（数ピコファラッドから数百ピコファラッドまで）で利用可能であり、最大60ボルトの電圧に対応しています。それらを使用しないと、機器を微調整することは不可能です。
コンデンサの種類を誘電体の種類で割ったもの：
- セラミック誘電体付き。
- フィルム誘電体付き;
- 電解;
- イオニスター。
セラミック製のものは、セラミック材料の小さなプレートの形で作られ、その上に金属鉛がスプレーされます。このようなコンデンサは特性が異なり、高電圧回路と低電圧回路の両方に使用されます。
低電圧回路の場合、数十ピコファラッドからマイクロファラッドの単位までの容量を持つエポキシ樹脂またはプラスチックケースの多層小型コンポーネントが最も頻繁に使用されます。それらは無線電子機器の高周波回路で使用され、厳しい気候条件で動作することができます。
高電圧回路の場合、数十ピコファラッドから数千ピコファラッドまでの容量のより大きなセラミックコンデンサが作られています。それらはインパルス回路および電圧変換装置で使用されます。
フィルム誘電体にはさまざまなタイプがあります。それらの最も一般的なものは、高強度のlavsanです。あまり一般的ではないのは、損失が少なく、音響増幅回路や中周波数回路などの高電圧回路で使用されるポリプロピレン誘電体です。
別のタイプのフィルムコンデンサが始動しています。これは、エンジンの始動時に使用され、静電容量が大きく、特殊な誘電体材料であるため、電気モーターの負荷を軽減します。それらは、高い動作電圧と電気的無効電力を特徴としています。
電解コンデンサはクラシックなデザインで作られています。本体はアルミ製、内側は圧延金属板です。金属酸化物は1つのプレートに化学的に堆積され、液体または固体の電解質が2番目のプレートに堆積されて誘電体を形成します。このような装置のおかげで、電解コンデンサは大容量ですが、時間の経過とともに使用される特性はその変化です。
セラミックやフィルムコンデンサとは異なり、電解コンデンサには極性があります。次に、それらは無極性に分けられ、この欠点がなく、放射状、ミニチュア、軸方向になります。それらのアプリケーションの範囲は、従来のコンピューターと最新のマイクロコンピューター技術です。
比較的最近登場した特殊なタイプはイオニスターです。それらの設計では、電解コンデンサに似ていますが、大容量（最大ファラッド単位）が特徴です。ただし、それらの使用は数ボルトの小さな最大電圧に制限されています。スーパーキャパシタはメモリを保存するために使用されます。携帯電話やミニチュアコンピュータのバッテリーが切れても、保存された情報が取り返しのつかないほど失われることはありません。
古くから登場し、伝統的に使用されていた出力バージョンのコンポーネントに加えて、最新のコンポーネントは、SMDバージョン、または表面実装とも呼ばれるバージョンで製造されています。たとえば、セラミックは、最小（1 mm x 0.5 mm）から最大（5.7 mm x 5 mm）まで、さまざまなサイズのケースで製造でき、対応する電圧は数十ボルトから数百ボルトです。
電解コンデンサは、表面実装パッケージで製造することもできます。これらは、標準のアルミニウム電解コンデンサにすることも、タンタルコンデンサにすることもできます。タンタルコンデンサは、セラミックコンデンサに少し似ていますが、静電容量が大きく、損失が少ないという点で異なります。それらは、固定されたSMDと固定されていないSMDの両方にすることができます。
タンタルコンデンサの特徴は、長寿命で損失が少なく、容量制限がわずかに低いことですが、同時に高価格が特徴です。これらは、高容量が必要な高責任回路で使用されます。
同様の記事：
