Upload
dan-petrov
View
92
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
kondezatori
Citation preview
II semestar (2+2+1)
Nastavnik: Prof. dr Dragan Panti, kabinet 337 [email protected]
Predavanje V
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 2
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 3
Pasivne komponente Kondenzatori
Opte o kondenzatorima
Kondenzatori stalne kapacitivnosti
Kondenzatori promenljive kapacitivnosti
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 4
Opte o kondenzatorima
Kapacitivnost kondenzatora
Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta (er, e0) Otpornost izolacije i vremenska konstanta
kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru
Stabilnost karakteristika kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 5
Kondenzator predstavlja sistem od najmanje dva provodna tela (ploe, folije, metalizirane folije) razdvojena dielektrikom koji ima sposobnost akumulacije elektrine energije
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 6
Opte o kondenzatorima
Kapacitivnost kondenzatora Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta
Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru
Stabilnost kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 7
Kapacitivnost kondenzatora
Osnovna veliina kondenzatora elektrina kapacitivnost C, odreena je odnosom koliine naelektrisanja Q i napona U na oblogama kondenzatora:
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 8
Nazivna kapacitivnost je
kapacitivnost kondenzatora pri
normalnim radnim uslovima i
oznaena je na samom kondenzatoru.
Nazivne kapacitivnosti kondenzatora
sa dozvoljenim tolerancijama biraju
se iz nizova E6, E12...
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 9
Kapacitivnost se izraava u faradima F, (ee se koriste F, nF, pF)
Kapacitivnost kondenzatora
zavisi od:
vrste dielektrika,
geometrijskog oblika, i
dimenzija.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 10
Uticaj dielektrika na kapacitivnost je
uslovljen intenzitetom polarizacije
samog dielektrika.
Sposobnost dielektrika da se polarizuje u
elektrinom polju karakterie se dielektrinom propustljivou, koja se jo zove i dielektrina konstanta
r relativna dielektrina konstanta dielektrika o dielektrina konstanta vakuuma (8,8510
-12 F/m)
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 11
Ploasti kondenzator
Ploasti kondenzator sa N obloga Tubasti kondenzator
Cilindrini kondenzator
Disk kondenzator
Konstrukcija kondenzatora
Ploasti kondenzator
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 12
S
e
Ploasti kondenzator sa N obloga
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 13
Pogled odozgo
Cilindrini kondenzator
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 14
Disk kondenzator
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 15
Tubasti kondenzator
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 16
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 17
Konstrukcija kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 18
Veza kondenzatora
Redna veza Paralelna veza
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 19
Kapacitivnost kondenzatora
Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta
Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru
Stabilnost kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 20
Klase tanosti oznaavanje kondenzatora
Kada je to mogue, vrednosti kapacitivnosti kondenzatora, kao i dozvoljena odstupanja kapacitivnosti od nazivne vrednosti, nazivni napon, itd. ispisuju se na samom telu kondenzatora.
Ako nije posebno naglaeno vrednost kapacitivnosti je u pF
Dozvoljena odstupanja kapacitivnosti od nazivne vrednosti, koja se izraavaju u procentima, definisana su klasama tanosti.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 21
Klase tanosti oznaavanje kondenzatora
Odstupanja mogu biti: simetrina (10%, 20%), i nesimetrina (10%, +30%).
Zbog malih dimenzija kondenazatora, na njima nema mesta za ispisivanje tolerancije kapacitivnosti, pa je uveden sistem slovnog oznaavanja
Isti standard vai i za oznaavanje tolerancije otpornosti otpornika
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 22
Klasa tanosti Dozvoljeno odstupanje Oznaka
0.001
0.002
0.005
0.01
0.02
I
II
III
IV
V
VI
0.1%
0.25%
0.5%
1%
2%
5%
10%
20%
-10%; +30%
-10%; +50%
-20%; +50%
B
C
D
F
G
J
K
M
Q
T
S
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 23
Za oznaavanje kondenzatora koriste se i boje koje se nanose u obliku trake ili take.
Nain oznaavanja kondenzatora bojama, kao i slovima i ciframa, nije jedinstven za sve vrste kondenzatora i esto odstupa od standarda.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 24
Kada se kapacitivnost u pF oznaava pomou tri cifre, trea cifra pokazuje koliko nula ima iza prve i druge cifre.
Na primer:
220pF 221
47pF 470
56nF = 56000pF 563 Kada se kapacitivnost oznaava takom iza koje
je neka cifra, onda je kapacitivnost u F.
Na primer:
4.7nF = 0.0047 F .0047
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 25
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 26
Kapacitivnost kondenzatora
Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta
Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru
Stabilnost kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 27
Dielektrici i dielektrina konstanta Kapacitivnost i karakteristike kondenzatora znatno
zavise od toga koji je dielektrik upotrebljen u kondenzatoru.
Podela na polarne i nepolarne dielektrike,
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 28
Dielektrici i dielektrina konstanta Grupe dielektrika:
Liskun, staklo, keramika sa malim gubicima (keramika tipa I) i njima slini; koriste se za kondenzatore ije su kapacitivnosti od nekoliko pF do nekoliko stotina pF.
Keramika sa velikom vrednou dielektrine konstante (keramika tipa II i tipa III); koristi se za kondenzatore kapacitivnosti od nekoliko stotina do nekoliko desetina hiljada pF.
Papir i metalizirani papir; koristi se za kondenzatore kapacitivnosti od nekoliko hiljada pF do nekoliko mF.
Oksidni slojevi; koriste se za elektrolitske kondenzatore kapacitivnosti reda mF i vee.
Dielektrici u obliku folija, kao to su stirofleks, poliester, polikarbonat, itd.; koriste se za kondenzatore kapacitivnosti od stotinu pF do nekoliko mF.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 29
Vrednost dielektrine konstante zavisi od: temperature,
napona,
uestanosti promene elektrinog polja izmeu obloga kondenzatora, I
drugih spoljanjih faktora.
Kapacitivnost kondenzatora je takoe funkcija pomenutih veliina.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 30
Kapacitivnost kondenzatora
Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta
Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru
Stabilnost kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 31
Otpornost izolacije i vremenska
konstanta kondenzatora Realni dielektrici poseduju elektroprovodnost,
uslovljenu postojanjem slobodnih jona i elektrona u njima.
Konstantna struja Icu koja protie kroz dielektrik pod uticajem napona i koja je, praktino, struja gubitaka, zove se struja curenja
Otpornost dielektrika, odnosno otpornost izolacije kondenzatora, a to je otpornost izmeu obloga kondenzatora, jednaka je:
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 32
Struja curenja Icu je vrlo mala, reda stotog ili hiljaditog dela mikroampera (izuzev kod elektorlitskih kondenzatora) i raste sa temperaturom priblino po eksponencijalnom zakonu,
Otpornost izolacije jako zavisi od temperature i veoma je velika (izraava se u MW, GW i TW).
Otpornost izolacije prvenstveno zavisi od specifine zapreminske otpornosti dielektrika i od njegovih dimenzija (debljine d i povrine S):
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 33
Otpornost izolacije razliitih vrsta dielektrika u funkciji
temperature pri 500 V
jednosmernog napona na
oblogama kondenzatora:
1 liskun zatopljen epoksidnom smolom;
2 izolovana keramika; 3 neizolovana keramika; 4 namotan impregnisan papir; 5 liskun zatpoljen bakelitom; 6 metalizirani papir; 7 impregnisani papir.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 34
Veliina tC = RC se zove vremenska konstanta kondenzatora i izraava se u sekundama.
Ne zavisi od dimenzija kondenzatora, ve samo od fizikih osobina dielektrika.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 35
Vremenska konstanta kondenzatora predstavlja vreme za koje koliina elektriciteta opadne na 1/e deo (ili 36.8%) poetne vrednosti.
Odreuje vreme punjenje i pranjenje kondenzatora. Kada je kondenzator prikljuen na jednosmerni napon E, napon na
kondenzatoru nee trenutno dostii tu vrednost, ve e se poveavati po zakonu:
Ako je kondenzator bio napunjen i na njegovim oblogama je bio napon E, pri njegovom slobodnom pranjennju napon na kondenzatoru e se smanjivati po zakonu
PUNJENJE
PRANJENJE
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 36
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 37
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 38
Treba naglasiti da su vremenske konstante kondenzatora ije su kapacitivnosti manje od 100 nF vie uslovljene konstrukcijom i spoljanjim izgledom kondenzatora, nego samim osobinama dielektrika.
Za razliite tipove kondenzatora vrednost vremenske konstante iznosi od nekoliko sekundi do nekoliko dana
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 39
Zavisnost vrednosti vremenske konstante
kondenzatora od temperature
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 40
Kapacitivnost kondenzatora
Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta
Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru
Stabilnost kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 41
Frekventna svojstva kondenzatora
Kapacitivnost kondenzatora zavisi od uestanosti i to zbog toga to se sa uestanou menja dielektrina konstanta i, znatno ee, zbog toga to kondenzator poseduje i parazitne veliine, kao to su parazitna otpornost i parazitna induktivnost LC.
Na visokim uestanostima svaki kondenzator se moe predstaviti ekvivalentnom emom
LC je reda nH
Otpornost gubitaka r (aktivna
otpornost obloga kondenzatora
i izvoda) je reda 0.1W Otpornost R >> r je otpornost
izolacije kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 42
Postojanje sopstvene induktivnosti uslovljava pojavu rezonance koja nastaje pri rezonantnoj uestanosti fr
Kondenzator se pri uestanostima f > fr ponaa kao impedansa koja ima induktivni karakter.
Kondenzator treba koristiti pri uestanostima f < fr, pri kojima impedansa kondenzatora ima kapacitivni karakter.
Najee se radni opseg uestanosti bira tako da je najvia uestanost 23 puta nia od rezonantne uestanosti kondenzatora.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 43
Zavisnost impedanse kondenzatora od uestanosti: a) Al elektrolitski; b) MFP
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 44
poveanje fr postie se smanjenjem Lc (primena kratkih izvodnica ili SMD kondenzatora).
fup odreena gubicima na rednoj otpornosti r (na metalnim delovima kondenzatora - izvodima,
sloju metala, prelaznim kontaktnim
otpornostima, itd.) i parazitnoj induktivnosti Lc,
nezavisno od tipa dielektrika.
fdown odreuju gubici u parazitnim kapacitivnostima, do kojih neminovno dolazi
usled konstruktivnih izvoenja kondenzatora (inkapsulacija, zalivanje ili presovanje u
plastine mase, itd.), kao i gubici na Riz.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 45
Frekventni opseg primene kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 46
Kapacitivnost kondenzatora
Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta
Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru Stabilnost kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 47
Gubici u kondenzatoru
U realnom kondenzatoru, koji je prikljuen u elektrino kolo, jedan deo energije se uvek bespovratno izgubi.
Ovaj gubitak energije je posledica zagrevanja kondenzatora i rasejavanja toplote u okolnu sredinu.
Izdvojena toplota moe u kondenzatoru da dovede do nedopustivog poveanja njegove temperature.
Poveanje temperature iznad temperature okolne sredine direktno je proporcionalno snazi gubitaka Pa
Kondenzatori velikih reaktivnih snaga, kod kojih gubici energije imaju i ekonomski smisao, karakteriu se dopustivim gubicima snage Pa,dop.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 48
Ukupna snaga gubitaka Pa u kondenzatoru P snaga gubitaka u dielektriku,
Pm snaga gubitaka u metalnim delovima kondenzatora.
Gubici u dielektriku su, u osnovi, povezani sa procesom polarizacije dielektrika i njegovom provodnou.
Gubici u metalnim delovima uslovljeni su zagrevanjem obloga, izvoda i kontakata.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 49
Snaga gubitaka u kondenzatoru
moe se izraziti preko gubitaka na ekvivalentnoj rednoj otpornosti
kondenzatora Re
Ugao , koji dopunjuje ugao izmeu vektora struje I i napona U do
90o zove se ugao gubitaka
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 50
Tangens tog ugla, ija je vrednost pri zadatoj kapacitivnosti kondenzatora C i uestanosti direktno proporcionalna otpornosti gubitaka Re,
zove se tangens ugla gubitaka kondenzatora
Veliina inverzno proporcionalna tangensu ugla gubitaka (Q = 1/tg) jeste faktor dobrote kondenzatora (Q-faktor)
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 51
Zavisnost tg: a) od uesatnosti za kondenzatore sa nepolarnim dielektrikom; b) od uesatnosti za kondenzatore sa polarnim dielektrikom; c) od temperature za kondenzatore sa nepolarnim dielektrikom; d) od
temperature za kondenzatore sa polarnim dielektrikom; e) od napona.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 52
Kapacitivnost kondenzatora
Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora
Dielektrici i dielektrina konstanta
Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora
Frekventna svojstva kondenzatora
Gubici u kondenzatoru
Stabilnost karakteristika kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 53
Stabilnost karakteristika
kondenzatora Elektrina svojstva i radni vek
kondenzatora zavise od dejstva spoljanjih klimatskih i mehanikih uticaja:
temperature,
pritiska,
vlanosti,
radijacije,
vibracija, itd.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 54
Stabilnost kondenzatora uticaj temperature
Promena temperature utie na promenu:
kapacitivnosti,
ugla gubitaka (Q-faktora),
elektrine vrstoe, i
osobina dielektrika
Temperaturni koeficijent kapacitivnosti
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 55
Stabilnost kondenzatora uticaj vlage
Vlaga utie na: promenu kapacitivnosti (menja se r);
smanjenje Riz (rastu gubici naroito pri povienim temperaturama);
smanjenje elektrine vrstoe (poveana verovatnoa toplotnog proboja);
nastajanje elektrohemijskih pojava u dielektriku;
zatopljeni u plastine mase do 90%,
hermetizovani do iznad 98%.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 56
Pasivne komponente Kondenzatori
Opte o kondenzatorima
Kondenzatori stalne kapacitivnosti
Kondenzatori promenljive kapacitivnosti
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 57
Kondenzatori stalne kapacitivnosti
Papirni kondenzatori
Kondenzatori sa plastinim i metaliziranim plastinim folijama
Liskunski kondenzatori
Stakleni kondenzatori
Keramiki kondenzatori
Elektrolitski kondenzatori
UltraCap kondenzatori
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 58
Papirni kondenzatori
papir najstariji dielektrik ("kondenzatorski
papir" impregnie se da bi se smanjila higroskopnost);
najee tubastog oblika;
papirne trake debljine (10 - 20)mm;
kondenzatorske obloge aluminijumske
folije, debljine oko 6mm.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 59
Osnovne osobine papirnih kondenzatora
r = 3.4 - 4.5 ; zavisi od gustine papira, naina i vrste impregnacije;
tan = (30 - 50)10-4 (na 50 Hz i 25 - 60C); zavisi od gustine papira, naina i vrste impregnacije;
frekventni opseg je veoma uzak f = 0 - 1 kHz;
c = (50 - 200)10-6 1/C (na 20 - 60C); zavisi od
oblika i dimenzija kondenzatora, zategnutosti papira i metalnih folija prilikom motanja i od vrste impregnacinog sredstva;
probojni napon opada sa porastom temperature; jednosmerni napon 2 - 3 puta vei od naizmeninog napona.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 60
Kondenzatori sa metaliziranim papirom
delimino su eliminisani nedostaci papirnih kondenzatora (postojanje vazdunih mehuria u papiru i velike dimenzije);
jedna strana papirne trake metalizirana;
dobra osobina ovih kondenzatora je autoregeneracija;
papir za metalizaciju je posebne izrade, debljine (5 - 20)mm, r = 3.5 - 4 i moe izdrati temperaturu od (90 - 100)C pri kontinualnom radu;
metalizacija papira katodnim naparavanjem sloja Zn i Al;
impregnacija papira mikrokristalnim voskom (jednosmerni napon) ili sintetikim uljima (naizmenini napon);
napon ispitivanja maksimalni napon pri kome se vri regeneracija, a da pri tom ne dolazi do pogoranja karakteristika kondenzatora (1.5 radni napon);
maksimalni napon koji se moe prikljuiti na kondenzator u trajanju najvie 50 s predstavlja napon iskrenja (2 radni napon).
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 61
Osnovne karakteristike
tan = 0.005 - 0.015 (na 20C); relativno veliki;
frekventni opseg znatno iri f = 0 - 100 MHz;
Riz znatno manja nego kod papirnih kondenzatora;
tc je 6 - 10 puta manja od vremenske konstante papirnih kondenzatora iste kapacitivnosti.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 62
Kondenzatori sa plastinim i metaliziranim plastinim folijama
imaju znatno veu Riz i istovremeno manji tan d nego papirni kondenzatori;
kao dielektrik koriste se nemetalizirane i metalizirane folije: stirofleks (polistiren i polistirol),
poliester,
polikarbonat,
polipropilen, itd.;
metalizacija folija nanoenjem tankih slojeva Al a ponekad Zn; ukupna debljina folije sa metalizacijom iznosi oko 2mm;
kontaktiranje direktno sa izvodnicama ili posredstvom metalnog draa;
izrazito bolje karakteristike u odnosu na papirne kondenzatore i kondenzatore sa metaliziranim papirom u pogledu Riz, gubitaka, tc, Q - faktora i frekventnog opsega;
NEDOSTATAK relativno mala zapreminska kapacitivnost.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 63
Detalji konstrukcije blok kondenzatora
sa plastinim folijama metaliziranim plastinim folijama
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 64
Spoljanji izgled kondenzatora
metal-film kondenzatori
stirofleksni kondenzatori
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 65
Spoljanji izgled razliitih vrsta poliesterskih kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 66
Uporedne zavisnosti promene kapacitivnosti sa temperaturom (a),
tg sa temperaturom (b) i uestanou (c) i otpornosti izolacije sa tempera- turom (d) za stirofleksne i poliesterske kondenzatore
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 67
Spoljanji izgled razliitih vrsta polikarbonatskih kondenzatora
polikarbonatski kondenzatori su veoma slini stirofleksnim kondenzatorima, ali za razliku od njih imaju 1015 puta manju
zapreminu (manjih su dimenzija) i mogu se koristiti u irem temperaturnom opsegu
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 68
Spoljanji izgled razliitih vrsta polipropilenskih kondenzatora
polikarbonatski kondenzatori su veoma slini stirofleksnim kondenzatorima, ali za razliku od njih imaju 1015 puta manju zapreminu (manjih su dimenzija)
i mogu se koristiti u irem temperaturnom opsegu
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 69
Liskunski kondenzatori Liskun je mineral sloenog hemijskog sastava (silikat aluminijuma
sa dodatkom kiselina alkalnih metala); moe se cepati na tanke listie (20 50)m, a specijalnim tehnolokim postupcima i do 0.25m;
= 1015cm 1017cm; r = 6.8 7.5; odlina temperaturna izdrljivost (osobine se neznatno menjaju do temperature od 600C); velika stabilnost u odnosu na primenjeni napon; izvanredno se ponaa pri kompleksnim signalima i impulsnim reimima i tokom vremena njegove karakteristike ostaju izuzetno stabilne;
Liskunski kondenzatori imaju: izuzetno malu rednu otpornost;
maksimalni odnos C i zapremine;
mali i jako stabilan c; uske tolerancije kapacitivnosti;
izuzetno mali tanges ugla gubitaka (510-5 < tan < 110-4) u irokom frekventnom opsegu;
- NEDOSTATAK male kapacitivnosti.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 70
Spoljanji izgled nekih liskunskih kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 71
Stakleni kondenzatori Stakleni kondenzatori su namenjeni za visoke uestanosti;
kao dielektrik se koristi borsilikatno staklo, tan = 1010-4 i r = 4;
PREDNOSTI kondenzatori su monolitni, izvanredno hermetiki zatvoreni; homogenost dielektrika se odlino kontrolie; otpornost izolacije je veoma velika; kondenzatori su stabilni ak i pri radu na visokim temperaturama i pri povienoj vlanosti; gubici su vrlo mali
na visokim uestanostima; smanjena je zapremina kondenzatora;
Osnovne karakteristike staklenih kondenzatora su: c = (140 25)10
-61/C (T = -55C +125C i f = 100 kHz 1 MHz);
tan se ne menja znaajno sa temperaturom i ostaje stabilan i pri visokim uestanostima, bez obzira na vrednost kapacitivnosti kondenzatora;
Q konstantan i Q > 1000 u celom temperaturnom opsegu sve do 30 MHz;
promena kapacitivnosti usled starenja je mala.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 72
Spoljanji izgled nekih staklenih kondenzatora
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 73
Keramiki kondenzatori Keramike tipa I su stabilne (titanati magnezijuma ili kalcijuma);
dielektrina konstanta: r = 5 470; specifina otpornost: = (106 1015)cm; temperaturni koeficijent: c = (-3000 +350)10
-61/C;
ugao gubitaka: tan ~ 1010-4;
Keramike tipa II (senjetokeramike) su temperaturno nestabilne i imaju veoma veliku vrednost dielektrine konstante (titanati i cirkonati barijuma ili stroncijuma); temperaturni koeficijent je vrlo promenljiv, a gubici u njima su znatni; karakteristike ove keramike su:
dielektrina konstanta: r = 700 15000; temperaturni koeficijent c: promenljiv i nestabilan; ugao gubitaka: tan = (50 500)10-4;
Keramike tipa III imaju vrlo velike vrednosti dielektrinih konstanti; najee se proizvode u obliku ploica ili diskova; sve vie su u upotrebi vieslojni keramiki kondenzatori, "ip" i "kapastog" oblika (zaliveni); proizvode se i od keramike tipa I i od keramike tipa II.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 74
Temperaturne zavisnosti kapacitivnosti keramikih kondenzatora tipa I; oznaka, npr. N1500, znai da je temperaturni koeficijent kapacitivnosti negativan i da
iznosi C = 150010-6 1/oC
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 75
Temperaturne promene kapacitivnosti keramikih kondenzatora tipa II
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 76
Temperaturna zavisnost kapacitivnosti keramikih kondenzatora tipa III
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 77
Elektrolitski kondenzatori
Osnovna osobina elektrolitskih kondenzatora je velika zapreminska kapacitivnost, posebno izraena pri malim radnim naponima.
Velika kapacitivnost se postie upotrebom veoma tankih oksidnih slojeva Al i Ta) kao dielektrika;
Pri istim vrednostima povrine S i relativne dielektrine konstante dielektrika r, kapacitivnost e biti vea ukoliko je debljina dielektrika d manja.
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 78
Elektrolitski kondenzatori
Da bi se obezbedio dobar (ravnomeran) elektrian kontakt izmeu povrine tako tankog dielektrika (tj. oksida metala) i druge elektrode (jedna elektroda je metalna folija ili tapi na kojoj je oksid, a druga obino neoksidisana metalna folija)
Neophodno je da se upotrebi provodna tenost zato se koristi tean elektrolit ili mangan dioksid koji ima poluprovodnike osobine.
Drugim reima, elektrolit ima ulogu produetka druge elektrode.
3/19/2012 78
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Aluminijumski kondenzatori sa
tenim elektrolitom
Polarizovani
Nepolarizovani (bipolarni)
3/19/2012 79
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Polarizovani Al elektrolitski kondenzatori namenjeni su za rad pri
jednosmernoj polarizaciji.
anoda aluminijumska folija debljine (100 120)m, koja je posebnim postupkom oksidisana (oksidni sloj predstavlja dielektrik);
debljina je f(E) 0.0012 0.0015m/V a r = 10;
katoda je izvedena preko provodnog elektrolita (npr. rastvora glikla, borne kiseline i amonijaka);
kontakt sa elektrolitom je druga aluminijumska folija;
3/19/2012 80
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Nepolarizovani Al elektrolitski kondenzatori
katodna neoksidisana folija je zamenjena oksidisanom folijom;
mogu raditi pri jednosmernoj i naizmeninoj polarizaciji;
debljina dielektrika je dvostruko vea tako da je pri istom nazivnom naponu kapacitivnost nepolarnih kondenzatora dva puta manja u odnosu na kapacitivnost polarnih kondenzatora;
3/19/2012 81
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
impedansa aluminijumsih elektrolitskih kondenzatora jako zavisi od uestanosti i temperature
Pri viim uestanostima, kada se zanemari otpornost izolacije, koja je Ri> 100M, ekvivalentna ema kondenzatora je:
U tom sluaju je moduo impedanse:
r je ekvivalentna redna ili serijska otpornost elektrolitskog kondenzatora (ESR), koja za odreenu temperaturu, odgovara minimalnoj vrednosti |Z|
3/19/2012 82
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
R = ESR = |Z|min
a) niskonaponski (100F/63V) i b) visokonaponski (47F/350V)
3/19/2012 83
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
tangens ugla gubitaka jako zavisi od uestanosti i temperature.
vrednosti tg aluminijumskih elektrolitiskih kondenzatora nisu male.
zbog tako velikih vrednosti tg, posebno na niskim temperaturama i relativno niskim uestanostima preporuljivo je ove kondenzatore koristiti samo pri jednosmernim reimima, a ako je to neophodno, pri naizmeninim strujama vrlo niske uestanosti.
3/19/2012 84
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
a niskonaponski (100 F/63V); b visokonaponski (47 F/350V)
3/19/2012 85
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
kod elektrolitskih kondenzatora struja curenja
nije mala i ovde se ona ee zove struja gubitaka
predstavlja struju koja pri prikljuenju jednosmernog napona protie kroz kondenzator.
struja gubitaka raste sa temperaturom
kada je re o zavisnosti ove struje od vremena, treba rei da je odmah po ukljuenju napona ona velika i zatim opada, tako da posle izvesnog
vremena dostie konstantnu vrednost
3/19/2012 86
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Zavisnost struje gubitaka od: a temperature, b vremena
3/19/2012 87
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Tantalni elektrolitski kondenzatori
3/19/2012 88
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Princip rada tantalnih kondenzatora je slian radu aluminijumskih elektrolitskih kondenzatora.
Manjih su dimenzija, ali su skuplji od aluminijumskih elektrolitskih kondenzatora.
Prednosti u poreenju sa aluminijumskim elektrolitskim kondenzatorima su: vea zapreminske kapacitivnosti,
poveano vreme uskladitenja (od 5 do 10 godina), s obzirom da je oksidni sloj na tantalu stabilniji nego na aluminijumu;
manju struju gubitaka;
manji tangens ugla gubitaka;
due vreme ivota;
mogunost rada pri znatno viim uestanostima (do 100 kHz).
tantal ne reaguje sa drugim materijalima sa kojima je u dodiru, to doputa upotrebu elektrolita visoke provodnosti, ime se obezbeuje niska redna otpornost.
3/19/2012 89
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Tantal kondenzatori sa tenim i sa vrstim elektrolitom
ee se primenjuju tantalni kondenzatori sa vrstim elektrolitom.
Anoda je sinterovani otpresak tantalnog praha, ica tantala (za kondenzatore manje kapacitivnosti), ili tapi od tantala.
Dielektrik je tantal-oksidni sloj
Kao elektrolit kod vrstih tantalnih elektrolitskih kondenzatora koristi se mangandioksid (MnO2).
Provodnik za katodu je grafitna i srebrna prevlaka, koja se nanosi na sloj mangandioksida MnO2
MnO2 ima poluprovodnike osobine, ega se ovi kondenzatori zovu i oksidno-poluprovodniki Nedostatak: u sluaju proboja, ponaaju se kao kratak spoj, a zamena pola dovodi do ekspolozije samoga kondenzatora.
3/19/2012 90
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Al elektrolitski kondenzatori
Impedansa tantal elektrolitskih kondenzatora jako zavisi od uestanosti. Zadravaju kapacitivne osobine do znatno viih uestanosti.
a sa vrstim elektrolitom (8,2 F/35 V); b sa tenim elektrolitom (20 F/60 V)
3/19/2012 91
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 92
UltraCap kondenzatori
UltraCap kondenzatori su komponente koje su namenjene za uvanje energije - imaju izuzetno velike vrednosti kapacitivnosti, iznad farada: 5F, 10F, 110F, ak do 5000F.
Radni naponi ultraCap kondenzatora su niski (Un2.5V)
Radni vek jako zavisi od temperature i vrednosti napona sa kojima su radili
Za postizanje veih vrednosti napona formiraju se moduli sa vie redno i paralelno vezanih ultraCap kondenzatora
Istovremno se mora obezbediti hlaenje tih modula, da bi se temperatura odravala to niom, jer se jedino u tom sluaju, moe garantovati njihov dug radni vek.
3/19/2012 93
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
ultraCap kondenzator je elektrohemijski
dvoslojni kondenzator kojeg ine dve elektrode uronjene u elektrolit.
Ovi kondenzatori nemaju klasian dielektrik, ve je tu ulogu preuzima elektrohemijski ostvarena
suprotstavljena koliina naelektrisanja na oblogama od aktivnog ugljenika
Rastojanje izmeu pozitivnog i negativnog naelektrisanja (kvazidielektrik) iznosi samo d =
(25) nm, to uslovljava izuzetno velike vrednosti kapacitivnosti (zbog C = or S/d).
3/19/2012 94
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
3/19/2012 95
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
3/19/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 96
Kondenzatori promenljive
kapacitivnosti
Obrtni kondenzatori
Polupromenljivi kondenzatori trimeri
Varikap diode
Obrtni kondenzatori
Od oblika kondenzatorskih ploa jako zavisi promena kapacitivnosti u funkciji ugla obrtanja,
pravolinijiska promena uestanosti (koriste u oscilatornim kolima u kojima se sa obrtanjem rotorskih ploa uestanost menja linearno sa uglom obrtanja) - rotorske ploe su srpastog oblika,
linearna promena talasne duine - ploe bubreastog oblika
Obrtni kondenzatori promenljive kapacitivnosti se sastoje od grupe nepokretnih
paralelnih ploa statora i grupe pokretnih paralelnih ploa rotora. Rotorske ploe su tako smetene da se izmeu svake dve statorske ploe nalazi po jedna rotorska ploa. Pri obrtanju rotorskih ploa menja se aktivna povrina izmeu ploa, tj. menja se kapacitivnost kondenzatora.
3/19/2012 97
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Polupromenljivi kondenzatori - trimeri
Kapacitivnost se menja samo u toku podeavanja elektronskih kola, a u toku eksploatacije ostaje stalna.
Vazduni polupromenljivi kondenzatori i kondenzatori sa vrstim dielektrikom.
3/19/2012 98
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Varikap diode Varikap diode su poluprovodnike diode sa
kontrolisanim kapacitivnim osobinama.
Koristi se kapacitivnost inverzno polarisanog p-n spoja, pri emu se promenom inverznog napona menja irina prelazne oblasti p-n spoja, a time i kapacitivnost varikap diode.
Varikap diode u razliitim kuitima
3/19/2012 99
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Prednosti varikap dioda u odnosu na vazdune promenljive kondenzatore su: neuporedivo su manjih dimenzija i mogu da se oklope
zajedno sa kalemom, ime se izbegavaju parazitne sprege;
otpornije su na mehanika dejstva (udare, potrese, itd.) i atmosferski uticaj;
ne postoji osovina kao kod vazdunih promenljivih kondenzatora, ve se promena kapacitivnosti vri promenom napona na diodi, to se moe ostvariti promenom otpornosti potenciometra, koji moe biti daleko od same diode.
3/19/2012 100
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
promene napona na varikap diodi
3/19/2012 101
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Nedostaci varikap dioda kao
kondenzatora su:
gubici su vei nego kod vazdunih promenljivih kondenzatora;
kapacitivnost je nelinarna funkcija napona,
usled ega nastaju izoblienja, to dovodi do pojave viih harmonika.
3/19/2012 102
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Od posebnog znaaja su varikap diode sa superstrmim p-n spojem kod kojih je
promena kapacitivnosti sa inverznim
naponom Vinv data izrazom
Vk - kontaktna razlika potencijala koja za
silicijumske diode iznosi oko 0,9 V
C0 - je kapacitivnost nepolarisane varikap
diode
uestanost oscilatornog kola se linearno menja sa naponom
3/19/2012 103
Elektronske komponente -
Pasivne komponente