136
для изготовления лишь таких конденсаторов, к которым не предъявляются требования температурной стабильности емкости.
Повышения температурной стабильности свойств добиваются путем
введения |
в |
состав |
|
керамики |
кристаллообразующего |
компонента |
||||||||
положительным ТКe. При |
|
этом, однако, |
значение |
|
диэлектрической |
|||||||||
проницаемости |
снижается. |
Такие |
тиконды |
|
|
|
иногда |
называю |
||||||
термокомпенсированными. К этой группе материалов относятся титано- |
||||||||||||||
циркониевая керамика (твердые растворы TiO2 — ZrO2; |
СаТiO3 — СаZrO3), |
|
||||||||||||
лантановая |
керамика |
системы LaAlO3— СаТiO3, станнатная |
|
керамика, в |
|
|||||||||
которой кристаллической фазой служат твердые растворы станната кальция |
||||||||||||||
СаSnО3, титаната кальция СаTiO3 и цирконата кальцияСаZrO3. Изменяя |
|
|||||||||||||
состав твердых растворов, можно получить очень незначительныйТКe как с |
|
|||||||||||||
положительным, так |
и |
с |
отрицательным |
знаком. Керамика на основе |
||||||||||
указанных |
|
твердых |
|
растворов |
используется |
|
|
для |
изгото |
|||||
высокочастотных |
термостабильных |
конденсаторов. Преимуществом |
|
|||||||||||
станнатной |
|
керамики |
|
перед |
титанатовой |
является |
более |
высо |
||||||
устойчивость к длительному воздействию постоянного напряжения. |
|
|
||||||||||||
Основу низкочастотной конденсаторной керамики составляют титанат |
|
|||||||||||||
бария ВаТiO3 |
и твердые растворы с сегнетоэлектрическими свойствами. |
|||||||||||||
Благодаря этому сегнетокерамика обладает весьма высокой диэлектрической |
|
|||||||||||||
проницаемостью (e =900—8000), которая, |
однако, |
не |
|
|
отличается |
|||||||||
температурной стабильностью и зависит не только от частоты, но и от |
||||||||||||||
напряженности электрического поля. Свойства сегнетокерамики рассмотрены |
|
|||||||||||||
также в пункте 6.1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4.9 Слюда и материалы на ее основе |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Слюда |
|
является |
важнейшим |
из |
природных |
|
электроизоляционных |
|||||||
материалов, |
|
обладая |
|
|
ценными |
качествами— |
высокими |
|
||||||
электроизоляционными |
свойствами, |
нагревостойкостью, |
механической |
|
||||||||||
прочностью, гибкостью. Слюда встречается в виде кристаллов, характерной особенностью которых является способность легко расщепляться на тонкие
пластинки по плоскостям |
спайности. По химическому составу слюда— |
|
водный алюмосиликат. Важнейшие виды слюды: мусковит, состав которого |
||
приближенно может быть выражен формулойK2O×3Al2O3×6SiO2×2H2O и |
||
флогопит ¾ K2O×6MgO×Al2O3×6SiO2×2H2O. Фактический состав |
природных |
|
слюд много сложнее из-за присутствия в них примесей других оксидов. |
||
По сравнению с флогопитом мусковит обладает лучшими электрои- |
||
золяционными и механическими свойствами. Однако многие |
флогопиты |
|
более нагревостойки, чем |
мусковиты. Допустимая рабочая |
температура |
слюды ограничивается выделением входящей в их состав воды(у мусковитов
137
обычно при 500 — 600°С, у флогопитов — при 800 — 900°С), приводящим к разрушению кристаллической структуры.
Синтетическая слюда в отличие от природной не содержит химически
связанной |
воды |
и |
загрязняющих |
примесей |
и |
поэтому |
значитель |
||||
превосходит ее по нагревостойкости и электрическим свойствам. Однако она |
|||||||||||
более |
хрупка, менее |
|
гибка |
и |
является |
и |
более |
. дорогойНаиболее |
|||
распространенной |
|
синтетической |
|
слюдой |
является |
фторфлогоп |
|||||
K2Mg3(Si3AlO10)F2.
Вследствие ярко выраженной кристаллографической анизотропии значения электрических параметров слюды зависят от направления. Для
практически используемого направления, перпендикулярного плоскостям спайности e=6¸8; r=1012¸1014 Ом×м (для мусковита); 1011¸1012 Ом×м (для
флогопита); tgd(1МГц) ~10-4. Вдоль плоскости спайности параметрыr и tgd более чем на три порядка ниже.
Слюдяные пластинки сложных очертаний с отверстиями служат для крепления и электрической изоляции внутренней арматуры в электронных лампах, вакуумных фотоэлементах, ФЭУ, телевизионных трубках и других электронных приборах. До недавнего времени большое значение имело применение слюды в качестве диэлектрика в слюдяных конденсаторах.
Слюда, не пригодная для использования в конденсаторах и других ответственных устройствах, может быть использована для изготовления
листовых |
и |
ленточных |
электроизоляционных |
материалов: миканита, |
|
||||||
микаленты, слюдовой бумаги, слюдопласта и др. |
|
|
|
|
|||||||
Миканит представляет собой слоистый материал на основе пластинок |
|||||||||||
слюды, склеенных лаком или эпоксидной смолой. Микалента ¾ рулонный |
|
||||||||||
материал, состояшей из пластинок слюды, наклеенной на тканевую, или |
|
||||||||||
другую гибкую основу. Слюдовая бумага ¾ материал, состоящий из мелких |
|
||||||||||
частичек слюды, полученный на бумагоделательных машинах. В зависимости |
|
||||||||||
от способа |
изготовления |
различают слюдинитовую |
и слюдопластовую |
||||||||
бумагу. Ее |
нагревостойкость достигает600°С. Слюдинит и слюдопласт ¾ |
|
|||||||||
композиционные материалы, в которых в качестве наполнителя выступает |
|||||||||||
соответственно |
слюдинитовая, |
или слюдопластовая бумага. В качестве |
|||||||||
связующего |
вещества |
часто |
используются |
полиэфирноэпоксидный |
или |
||||||
кремнийорганические лаки. |
|
|
|
|
|
|
|||||
4.10 Неорганические электроизоляционные пленки |
|
||||||||||
В |
различных |
областях |
электротехники |
и |
радиотехники используют |
||||||
тонкие |
нагревостойкие |
диэлектрические |
плен, которыеи |
наносят |
на |
||||||
поверхность металла, полупроводника или на иные подложки. Такие пленки |
|
||||||||||
можно |
|
наносить |
|
способами |
испарения |
в , |
химическимивакууме, |
|
|||
электрохимическими |
и |
другими |
методами. Одной |
из |
разновидностей |
||||||
138
электрохимического получения тонких диэлектрических пленок является
оксидирование |
(анодирование) |
¾ выращивание оксидов |
на |
поверхности |
||||||
металла. |
Оксидную изоляцию |
широко |
|
применяют электролитическихв |
|
|||||
конденсаторах |
(см. раздел 7), |
в которых |
оксидная |
пленка |
на |
алюминии, |
||||
тантале |
или |
ниобии |
работает |
в |
контакте |
с |
жидким |
электроли |
||
(находящимся в свободном состоянии или же пропитывающим твердый
пористый |
материал), с |
твердым |
полупроводником( |
оксидно- |
|
полупроводниковых конденсаторах) или с металлическими слоями (металло- |
|||||
оксидных конденсаторах). |
|
|
|
|
|
В |
радиоэлектронике |
распространены |
также |
тонкопленочн |
|
конденсаторы, в которых диэлектриком является наносимые методами вакуумной технологии пленки SiO, SiO2, Ta2O5 и других оксидов.
4.11 Конденсаторы. Материалы. Конструкция.
Существует множество классификаций конденсаторов. По типу
используемого |
|
диэлектрика можно |
|
представить |
следующую |
||||
классификацию: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) |
с газообразным |
|
1.1) |
вакуумные |
|
|
|
|
|
|
1.2) |
газонаполненные |
|
|||
|
|
|
диэлектриком |
|
1.3) |
с воздушным |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
диэлектриком |
|
|
Конденсато |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1) |
маслонаполненные |
|
||
ры |
|
|
2) |
с жидким диэлектриком |
|
2.2) |
с синтетической |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкостью |
|
|
3.1) с органическим
3)с твердым диэлектриком 3.2) с неорганическим
3.3) с оксидным
Использование того или иного диэлектрика во многом определяет конструктивные особенности конденсатора.
Пакетная конструкция характерна для слюдяных, стеклоэмалевых,
стеклокерамических |
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
||||||||
некоторых |
керамических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
конденсаторов (рисунок 4.9). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|||
Пакет 4 |
собирают |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
5 |
|
||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
6 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
чередующихся |
слюдяных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
пластинок 2 |
и фольговых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
обкладок |
(свинцово- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4.9 ¾ Слюдяной конденсатор металлизированными обкладками
139
оловянных, или алюминиевых). Вместо фольги на слюду может быть нанесена тонкая пленка серебра 3. Обкладки соединяются в общий контакт 5 фольговыми полосками 1 по торцам пакета, к которому припаивают выводы 6 в виде проволочек или лент. Обкладки стеклоэмалевых, стеклокерамических
инекоторых керамических конденсаторов выполняют вжиганием пасты на основе серебра. Пакетную конструкцию спрессовывают и покрывают влагозащитной эмалью 7.
Трубчатая конструкция характерна для некоторых керамических конденсаторов (рисунок 4.10). Серебряные обкладки 4 и 5 наносят вжиганием на внешнюю и внутреннюю поверхности керамических трубок6, имеющих толщину стенок 0,25 мм и более. Для присоединения гибких проволочных выводов 1 внутреннюю обкладку выводят на внешнюю поверхность трубки и создают между ней и внешней обкладкой изолирующий«поясок» 2. В миниатюрных конденсаторах выводы припаивают к обкладкам, не закручивая
ине создавая перехода. Трубчатые конденсаторы имеют влагостойкое эмалевое покрытие 3, по цвету которого определяют группу их стабильности
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
3 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4.10 |
- |
|
Трубчатый |
Рисунок 4.11 |
- Дисковый |
|||||||||||||||||||||||||
керамический конденсатор |
керамический конденсатор |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
емкости.
Дисковая конструкция характерна для некоторых постоянных и подстроечных керамических конденсаторов(рисунок 4.11). Серебряные обкладки 2 и 4 вжигаются в обе плоскости керамического диска и имеют форму либо полумесяца(при жестком креплении проволочных выводов1, проходящих через толщу диска5), либо круга (при пайке проволочных выводов к обкладкам). Поверхность дисковых конденсаторов и места пайки 3 покрывают влагозащитной цветной эмалью.
Монолитная секционированная конструкция характерна для керамических конденсаторов КЛС (керамические литые секционированные
— рисунок 4.12) и КЛГ (керамические литые герметизированные). Конденсаторы изготовляют литьем горячей керамики1. Минимальная толщина стенок 100 мкм, а воздушного зазора (прорези 3) между ними ¾ 130 -150 мкм. Об-
кладки наносят на поверхности стенок окунанием в серебряную пасту и
140
вжиганием ее. Для коммутации секций сошлифовывают торцы пазов и наращивают общие обкладки2, после чего припаивают к ним проволочные
выводы. |
|
Затем |
конденсаторы |
лакируют, покрывают цветной эмалью. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
Цветными полосками или точкой маркируют по группам температурной |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
стабильности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рулонная |
конструкция характерна для |
бумажных(рисунок 4.13), |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
пленочных и электролитических конденсаторов сухого типа. Бумажные и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
пленочные |
|
конденсаторы |
|
изготовляют |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А-А |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
путем |
свертывания |
в |
рулон |
фольговых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
обкладок |
2, |
разделенных |
бумагой 1 |
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
пленкой (толщина бумаги не менее5 мкм, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
пленки 10—20 мкм, обкладок из алюминия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
80 мкм). Обкладки |
металлобумажных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
металлопленочных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
получают |
|
|
|
|
нанесением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
металлического |
|
|
слоя (сотые |
|
доли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
микрометра) |
на |
поверхность |
ленты |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4.12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
диэлектрика. |
|
Рулон |
|
с |
|
припаянными |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
выводами |
4 |
|
помещают |
в |
алюминиевый |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
||||||||||||
корпус 3 и герметизируют. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Электролитические |
конденсаторы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
сухого |
|
типа |
изготовляют, |
прокладывая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
между |
|
|
двумя |
|
лентами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(оксидированной |
и |
не |
|
оксидированной) |
|
|
|
|
а) |
1 |
|
|
|
б) |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
ленту из бумаги или бязи, пропитанной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
вязким |
электролитом, |
и сворачивая |
их |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4.13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
рулон. Роль диэлектрика выполняет тонкая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
оксидная пленка алюминия(e = |
10) |
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
тантала (e = 25) толщиной в сотые доли— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
единицы |
|
|
|
микрометра, |
полученная |
|
на |
|
|
аноде |
|
|
|
оксидированием |
|||||||||||||||||||||
соответствующего |
металла. |
Малая |
толщина |
диэлектрика |
обеспечивает |
||||||||||||||||||||||||||||||
электролитическим конденсаторам высокую удельную емкость. Электролит выполняет функцию второй обкладки. Толщина алюминиевой фольги 50 —
100 мкм, а танталовой ¾ до 10 мкм. |
|
|
|
|
В |
оксидно-полупроводниковых |
конденсаторах |
роль |
электролита |
выполняет твердый полупроводник (чаще ¾ двуокись марганца), а катодом |
||||
служит слой графита с напыленной пленкой металла(чаще ¾ оловянно- |
||||
свинцовый сплав). |
|
|
|
|
В |
оксидно-металлических |
конденсаторах |
вообще |
отсутствует |
жидкостная или полупроводящая среда. В качестве рабочего диэлектрика попрежнему используется тонкий оксидный слой на металлической фольге, на
141
который в качестве второй обкладки наносится тонкий слой металла методом вакуумного испарения13.
|
Конструкция |
|
жидкостных |
электролитических |
|
конденсаторов. |
|||||
Жидкостные |
электролитические |
|
конденсаторы |
на |
основе |
алюминия |
|||||
появились раньше |
сухих. В жидкостных электролитических |
конденсаторах |
|||||||||
роль |
катодной |
|
обкладки |
играет |
жидкий |
электролит, заполняющий |
|
||||
металлический |
|
|
корпус (одновременно |
|
являющийся |
)катодом. |
|||||
Оксидированный анод погружен в электролит и подсоединен к выводу, |
|||||||||||
изолированному |
|
от |
корпуса. Недостатком |
алюминиевых |
жидкостных |
||||||
конденсаторов являлась относительно сложная конструкция, преимуществом |
|
||||||||||
-свойство самовосстановления диэлектрика при пробое от случайного
кратковременного |
перенапряжения (фактически, |
|
оксидирование |
в |
||||||||||||||||||||
собственном |
электролите). |
Сухие |
конденсаторы |
|
более |
|
|
|
|
просты |
в |
|||||||||||||
изготовлении и обладают большей удельной емкостью, поэтому частично |
|
|||||||||||||||||||||||
вытеснили |
из |
|
применения |
жидкостные. В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
последнее время в качестве анодов жидкостных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
10 |
2 |
8 |
|
|
||||||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
конденсаторов используется |
пористый тантал, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
||||||||||
полученный |
спеканием |
|
порошка. Сильно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|||||||||
развитая |
|
|
анодированная |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
погруженная в электролит, и хорошее качество |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
окисла тантала Ta2O5 позволяют |
получить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
||||||||
рекордно высокие значения удельной емкости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
¾ порядка нескольких сотен микрофарад |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
кубический сантиметр изделия. В качестве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Рисунок 4.14 |
|
|
|||||||||||||||||||||
электролита используется обычно 5 -38 %-ный |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
водный |
раствор |
серной |
кислоты, имеющий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
относительно низкое сопротивление~1,2 Ом×см при 20°С. На рисунке 4.14 показана распространенная конструкция электролитического танталового конденсатора, где: 1- анод; 2- танталовая крышка; 3- анодный вывод; 4- электролит; 5- серебряное покрытие; 6- герметик; 7- изоляция; 8 - стальной корпус; 9 - катодный вывод; 10 - эпоксидная заливка.
Конструкция конденсаторов переменной емкости(рисунок 4.15).
Основными элементами воздушных конденсаторов переменной емкости являются корпус 4, статорная и роторная секции, системы подвески оси и
статора, ось 2 и токосъемник 6. Статорная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
секция состоит из пластин 5, а роторная — |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|||||||||
4 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
из пластин 11, |
укрепленных на |
швеллерах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
и оси различными способами (расчеканкой, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
пайкой, |
отбортовкой, |
методом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
13 Существует вполне обоснованное мнение, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
металлические конденсаторы не следует относить к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
10 |
|
|
|
|
||||||||
Предлагается все конденсаторы с оксидной изоляцией |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Рисунок 4.15
142
напряженных посадок). Ротор, как правило, соединен с корпусом, а статор изолирован от него.
При вращении оси изменяется взаимное положение роторных и статорных пластин в пределах от0° до 180°, а следовательно, площадь их перекрытия и емкость конденсатора. Закон изменения емкости в зависимости от угла поворота, чаще определяется формой роторных пластин, а реже — статорных. Подпятник 8 служит для регулировки плавности вращения оси.
Крайние пластины 10 ротора делают разрезными. Отгибая или подгибая часть сектора пластины, можно изменять емкость в небольших пределах, подгоняя ее под требуемое значение для заданного угла поворота согласно закону
изменения емкости данного конденсатора. Кроме |
того, на |
рисунке 7.12 |
||||||||||||||||
обозначены: 1- гребенка |
ротора; |
3- подшипник; 7- |
валик |
крепления; |
9 - |
|||||||||||||
планка |
крепления. Конструкции |
|
переменных конденсаторов с |
твердым |
||||||||||||||
диэлектриком во многом аналогичны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Проходная конструкция. Для подавления помех в линиях используются |
||||||||||||||||||
проходные конденсаторы. При подключении с этой целью обычного |
|
|
||||||||||||||||
конденсатора между линией и землей возникает дополнительная |
|
|
||||||||||||||||
индуктивность за счет наличия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
соединительного проводника. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Проходной конденсатор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
включается непосредственно в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
разрыв линии, что снижает |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
общую паразитную |
|
|
|
|
а) |
|
|
б) |
|
|
||||||||
индуктивность (рисунок 4.16). Он |
|
Рисунок 4.16 - Подавление помех при |
||||||||||||||||
имеет три вывода. Один из них |
|
помощи обычного (а) и проходного |
|
|
||||||||||||||
(корпус) соединяется с землей. |
|
(б) конденсатора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Другой (шинка), подключается к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
линии. Сечение шинки должно быть рассчитано на рабочие значения тока. |
||||||||||||||||||
Конструкция для поверхностного монтажа и интегральных схем. |
|
|
||||||||||||||||
На |
рисунке 4.17 |
показана |
типовая |
конструкция |
|
-оксидно |
||||||||||||
полупроводникового танталового чип-конденсатора и приведен внешний вид чип-конденсатора из монтажной платы, фотография которой дана на рисунке
2.15.
143
Рисунок 4.17 Типовая конструкция танталового чип-конденсатора и фрагмент монтажной платы с чип-конденсатором.
В танталовых чип-конденсаторах в качестве диэлектрика используется
оксид тантала Ta2O5 а в качестве |
полупроводника– оксид |
марганца MnO2. |
|||
Корпус конденсатора изготовляется из пластмассы. Эти конденсаторы |
|||||
выдерживают двукратное погружение в расплавленный припой в течение5 с |
|||||
при температуре 245 °С или пайку в течение 10 с при температуре 260 °С. |
|||||
Печатные |
конденсаторы формируются непосредственно |
на печатных |
|||
платах. Они |
могут |
быть |
двухсторонними |
и |
односторонними. В |
двухсторонних конденсаторах обкладки наносятся на обе стороны печатной платы, а расчет емкости производится по формуле(3.22). Значение емкости их определяется толщиной платы d, ее диэлектрической проницаемостью e и активной площадью обкладокS. Удельная емкость таких конденсаторов сравнительно невелика и составляет3 ¸ 5 пФ/см2. В односторонних
конденсаторах обкладки выполняются на одной стороне платы и имеют зигзагообразную, спиральную или гребенчатую формы.
Печатные конденсаторы обладают малой удельной емкостью, низкой стабильностью параметров, малой точностью по номинальной емкости (± 50%) и большими потерями.
Тонкопленочная конструкция (для интегральных микросхем).
144
Для создания конденсаторов в монокристалле полупроводниковых ИС используют емкости p-n-переходов. Однако такие конденсаторы имеют ограниченный диапазон емкостей(20-200 пФ), низкую температурную стабильность (10-3 К-1) и значительный технологический разброс параметров
(±30%). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тонкопленочные |
конденсаторы |
гибридных и |
полупроводниковых ИС |
||||||||
(рисунок |
4.18) |
обладают |
более |
высокими |
|
||||||
свойствами: |
диапазон |
их |
емкостей |
|
лежит |
в |
1 |
||||
пределах |
|
от |
|
единиц |
10000до |
пФ, |
|
2 |
|||
температурная стабильность составляет ±2×10-4 |
|
||||||||||
|
3 |
||||||||||
К-1, а технологический |
разброс параметров |
4 |
|||||||||
равен |
± |
10%. |
Такие |
конденсаторы |
|||||||
|
|||||||||||
представляют собой трехслойную структуру в |
1,3 - обкладки, 2 - |
||||||||||
виде диэлектрика и двухтонкопленочных диэлектрик, 4 - подложка |
|||||||||||
обкладок, |
нанесенных |
|
|
распылением(диэлектрик, или |
|||||||
проводящего |
|
металла. |
Материалом |
дляполупроводник) |
|||||||
обкладок чаще всего служит алюминий, он |
|
|
|||||||||
имеет |
небольшое |
удельное |
сопротивлениеРисунок 4.18 - |
||||||||
(r =0,06 |
Ом/ ), |
имеет сравнительно |
|
низкую |
|
|
|||||
температуру испарения (1500°С), технологичен и дешев.
Материал, применяемый в качестве диэлектрика тонкопленочного конденсатора, должен обладать высокой электрической прочностью и малыми потерями, а его коэффициент теплового расширения(ТКl) должен быть близок к ТКl подложки. Кроме того, он должен иметь высокие адгезионные свойства и по возможности большую диэлектрическую проницаемость. В качестве рабочего диэлектрика могут использоватьсяSiO, SiO2, GeO, Al2O3 и другие материалы.
Аналогичную структуру имеют МДП– конденсаторы, создаваемые на полупроводниковых ИС. Роль нижней обкладки конденсатора играет
сильнолегированная поверхность полупроводника. |
|
|
|
||
В полупроводниковых ИС, помимо МДП – конденсаторов, могут быть |
|
||||
использованы полупроводниковые конденсаторы |
на |
основе обратно- |
|
||
смещенных p-n-переходов. В |
отличие |
от |
МДП-конденсаторов, |
||
полупроводниковые |
конденсаторы |
обладают |
большой |
сквозн |
|
проводимостью и, соответственно низкой добротностью (большим tgd). Удельные емкости полупроводниковых и МДП-конденсаторов сравнимы
и составляют сотни пФ/мм2.