3. Стандартні і нормалізовані конденсатори постійної ємкості

Промисловість випускає велику кількість типів конденсаторів постійної місткості|ємкості|, що розрізняються по конструкції і використовуваному діелектрику. Розглянемо|розгледимо| основні характеристики найбільш широко вживаних конденсаторів.

Керамічні конденсатори. Основою конструкції керамічного конденсатора (мал. 7.5, а—р|) є|з'являється,являється| заготівка|заготовка,заготівля| з|із| кераміки, на дві сторони якої нанесені|завдані| металеві обкладання. Хороше|добре| зчеплення обкладань з|із| керамікою, а також повільне старіння забезпечують керамічним конденсаторам мале значення коефіцієнта температурної нестабільності місткості|ємкості|.

Для виготовлення конденсаторів застосовують кераміку з|із| різними значеннями діелектричної проникності е і температурного коефіцієнта діелектричної проникності ТК| е. За рахунок цього можна одержувати|отримувати| конденсатори з|із| позитивними і негативними|заперечними| значеннями температурного коефіцієнта місткості|ємкості|. Номінальне рішення|розв'язання,вирішення,розв'язування| ТК| З керамічних конденсаторів лежить в межах від +100- Ю-6 до — ЗЗООХЮ"6 град-1. По ТК| З|із| керамічні конденсатори підрозділяють на 15 груп, які позначають|значать| таким чином: ПЮ0, П60, ПЗЗ|, МПО|, МЗЗ|, М47, М75 Ml50, М220, МЗЗО|, М470, М750 Ml500, М2200, М3300. Тут буква|літера| визначає знак ТК| З|із|: П — плюс, М — мінус. Цифра означає ТК| З|із| в мільйонних долях. Наприклад, конденсатор з|із| позначенням ПЗЗ| має номінальне значення ТК| З|із| ==+33*10^-6 град-|', конденсатор з|із| позначенням М750 має ТК| С= —750-10~⁶ град-|', МПО| означає, що ТК| З|із|

Мал. 7.5. Конденсатори постійної місткості|ємкості|:

а—в| —типа КМ; г-д — К10-17|; э—| К21-Е; и—л| — K3I-3E; м, н—| К40П-2; о—| К50-6; п — К52; р — К53-1

рівно нулю. Необхідно відзначити, що фактичне значення ТК| З|із| може відрізнятися від вказаного.

Кераміка з|із| великим е має більше абсолютне значення ТК|; тому при рівних габаритах конденсатори, наприклад, групи Ml500 можуть мати місткість|ємкість|, більшу, ніж конденсатори групи М750.

Конденсатори груп ПЗЗ| і МЗЗ| відносять до категорії термостабільних. Їх застосовують в задаючих каскадах передавачів, в гетеродинах приймачів і інших каскадах, що вимагають підвищеної стабільності параметрів. Конденсатори інших груп використовують як термокомпенсирующих|, а також як блокувальні, розділові і т.п. Для термокомпенсации| двох паралельно включених конденсаторів підбирають|добирають| таке значення місткостей|ємкостей| і ТК| З|із|, при яких сумарна зміна місткості|ємкості| при зміні температури лежала б в допустимих межах.

Вказані керамічні конденсатори залежно від габаритних розмірів і групи ТК| З|із| можуть мати максимальну місткість|ємкість| від декількох сотень до тисяч пікофарад.

З|із| нестабільних сортів|гатунків| кераміки, що мають велике значення е і ТК| е, виготовляють конденсатори груп НЮ|, Н20, НЗО|, Н50, Н70 і Н90. Такі конденсатори при малих габаритах мають місткість|ємкість| до 2,2 мкф|. Проте|однак| зміна місткості|ємкості| в робочому інтервалі температур у|в,біля| цих конденсаторів може складати від ±10 до ±90 % залежно від групи. Конденсатори групи Н використовують як блокувальні, перехідні і т.п.

Керамічні конденсатори виготовляють для використання при температурі від —60 до +(85-f-155)°C. Вони мають малі втрати, високий опір ізоляції.

Скляні, склокерамічні і стеклоэмалевые| конденсатори. Їх відносять до групи конденсаторів з|із| неорганічним діелектриком. Конденсатор складається з тонких шарів відповідного матеріалу, на які нанесені|завдані| електроди у вигляді тонких плівок. Для додання|надання| конструкції монолітності такий набір спекают при високій температурі. Хоча діелектрична проникність скла невелика, мала товщина діелектрика і велике число шарів дозволяють одержати|отримати| місткість|ємкість| в декілька тисяч пікофарад при невеликих габаритах. Відмінною рисою скляних конденсаторів є|з'являється,являється| їх висока теплостійкість. Їх можна експлуатувати при температурах до 150—300 °С.

Стеклоемальовиє конденсатори по конструкції аналогічні скляним. Діелектриком в них служать тонкі шари стеклоэмали| товщиною в декілька десятків мікрометрів. Завдяки високій електричній міцності стеклоэмали| вдається одержати|отримати| конденсатори з|із| високою робочою напругою при невеликих габаритах. Вони мають малі втрати (tg — 0,003 при температурі + 155 °С), великий опір ізоляції.

Для збільшення місткості|ємкості| при тих же габаритах в скло додають|добавляють| кераміку з|із| підвищеною діелектричною проникністю. Такі конденсатори називають склокерамічними.

По температурному коефіцієнту місткості|ємкості| скляні, стеклоэмалевые| і склокерамічні конденсатори можуть відноситися до груп П100; ПЗЗ|; МПО|; М47; М75;М150;М330.

Їх доцільно застосовувати в тих випадках, коли потрібен висока стабільність, малі втрати, висока теплостійкість і великий опір ізоляції.

Паперові конденсатори. Конденсатори з|із| папером як діелектрик мають місткість|ємкість| від сотень пікофарад до одиниць мікрофарад. Для отримання|здобуття| таких значень місткості|ємкості| при малому значенні е паперу необхідно мати велику площу|майдан| обкладань. Тому паперові конденсатори виготовляють з|із| двох довгих, згорнутих в рулон стрічок фольги, ізольованих спеціальним конденсаторним папером. Вживаний для виготовлення конденсаторів папір має товщину до 25мкм. Щоб усунути небезпеку пробою із-за наявності в папері сторонніх включень|приєднань|, звичайно між фольгою прокладають декілька шарів паперу. При цьому збільшується надійність конденсатора, оскільки|тому що| вірогідність|ймовірність| збігу включень|приєднань| в різних шарах нікчемно мала.

Для підвищення електричної міцності, збільшення діелектричної проникності, захисту від дії вологи, а також для зменшення старіння паперові конденсатори просочують спеціальними складами. Проте|однак| просочення не може забезпечити достатнього захисту від дії вологості|вогкості|. Крім того, деякі просочувальні матеріали в нормальних умовах рідкі, тому всі сучасні паперові конденсатори випускають в герметизованому виконанні.

Паперові конденсатори, утворені довгими обкладаннями, згорнутими в спіраль, мають велику індуктивність, що обмежує їх використання на частотах більше декількох мегагерц. Для зменшення індуктивності один шар фольги при намотуванні декілька зрушують|зсовують| по відношенню до іншого. Виступаючу по торцю фольгу обпоюють, внаслідок чого витки спіралі виявляються|опиняються| замкнутими між собою, і індуктивність конденсатора різко зменшується. Такі конденсатори, особливо малих габаритів, можна використовувати як фільтри на частотах до декількох десятків мегагерц.

Особливу групу складають металлобумажные| конденсатори (К42), як обкладання яких замість фольги використовують тонкий шар металу, нанесений|завданий| на конденсаторний папір методом випаровування у вакуумі.

Важливою|поважною| властивістю металлобумажных| конденсаторів є|з'являється,являється| здатність|здібність| самовосстанавливать| електричну міцність після|потім| пробою; при випадковому замиканні в окремих точках обкладань струм|тік| короткого замикання розплавляє шар металу навколо|навкруг,довкола| зони пробою, який частково випаровується, внаслідок чого обкладання виявляються|опиняються| ізольованими один від одного.

Вказана властивість дозволяє зменшити число шарів паперу між обкладаннями, що в поєднанні з|із| малою товщиною обкладання приводить|призводить,наводить| до різкого скорочення габаритів конденсатора. Із-за малої товщини металевих обкладань металлобумажные| конденсатори мають більший в порівнянні з паперовими tg, опір ізоляції у|в,біля| них також гірше.

Паперові і металлобумажные| конденсатори доцільно використовувати як шунтують, фільтрових, розділових і т.п.

Плівкові конденсатори. У|в,біля| цих конденсаторів як діелектрик використовують тонкі плівки з|із| різних матеріалів (полістиролу, фторопласту і т. п.), а також лакові плівки різних матеріалів. Деякі з цих матеріалів є|з'являються,являються| полярними (полікарбонат), інші неполярними (фторопласт). По конструкції плівкові конденсатори подібні паперовим, але|та| завдяки кращим властивостям діелектрика часто володіють кращими характеристиками. Наприклад, фторопластові конденсатори К72П-3 і К72П-6 можна експлуатувати при температурі до 200 °С. Вони мають великий опір ізоляції і малу абсорбцію.

Конденсатори групи К73 виготовляють з|із| полярних плівок. По опору ізоляції, абсорбції, втратам вони займають|позичають,посідають| проміжне місце між паперовими конденсаторами (К.40) і конденсаторами з|із| неполярних плівок. Ці конденсатори застосовують замість паперових, коли необхідні покращувані характеристики.

Найбільшу місткість|ємкість| на одиницю об'єму|обсягу| з|із| цієї групи мають лакопленочные| конденсатори, діелектрик яких виконаний з|із| тонких лакових плівок товщиною близько 3 мкм|, а обкладання — методом металізації. Наприклад, конденсатори типу К76П-1 мають місткість|ємкість| до 22 мкФ|, об'єм|обсяг| — в 2—3 рази менший об'єму|обсягу| відповідних одношарових паперових конденсаторів. Конденсатори з|із| поликарбонатных| плівок (К77-1; К77-2) також мають велику місткість|ємкість|. Їх можна експлуатувати при температурі до 125 °С.

Плівкові конденсатори слід застосовувати замість паперових там, де потрібні малі габарити.

.

Електролітичні конденсатори. У таких конденсаторах як діелектрик використовують тонкий шар оксидної плівки, нанесеної|завданої| на алюмінієву або танталову пластину. Другим електродом є|з'являється,являється| електроліт.

Електролітичні фольгові конденсатори виготовляють з|із| двох стрічок фольгу (оксидованої і неоксидованої), між якою поміщається прокладка|прокладення| з|із| паперу або тканини, просочена електролітом. Одержаний|отриманий| таким чином конденсатор згортають в рулон і поміщають в кожух. Висновки|виведення| приєднують до оксидованої (позитивний електрод) і до неоксидованої фольги, яка щільно прилягає до електроліту (негативний|заперечний| електрод). Використання як діелектрик тонкої плівки оксиду, що має велику діелектричну проникність, а як одна з обкладок—| електроліту позначається на електричних характеристиках конденсатора.

Електролітичні конденсатори можуть мати місткість|ємкість| до сотень і навіть тисяч мікрофарад при відносно невеликих габаритах. Великий опір електроліту призводить до того, що tg електролітичних конденсаторів досягає значення 1,0.

По допустимому значенню негативної|заперечної| температури електролітичні алюмінієві конденсатори підрозділяють на чотири групи: Н (неморозостійкі tmin =•Ю °С), М (морозостійкі t_min=—40 °С), ПМ| (з|із| підвищеною морозостійкістю tmin =—50°С), ОМ

(особливо МОРОЗОСТІЙКІ tmin = —60 °С).

Слід мати на увазі, що при заданих місткості|ємкості| і робочій напрузі|напруженні| підвищення морозостійкості викликає|спричиняє| збільшення габаритів конденсатора. Більшість типів електролітичних алюмінієвих конденсаторів допускають експлуатацію при температурі не більше +60 °С, але|та| деякі — до +85 °С.

Місткість|ємкість| електролітичного конденсатора в нормальних умовах може відрізнятися від номінального значення на (+50) —(—20)%. При пониженні температури навколишнього|довколишнього| повітря місткість|ємкість| зменшується не більше ніж в 2 рази, а при збільшенні до граничного значення — збільшується на 20—30 %.

Більшість електролітичних конденсаторів відносяться до категорії полярних: вони можуть працювати при постійній або пульсуючій напрузі|напруженні| певної полярності. При зміні полярності або включенні|приєднанні| в ланцюг|цеп| змінного струму|току| електролітичний конденсатор виходить з|із| ладу|строю,буд|. Обмежена товщина оксидної плівки дозволяє створювати алюмінієві конденсатори на робочу напругу|напруження| до 500 В, а танталовые—| до 100—150 В.

Промисловість випускає багато типів електролітичних алюмінієвих конденсаторів.

Параметри алюмінієвих електролітичних конденсаторів залежать від частоти, особливо при негативних|заперечних| температурах: місткість|ємкість| на частоті 5 кГц| може складати декілька відсотків|проценти| щодо|відносно| місткості|ємкості| при позитивній температурі і частоті 50 Гц. При частоті 10 кГц| конденсатори практично втрачають|розгублюють| місткість|ємкість|. З|із| пониженням температури і збільшенням частоти дуже різко зростають втрати в конденсаторах.

Якщо електролітичний конденсатор використовується в схемі, яка повинна працювати в широкому діапазоні частот, то паралельно йому слід ставити конденсатор іншого типа, місткість|ємкість| якого забезпечує правильну роботу схеми при підвищенні частоти.

Велику місткість|ємкість| при малих габаритах мають танталові конденсатори (К51 і К52). Плівка оксиду танталу має = 25, що перевищує діелектричну проникність оксиду алюмінію в 2,5 разу. Значне збільшення питомої місткості|ємкості| на одиницю об'єму|обсягу| виходить при використанні об'ємно-пористого анода, який виготовляють з|із| порошку танталу методом спікання. За рахунок пористої структури поверхня електроду збільшується, що дозволяє одержати|отримати| при малих габаритах конденсатори з|із| великою місткістю|ємкістю| (10— 1000 мкФ|) при робочій напрузі|напруженні| близько 90—6 В. Такоє мала робоча напруга|напруження| не є|з'являється,являється| перешкодою до широкого застосування|вживання| конденсаторів, оскільки|тому що| в сучасній микроминиатюрной| радіоелектронній апаратурі часто використовуються джерела живлення|харчування| з|із| напругою|напруженням| 5 В.

Багато танталових конденсаторів можна використовувати при температурі навколишнього|довколишнього| повітря від —60 до + (150—200) °С.

Покращуваними характеристиками в поєднанні з|із| малими габаритами володіють оксидно-напівпровідникові конденсатори (К53). Такий конденсатор складається з об'ємно-пористого анода, покритого шаром напівпровідника, на який нанесений|завданий| контактний провідний шар. Оксидно-напівпровідникові конденсатори в меншій мірі, ніж інші, втрачають|розгублюють| місткість|ємкість| при пониженні температури і можуть використовуватися при вищих частотах.

Вибір типу конденсатора. Щоб вибрати конденсатор для якоїсь конкретної схеми, потрібно проаналізувати умови роботи конденсаторів (напругу|напруження| в схемі, температуру і вологість|вогкість| навколишнього|довколишнього| повітря і т. д.), а також вимоги, що пред'являються до його параметрів. Після|потім| цього, користуючись довідниками, слід визначити номенклатуру конденсаторів, що цікавлять нас, дозволених до застосування|вживання| в даній категорії радіоелектронної апаратури. Аналізуючи параметри цих конденсаторів, приведені в ТУ, потрібно підібрати|добрати| такий конденсатор, характеристики якого задовольняють пред'явленим вимогам. При цьому слід враховувати, що надійність конденсатора дуже залежить від умов роботи. Так, середній термін служби конденсатора пов'язаний із значенням прикладеної напруги|напруження| залежністю

(7.8)

де U—приложенное напруга|напруження|; А і т — коефіцієнти, залежні від марки діелектрика і конструкції конденсатора (для паперових конденсаторів т, для керамічних т т 8).

З|із| (7.8) витікає, що за інших незмінних умов зниження в 2 рази напруги|напруження|, прикладеної до паперового конденсатора, збільшує середній термін служби приблизно в 32 рази.

Зв'язок між середнім терміном служби і температурою навколишнього середовища виражається|виказується,висловлюється| формулою

(7.9)

де З|із| і В — коефіцієнти (для паперових конденсаторів В5000); t — навколишня|довколишня| температура °С.

З|із| (7.9) витікає, що зниження температури навколишнього|довколишнього| повітря з 70 до 60 °С збільшує середній термін служби приблизно в 3 рази.

На підставі викладених причин конденсатор слід підбирати|добирати| так, щоб фактична напруга|напруження| на ньому і температура навколишнього середовища були менше граничних значень, встановлених|установлених| технічними умовами.