آشنایی با انواع خازن و کاربردهای آن

0
81
انواع خازن

خازن یک وسیله الکتریکی است که می‌تواند بار الکتریکی را در خود ذخیره کند. این وسیله از دو صفحه رسانا تشکیل شده است که توسط یک لایه عایق نازک جدا می‌شود. امروزه خازن‌های متفاوتی وجود دارد که با اشکال، سبک‌ها و مواد مختلفی ساخته می‌شوند و کارکردهای متفاوتی دارند. خازن‌ها از کوچک تا بزرگ متغیر هستند و هر کدام ویژگی‌های خاصی دارند که آنها را منحصر به فرد می‌کند. به عنوان مثال، برخی از خازن‌ها کوچک و ظریف هستند، مانند نمونه‌هایی که در مدارهای رادیویی وجود دارد از طرف دیگر، برخی خازن‌ها می‌توانند کاملاً بزرگ باشند. هر کدام از انواع مختلف خازن‌ها از نظر میزان ظرفیت، میزان ولتاژ، پایداری دمایی، مقاومت سری معادل (ESR)، اندازه و قابلیت اطمینان با یکدیگر تفاوت اساسی دارند که در کاربردهای عملی تاثیرگذار است. بر این اساس لازم است که در مورد انواع خازن، اطلاعاتی داشته باشید تا بتوانید برای هر نوع استفاده یا کاربرد انتخاب درستی داشته باشید. بیشتر مدارها و دستگاه‌های الکترونیکی مدرن از خازن‌های متفاوتی تشکیل شده‌اند و متخصصین الکترونیک و مهندسین مجرب دریافته‌اند که این مؤلفه‌ها به دلیل کاربردهای آنها بسیار جالب هستند. در فن آوری رادیویی، خازن‌ها را میتوان به خازن ثابت و خازن متغیر طبقه بندی کرد. خازن‌های ثابت را می توان دوباره به خازن‌های قطبی یا الکترولیتی و خازن‌های غیر قطبی طبقه بندی کرد. در ادامه با انواع خازن و کاربردهای آن آشنا می‌شوید:

آشنایی با انواع خازن و کاربردهای آن

خازن الکترولیتی:

خازن‌های الکترولیتی قطبی هستند. این موارد همچنین در بسیاری از برنامه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و از مقادیر خازنی بالایی برخوردار هستند. این خازن یک صفحه فلزی (آند) است که یک لایه اکسید عایق را با آنودایز کردن تشکیل می‌دهد و دی الکتریک نام دارد. یک الکترولیت جامد یا نیمه جامد به عنوان کاتد عمل می‌کند. دی ‌الکتریک این خازن‌ها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می‌کنند که در عمل، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. اینها به دلیل سطح آند بزرگتر و لایه اکسید دی الکتریک نازک از ظرفیت بیشتری برخوردار هستند. این خازن‌ها در مواردی استفاده می‌شوند که به فضای ذخیره بالایی نیاز باشد. در خازن‌های الکترولیتی آلومینیومی، فویل آلومینیوم به عنوان آند عمل می‌کند و یک لایه اکسید را دی الکتریک می‌کند و به عنوان یک کاتد توسط الکترولیت پوشانده می‌شود. اینها را میتوان در مدارهای منبع تغذیه برای جدا کردن منبع تغذیه و حالت خاموش مشاهده کرد.

خازن کاغذی
نوع دی الکتریک خازن‌های کاغذی از کاغذهای لایه‌ای تشکیل شده که یک دی‌الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد

خازن کاغذی:

خازن‌های کاغذی به علت کوچک بودن ثابت دی الکتريک، دارای ابعاد فيزيکی بزرگ هستند، اما از مزايای اين خازن‌ها استفاده در ولتاژها و جريان‌های بالا می‌باشد. پیش از این از این خازن‌ها در گیرنده‌های رادیویی و تقویت کننده‌ها استفاده می‌شد. آنها در دو نسخه ساخته می‌شوند، یک فرم مسطح به نام خازن‌های بلوک و یک شکل گرد به نام خازن‌های لوله‌ای. ساخت و ساز برای هر دو یکسان است؛ آنها از دو فویل آلومینیومی تشکیل شده‌اند (این لایه‌ها بسیار نازک هستند) که بین آنها چند لایه کاغذ آغشته جایگزین می‌شود.

خازن تانتالیوم:

خازن‌های الکترولیتی معمولی برای بسیاری از کاربردها بسیار بزرگ هستند به همن دلیل در برنامه‌های کاربردی که اندازه از اهمیت بسیاری برخوردار است می‌توان از خازن‌های تانتال استفاده کرد. در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود و بسیار کوچکتر از الکترولیت آلومینیوم هستند. آنها معمولاً ولتاژ کاری بالایی ندارند؛ معمولاً حداکثر ۳۵ ولت است، زیاد بودن ثابت دی‌الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم که تقریبا ۳ برابر است سبب می‌شود خازن‌های تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند. خازن‌های تانتاليوم از نوع قطب‌دار هستند و مانند خازن‌های الكتروليت معمولاً ولتاژ كمی دارند. مانند خازن‌های الکترولیتی، تانتالوم‌ها نیز قطبی هستند و غالباً در مواقع فشار منفجر می‌شوند. اما اندازه کوچک آن‌ها برای بسیاری از برنامه‌ها آن‌ها را بسیار جذاب می‌کند. امروزه آنها هنوز هم به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، اگرچه خازن‌های سطح الکترولیتی نیز در دسترس هستند.

خازن پلی استر
در خازن‌های پلی استر فویل‌های آلومینیومی و پلی استر متناوب در لایه‌ها قرار می‌گیرد

خازن پلی استر:

یکی از انواع دی الکتریک‌هایی که در این خازن‌ها به کار می‌رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازن‌ها “پلی استر” گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازن‌های پلاستیکی است. ساخت آنها مشابه خازن‌های کاغذی است، اما در اینجا فویل‌های آلومینیومی و پلی استر متناوب در لایه‌ها قرار می‌گیرد. آنها برای رده بندی ۱۶۰ ولت و ۴۰۰ ولت با تحمل ۱۰٪ و ۲۰٪ از ۱Kpf تا ۱μF در دسترس هستند. این خازن‌ها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت احتیاج باشد.

خازن سرامیکی:

یکی از خازن‌های پرکاربرد، خازن سرامیکی است که به عنوان خازن دیسک هم نامیده می‌شود. این خازن غیر قطبی است و در آن از مواد سرامیکی به عنوان دی الکتریک استفاده می‌شود. خازن‌های سرامیکی از Pico farad تا محدوده ۱ میکروفراد در دسترس هستند که برای برنامه‌های با فرکانس بالا در مدارهای صوتی استفاده می‌شوند. این خازن‌ها ارزان قیمت هستند و عملکرد فرکانس بالایی دارند. همچنین به آمپلی فایر کلاس ۱ و کلاس ۲ طبقه بندی می‌شوند و در مدارهای الکترونیکی، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شوند. عیب بزرگ این خازن‌ها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند.

خازن میکا
دی الکتریک خازن‌های میکا با استفاده از صفحات میکای نازک و با کیفیت ساخته می‌شود

خازن میکا:

دی الکتریک خازن‌های میکا با استفاده از صفحات میکای نازک و با کیفیت ساخته می‌شود که یک طرف آن تا حدودی با یک لایه نقره پوشانده شده است. میزان ظرفيت خازن با تعداد صفحات تعيين می‌شود كه به صورت موازی با یکدیگر متصل می‌شوند. هر چه تعداد صفحات فلزی بیشتر و اندازه آن‌ها بزرگتر باشد، ظرفیت خازن افزایش می‌یابد. پس از مونتاژ، خازن در یک محفظه قرار داده می‌شود تا در برابر اثرات رطوبت و تغییر دما محافظت شود. از آنجا که این خازن‌ها ولتاژ و کیفیت بالایی دارند به ویژه برای مدارهای با فرکانس بالا مناسب هستند. خازن‌های میکا در محدوده ۵۰pF تا ۵۰۰pF در دسترس هستند و ولتاژ آنها تا ۵۰۰ ولت می‌باشد.

خازن هوا:

هوا در خازن‌های هوا به عنوان دی الکتریک مورد استفاده قرار می‌گیرد. این گونه خازن‌ها از چندین صفحه متحرک تشکیل شده‌اند که به صورت یک در میان به فاصله منظم از یک دیگر قرار گرفته‌اند. این خازن می‌تواند در تنظیم مدارهای رادیویی و همچنین در مدارهایی استفاده شود که ضرر کمی دارند.

خازن شیشه‌ای:

در این خازن‌ها از شیشه به عنوان ماده دی الکتریک استفاده می‌شود و هزینه بالایی دارند. همراه با دی الکتریک شیشه‌ای، الکترودهای آلومینیومی در این نوع خازن‌ها وجود دارند و کپسوله کردن پلاستیک در پایان انجام می‌شود. این نوع خازن‌ها از ظرفیت خازن نسبتاً کمی برخوردار هستند و می‌توانند بین کسری از یک پیکو فاراد تا دو هزار فاراد پیکو متغیر باشد. میتوان از این خازن در مدارهای کاربردی با قدرت بالا استفاده کرد، جایی که مدارها به تحمل بالایی نیاز دارند.

منبع: types of capacitor and their applications

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید