Κεραμικός πυκνωτής | Η κατασκευή και τα χαρακτηριστικά του | σημαντικοί τύποι και χρήσεις

Σημεία Συζήτησης

  • Ορισμός και επισκόπηση
  • Κατασκευή και στυλ κεραμικών πυκνωτών
  • Κεραμικοί πυκνωτές πολλαπλών στρωμάτων
  • Κεραμικοί πυκνωτές ισχύος
  • Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά

Ορισμός και επισκόπηση

Πυκνωτής

Ο πυκνωτής ορίζεται ως μια παθητική ηλεκτρική συσκευή που αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Είναι μια συσκευή δύο τερματικών.

κεραμικό πυκνωτών

Ένας κεραμικός πυκνωτής είναι ένα είδος πυκνωτή όπου η κεραμική σκόνη χρησιμοποιείται ως διηλεκτρικό υλικό.

Οι κεραμικοί πυκνωτές έχουν σταθερή τιμή. Αποτελείται από περισσότερα από δύο κεραμικά εναλλασσόμενα στρώματα και ένα μεταλλικό στρώμα, το οποίο λειτουργεί ως ηλεκτρόδιο του πυκνωτή. Η σύνθεση του πυκνωτή αντιπροσωπεύει την ηλεκτρική συμπεριφορά, και έτσι, έχουν διαφορετικές εφαρμογές. Υπάρχουν δύο τύποι κεραμικών πυκνωτών.

Κεραμικοί πυκνωτές, Πηγή εικόνας - ΈλκαπΚεραμικό πυκνωτή δίσκουCC0 1.0

Κεραμικός πυκνωτής τύπου κατηγορίας 1:

Αυτοί οι πυκνωτές παρέχουν υψηλότερη σταθερότητα και χαμηλότερες απώλειες για εφαρμογές σε συντονισμένα κυκλώματα.

Κεραμικός πυκνωτής τύπου κατηγορίας 2:

Αυτοί οι πυκνωτές παρέχουν υψηλότερη ογκομετρική απόδοση για εφαρμογές buffer, by-pass και ζεύξης.

Οι πολυστρωματικοί κεραμικοί πυκνωτές είναι οι πιο χρησιμοποιούμενοι πυκνωτές σε ηλεκτρονικές συσκευές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι και ο πιο παράγοντας πυκνωτής (περισσότερο από κάθε πυκνωτή). Η γκάμα των προϊόντων είναι περίπου ένα τρισεκατομμύριο μονάδες ετησίως!

Μάθετε για τους τύπους και τις εφαρμογές πυκνωτών! Κάντε κλικ για να συνεχίσετε!

Κατασκευή και στυλ κεραμικών πυκνωτών

Οι κεραμικοί πυκνωτές αποτελούνται από ένα μείγμα εξαιρετικών κόκκων παραηλεκτρικών υλικών, αναμειγνύονται με ακρίβεια με άλλους τύπους υλικών για την επίτευξη των επιθυμητών χαρακτηριστικών. Αλεσμένοι κόκκοι σιδηροηλεκτρικών υλικών μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ανάμειξη. Το κεραμικό διαχωρίζεται από την ανάμιξη και συντήκεται σε υψηλές θερμοκρασίες.

Όντας ένας από τους πιο δημοφιλείς τύπους πυκνωτών, ένας κεραμικός πυκνωτής έχει διάφορα στυλ και σχήματα. Μερικά από αυτά συζητούνται παρακάτω.

  • Πυκνωτής κεραμικού τσιπ πολλαπλών στρωμάτων (MLCC): Είναι ορθογώνιο και χρησιμοποιείται ως σκοπός τοποθέτησης στην επιφάνεια.
  • Κεραμικός πυκνωτής δίσκων (CDC): Ένας δίσκος μονής στρώσης έχει ένα στρώμα ρητίνης. Διαθέτει καλώδια μέσω οπών.
  • Κεραμικός πυκνωτής τροφοδοσίας (FCC): Είναι ένας πυκνωτής τύπου σωλήνα του οποίου η εσωτερική επιμετάλλωση έρχεται σε επαφή με ένα μόλυβδο, εξωτερική επιμετάλλωση για στρατιώτες. Χρησιμοποιείται ως πυκνωτής παράκαμψης σε κυκλώματα υψηλής συχνότητας.
  • Κεραμικός πυκνωτής ισχύος (CPC): Αυτός ο τύπος κεραμικού πυκνωτή έχει μεγαλύτερο κεραμικό σώμα και είναι ειδικά σχεδιασμένος για εφαρμογές υψηλής τάσης.

Κεραμικός πυκνωτής πολλαπλών στρωμάτων (MLCC)

Κεραμικός πυκνωτής πολλαπλών στρωμάτων (MLCC), Εσωτερική δομή πυκνωτή MLCC - 1. Διηλεκτρικό κεραμικό
2. Εξωτερικό κεραμικό στρώμα
3. Ηλεκτρόδιο
4. Επιφάνεια επαφής, Πηγή εικόνας - Elcap, Jens Both, SVG-Version: Hk kngMLCC-Δομή-ΛεπτομέρειεςCC BY-SA 3.0

Κατασκευή MLCC:

Είναι κατασκευασμένο από μεμονωμένους πυκνωτές, αντίστοιχα τοποθετημένους ο ένας μετά τον άλλο μέσω των τερματικών επιφανειών. Το κύριο υλικό που απαιτείται για την κατασκευή κάθε MLCC είναι οι αλεσμένοι κόκκοι των παραηλεκτρικών υλικών, το οποίο τροποποιείται περαιτέρω προσθέτοντας ορισμένα προκαθορισμένα πρόσθετα. Τα σιδηροηλεκτρικά υλικά μπορούν επίσης να εξυπηρετήσουν το σκοπό, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως. Τώρα, όλα αυτά τα υλικά σε σκόνη αναμιγνύονται εξίσου. Ο κατασκευαστής καθορίζει τη σύνθεση της ανάμειξης και το μέγεθος των σωματιδίων.

Χρησιμοποιείται ένα λεπτό κεραμικό φύλλο από ένα εναιώρημα σκόνης με έναν κατάλληλο φάκελο χαλαρού φύλλου. Το φύλλο μετά κόβεται σε φύλλα ίσου μεγέθους με μεταλλική πάστα. Αυτά τα φύλλα θα είναι τα ηλεκτρόδια για τον πυκνωτή. Σε μια περαιτέρω αυτοματοποιημένη διαδικασία, τα φύλλα διατηρούνται το ένα μετά το άλλο σε έναν απαιτούμενο αριθμό στρωμάτων. Επίσης στερεοποιούνται δίνοντας πίεση. Η τιμή χωρητικότητας καθορίζεται επίσης από τη σχετική διαπερατότητα, το μέγεθος και τον αριθμό των στρωμάτων.

Μετά τη διαδικασία κοπής, το μείγμα καίγεται από τα στοιβαγμένα στρώματα. Τώρα, μια διαδικασία σύντηξης συμβαίνει στους 1200 έως 1450 βαθμούς Κελσίου. Παράγει την τελική και κύρια κρυσταλλική δομή. Η καύση σχηματίζει τις επιθυμητές διηλεκτρικές ιδιότητες. Μετά την καύση, τον καθαρισμό και την επιμετάλλωση και των δύο επιφανειών. Η διαδικασία επιμετάλλωσης συνδέει τα άκρα και το εσωτερικό ηλεκτρόδιο σε παράλληλες συνδέσεις. Ο πυκνωτής εισάγεται επίσης με τερματικά στη διαδικασία επιμετάλλωσης.

Μικροποίηση MLCC:

Ο τύπος για την χωρητικότητα ενός πυκνωτή MLCC βασίζεται σε μια διαδικασία παράλληλου πυκνωτή πλάκας, η οποία έχει πολλά στρώματα. Δίνεται ως εξής.

C = (ε. N. A) / d

Εδώ, ε είναι η διαπερατότητα του διηλεκτρικού υλικού. Μια βάση για την επιφάνεια του ηλεκτροδίου, «n» είναι ο αριθμός των στρωμάτων και d είναι η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων.

Μια πιο σημαντική τιμή του «Α», δηλαδή η μεγαλύτερη επιφάνεια του ηλεκτροδίου και ένα λεπτότερο διηλεκτρικό, αυξάνουν τελικά την τιμή χωρητικότητας του πυκνωτή MLCC. Ένα υλικό με υψηλότερη διαπερατότητα κάνει το ίδιο για τον πυκνωτή MLCC.

Η εποχή της ψηφιοποίησης έχει αυξήσει την ανάγκη για μικρογραφία. Μια μικρογραφία MLCC περιλαμβάνει τη μείωση του διηλεκτρικού πάχους και ταυτόχρονα αύξηση του αριθμού των στρωμάτων. Δεν υπάρχει λόγος να πω, αλλά η διαδικασία απαιτεί τεράστιες προσπάθειες και χρειάζεται πολλή εμπειρογνωμοσύνη.

Το 1995, η ελάχιστη τιμή του δυνατού πάχους του διηλεκτρικού στρώματος ήταν σχεδόν τέσσερα μικρομέτρα. Με την πάροδο του χρόνου, το πάχος μειώνεται σταδιακά με την πρόοδο των τεχνολογιών. Μέχρι το 2005 το πάχος που μετρήθηκε ήταν κοντά στο 1 μικρομέτρο. Και πέντε χρόνια αργότερα, η συνοχή μετρήθηκε ως 0.5 μικρομέτρων.

Η μείωση στο μέγεθος αυτών των πυκνωτών επιτυγχάνεται μειώνοντας το μέγεθος κόκκων ισχύος και κάνοντας τα στρώματα πιο λεπτά. Η τεχνολογική πρόοδος βοήθησε τον κατασκευαστή να ελέγξει τη διαδικασία με μεγαλύτερη ακρίβεια. Γι 'αυτό συσσωρεύονται περισσότεροι αριθμοί επιπέδων.

Τι είναι οι πυκνωτές κεραμικής ισχύος;

Κεραμικοί πυκνωτές ισχύος

Οι κεραμικοί πυκνωτές που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές πολύ υψηλής ισχύος ή υψηλής τάσης είναι γνωστοί ως κεραμικοί πυκνωτές ισχύος.

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κεραμικού πυκνωτή ισχύος είναι τα ίδια με τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μικρών κεραμικών πυκνωτών. Αυτός ο τύπος έχει εφαρμογές σε συστήματα υψηλής τάσης, ηλεκτρικούς μετασχηματιστές και διάφορες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις.

Προηγουμένως το τμήμα παραλλαγής ισχύος κρατιόταν ξεχωριστά από τα εξαρτήματα ηλεκτρικής ισχύος. Τώρα, η διάκριση μεταξύ «ηλεκτρονικών» και «ηλεκτρικών» γίνεται λιγότερο διακριτή. Παλαιότερα, το όριο στη μέση ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών ήταν περίπου σε άεργη ισχύ 200volt-amp. Τα σύγχρονα ηλεκτρονικά μπορούν να διαχειριστούν την υπερβολική ενέργεια.

Συνήθως, οι κεραμικοί πυκνωτές ισχύος κατασκευάζονται για υψηλότερη τιμή ισχύος από 200 volt-amp. Οι κεραμικοί πυκνωτές ισχύος έχουν μεγάλη ποικιλία διαφορετικότητας στο στυλ τους. Η καλή πλαστικότητα των πρώτων κεραμικών υλικών και η υψηλότερη διηλεκτρική αντοχή των κεραμικών παρέχουν μια διαδρομή για πολλές εφαρμογές και εξηγούν την ποικιλομορφία. Αυτοί οι πυκνωτές ισχύος έχουν ήδη περάσει δεκαετίες στην αγορά.

Η παραγωγή εξαρτάται από την απαίτηση, καθώς η απαίτηση χαμηλής απώλειας υψηλής σταθερότητας οδηγεί στην παραγωγή πυκνωτών ισχύος κατηγορίας 1. Ομοίως, μια κατάσταση σε υψηλή ογκομετρική απόδοση οδηγεί στην παραγωγή πυκνωτών κεραμικής ισχύος κατηγορίας 2. Οι τύποι πυκνωτών κατηγορίας 1 χρησιμοποιούνται γενικά για συντονισμένα κυκλώματα, ενώ οι τύποι κατηγορίας 2 χρησιμοποιούνται ως διακόπτες κυκλώματος, γραμμές διανομής ισχύος και τροφοδοτικά υψηλής τάσης.

Το μέγεθος των πυκνωτών ισχύος μπορεί να είναι σημαντικό. Η εργασία σε μια εφαρμογή υψηλής ισχύος μπορεί να παράγει πολλή θερμότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ορισμένοι τύποι κεραμικών πυκνωτών ισχύος διαθέτουν εγκαταστάσεις ψύξης νερού.

Κεραμικός πυκνωτής ισχύος, πηγή εικόνας - ΈλκαπKerko-HV-ScheibenkondensatorCC BY-SA 3.0

Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά

Σειρά ισοδύναμο κύκλωμα

Το παρακάτω κύκλωμα καθορίζει το μοντέλο.

Ισοδύναμο κύκλωμα σειράς κεραμικού πυκνωτή, πηγή εικόνας - I, KaneiderdanielΠυκνωτής ταινιών ErsatzschaltbildCC BY-SA 3.0

C είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή. Το RESR είναι η ισοδύναμη αντίσταση της σειράς, η οποία λαμβάνει υπόψη όλες τις ωμικές απώλειες. Το LESL είναι η ισοδύναμη επαγωγική σειρά και θεωρείται ως η αυτεπαγωγή του πυκνωτή. Bleak είναι η αντίσταση διαρροής.

Χωρητικότητα, τυπικές τιμές και ανοχές

Η επιτρεπόμενη ποσοστιαία απόκλιση από την ονομαστική τιμή της χωρητικότητας είναι γνωστή ως η ανοχή του πυκνωτή. Ειδικές εφαρμογές μπορούν να καθορίσουν την απαιτούμενη τιμή χωρητικότητας.

Αντίσταση

Ένας τυπικός πυκνωτής θεωρείται ως συστατικό αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας. Μερικές φορές χρησιμοποιείται ως ανθεκτικό στοιχείο σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής χρησιμοποιείται ως πυκνωτής αποσύνδεσης σε μια πορεία. Αποκλείει το DC στοιχείο του σήματος με τη βοήθεια του διηλεκτρικού υλικού.

ESR, συντελεστής διάχυσης, συντελεστής ποιότητας

Οι κεραμικοί πυκνωτές ισχύος υφίστανται απώλειες ωμικού AC. Η απώλεια DC είναι γνωστή ως «ρεύμα διαρροής» και είναι αμελητέα για συγκεκριμένο σκοπό AC. Η απώλεια ωμικού εναλλασσόμενου ρεύματος είναι μη γραμμικού τύπου και εξαρτάται από τη συχνότητα, την υγρασία, τη θερμοκρασία. Υπάρχουν δύο φυσικές συνθήκες πίσω από τις απώλειες.

  • Οι απώλειες γραμμής συμβαίνουν λόγω εσωτερικής αντίστασης γραμμής τροφοδοσίας. Η αντίσταση σύνδεσης της επαφής ηλεκτροδίου έχει επίσης κάποια επίδραση σε αυτήν.
  • Η διηλεκτρική απώλεια συμβαίνει λόγω διηλεκτρικής πόλωσης.

Το ESR ή ισοδύναμη αντίσταση σειράς ορίζεται ως το άθροισμα των συνολικών απωλειών αντίστασης ενός πυκνωτή. Αυτό μπορεί επίσης να αναγνωριστεί ως παράγοντας διασκεδασμού (DF, tan δ) ή ως συντελεστής ποιότητας (Q) ανάλογα με την απαίτηση.

Ο παράγοντας διάχυσης χρησιμοποιείται συνήθως για τον καθορισμό πυκνωτών κατηγορίας 2. Προσδιορίζεται ως η εφαπτομενική τιμή της αντιδραστικότητας (Xc - ΧL).

Ο παρακάτω τύπος το αντιπροσωπεύει.

tan δ = ESR * ωC

Σε αντίθεση με τους πυκνωτές κατηγορίας 2, οι πυκνωτές κατηγορίας 1 χρησιμοποιούν συντελεστή ποιότητας (Q) για τις προδιαγραφές. Ο συντελεστής ποιότητας (Q) είναι ο αντίστροφος του συντελεστή διάλυσης (DF).

Q = 1 / μαύρισμα δ = f0 / Β

Το Β είναι το εύρος ζώνης και f0 είναι η συχνότητα συντονισμού.

Σχετικά με τη Sudipta Roy

Είμαι ενθουσιώδης των ηλεκτρονικών και επί του παρόντος αφιερώνω στον τομέα των ηλεκτρονικών και των επικοινωνιών.
Έχω έντονο ενδιαφέρον για την εξερεύνηση σύγχρονων τεχνολογιών όπως η AI & Machine Learning.
Τα γραπτά μου είναι αφιερωμένα στην παροχή ακριβών και ενημερωμένων δεδομένων σε όλους τους μαθητές.
Βοηθώντας κάποιον να αποκτήσει γνώση μου δίνει μεγάλη χαρά.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks