lec 05 kondenzatori

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



Pasivne komponente Kondenzatori

Opte o kondenzatorima

Kondenzatori stalne kapacitivnosti

Kondenzatori promenljive kapacitivnosti

3/19/2012




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



Kondenzator predstavlja sistem od najmanje dva provodna tela (ploe, folije, metalizirane folije) razdvojena dielektrikom koji ima sposobnost akumulacije elektrine energije

3/19/2012




Kapacitivnost kondenzatora Klase tanosti; oznaavanje kondenzatora

Dielektrici i dielektrina konstanta

Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondenzatora



Stabilnost kondenzatora

3/19/2012




Osnovna veliina kondenzatora elektrina kapacitivnost C, odreena je odnosom koliine naelektrisanja Q i napona U na oblogama kondenzatora:

3/19/2012



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



Kapacitivnost se izraava u faradima F, (ee se koriste F, nF, pF)


zavisi od:

vrste dielektrika,

geometrijskog oblika, i

dimenzija.

3/19/2012



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



Ploasti kondenzator

Ploasti kondenzator sa N obloga Tubasti kondenzator

Cilindrini kondenzator

Disk kondenzator

Konstrukcija kondenzatora

Ploasti kondenzator

3/19/2012



S

e

Ploasti kondenzator sa N obloga

3/19/2012



Pogled odozgo

Cilindrini kondenzator

3/19/2012



Disk kondenzator

3/19/2012



Tubasti kondenzator

3/19/2012



3/19/2012



Konstrukcija kondenzatora

3/19/2012



Veza kondenzatora

Redna veza Paralelna veza

3/19/2012










3/19/2012



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



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



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



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



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



3/19/2012



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



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



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










3/19/2012



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



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



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



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



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



3/19/2012



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



Zavisnost vrednosti vremenske konstante

kondenzatora od temperature

3/19/2012










3/19/2012




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



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



Zavisnost impedanse kondenzatora od uestanosti: a) Al elektrolitski; b) MFP

3/19/2012



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



Frekventni opseg primene kondenzatora

3/19/2012








Gubici u kondenzatoru Stabilnost kondenzatora

3/19/2012




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



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



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



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



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









Stabilnost karakteristika kondenzatora

3/19/2012



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



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



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



Pasivne komponente Kondenzatori



Kondenzatori promenljive kapacitivnosti

3/19/2012




Papirni kondenzatori

Kondenzatori sa plastinim i metaliziranim plastinim folijama

Liskunski kondenzatori

Stakleni kondenzatori

Keramiki kondenzatori

Elektrolitski kondenzatori

UltraCap kondenzatori

3/19/2012



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



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



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



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



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



Detalji konstrukcije blok kondenzatora

sa plastinim folijama metaliziranim plastinim folijama

3/19/2012



Spoljanji izgled kondenzatora

metal-film kondenzatori

stirofleksni kondenzatori

3/19/2012



Spoljanji izgled razliitih vrsta poliesterskih kondenzatora

3/19/2012



Uporedne zavisnosti promene kapacitivnosti sa temperaturom (a),

tg sa temperaturom (b) i uestanou (c) i otpornosti izolacije sa temperaturom (d) za stirofleksne i poliesterske kondenzatore

3/19/2012



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



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



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



Spoljanji izgled nekih liskunskih kondenzatora

3/19/2012



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



Spoljanji izgled nekih staklenih kondenzatora

3/19/2012



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



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



Temperaturne promene kapacitivnosti keramikih kondenzatora tipa II

3/19/2012



Temperaturna zavisnost kapacitivnosti keramikih kondenzatora tipa III

3/19/2012




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




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


Pasivne komponente

Aluminijumski kondenzatori sa

tenim elektrolitom

Polarizovani

Nepolarizovani (bipolarni)

3/19/2012 79


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


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


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


Pasivne komponente

R = ESR = |Z|min

a) niskonaponski (100F/63V) i b) visokonaponski (47F/350V)

3/19/2012 83


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


Pasivne komponente

a niskonaponski (100 F/63V); b visokonaponski (47 F/350V)

3/19/2012 85


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


Pasivne komponente

Zavisnost struje gubitaka od: a temperature, b vremena

3/19/2012 87


Pasivne komponente

Tantalni elektrolitski kondenzatori

3/19/2012 88


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


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


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


Pasivne komponente

3/19/2012



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


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


Pasivne komponente

3/19/2012 95


Pasivne komponente

3/19/2012



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


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


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


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


Pasivne komponente

promene napona na varikap diodi

3/19/2012 101


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


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


Pasivne komponente

lec 05 kondenzatori

Documents