Конденсатор постоянный: Конденсаторы для ВЧ/СВЧ. Часть 1 Керамические конденсаторы

Содержание

Конденсаторы для ВЧ/СВЧ. Часть 1 Керамические конденсаторы

Часть 1.
Часть 2.
Часть 3.
Часть 4.

Основные характеристики конденсаторов

Конденсатор представляет собой пассивный радиоэлемент, состоящий из двух и более металлических пластин (обкладок), разделенных диэлектриком, и способный накапливать электрические заряды на обкладках, если к ним приложена разность потенциалов. Простейший конденсатор — это двухполюсник, состоящий из двух пластин (обкладок), которые разделены диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами пластин. В цепи постоянного тока конденсатор проводит ток в момент его включения в электрическую цепь, при этом происходит заряд или перезаряд конденсатора. После окончания переходного процесса ток через конденсатор не протекает, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепях переменного тока конденсатор проводит колебания переменного тока посредством своей циклической перезарядки, замыкаясь так называемым током смещения.

Основной характеристикой конденсатора является его емкость — способность накапливать и отдавать электрический заряд. Эквивалентная схема реального конденсатора представлена на рисунке, где C — собственная емкость конденсатора; r — сопротивление изоляции конденсатора; R — эквивалентное последовательное сопротивление; L — эквивалентная последовательная индуктивность.

Рис. Эквивалентная схема реального конденсатора

Собственная (номинальная) емкость конденсатора определяется его конструктивным исполнением и обозначена на самом конденсаторе или в нормативно-технической документации. Номинальные значения емкостей конденсаторов и их обозначение, в том числе графическое, стандартизованы, их выбирают из определенного набора значений в соответствии со стандартом IEEE SA 315-1975. Номинальная емкость конденсатора является исходной для отсчета допустимых отклонений, которые также указаны либо на самом конденсаторе, либо в документации на изделие.

Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току утечки при данном приложенном к конденсатору напряжении.

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR — Equivalent Series Resistance) обусловлено электрическим сопротивлением материала обкладок, выводов конденсатора и контактов между ними, а также потерями в диэлектрике. Эквивалентное последовательное сопротивление возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор. Этот параметр не менее важен, чем собственно емкость конденсатора, при определении пригодности того или иного конденсатора в цепях ВЧ или СВЧ. Это связано с влиянием данного параметра на фазово‑частотные характеристики цепей обратной связи, определяющих устойчивость и качество переходных процессов. Кроме того, этот параметр критически важен при определении возможности использования конденсатора в той или иной цепи — сохранит он работоспособность или гарантированно выйдет из пределов допустимых отклонений.

Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL — Equivalent Series Inductance (L)) определяется собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. Это паразитная распределенная индуктивность, в силу которой конденсатор превращается в колебательный контур с собственной резонансной частотой. Частота обычно указана в параметрах конденсатора в явном виде или в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

Кроме вышеперечисленных параметров, конденсаторы имеют еще ряд характеристик, на которые необходимо обратить внимание.

Удельная емкость — это отношение емкости конденсатора к объему или массе диэлектрика. Максимальное значение удельной емкости достигается при минимальной толщине слоя диэлектрика, но при этом уменьшается значение напряжения пробоя конденсатора.

Номинальное напряжение — это напряжение, при котором конденсатор может работать в течение заявленного срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Обычно данный параметр указан на самом конденсаторе либо в документации к нему. Значение номинального напряжения зависит от конструкции конденсатора и физических свойств материалов, примененных при его изготовлении. Номинальное напряжение устанавливается с необходимым запасом по отношению к электрической прочности диэлектрика, исключающим возникновение в течение гарантированного срока службы интенсивного старения диэлектрика, которое приводит к ухудшению параметров конденсатора и его выходу из строя. Номинальное напряжение многих типов конденсаторов уменьшается с ростом температуры окружающей среды, поскольку повышение температуры приводит к ускорению процессов старения диэлектрика.

Тангенс угла диэлектрических потерь. Этот параметр характеризует потери энергии в конденсаторе и определяется отношением активной мощности к реактивной при синусоидальном напряжении определенной частоты. Конкретное значение тангенса угла потерь зависит от типа диэлектрика и его свойств, от температуры окружающей среды и частоты переменного тока, на которой он измеряется. Как правило, тангенс угла потерь имеет минимум в области комнатных температур. С ростом частоты значение тангенса потерь увеличивается. С течением времени при длительном хранении или наработке, а также при эксплуатации во влажной среде тангенс потерь растет и может увеличиться в несколько раз. В англоязычной документации этот параметр называется Dissipation Factor (D. F.).

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ). При изменении температуры окружающей среды изменяются размеры обкладок конденсатора, расстояние между ними, а также значение диэлектрической постоянной диэлектрика. Зависимость емкости конденсатора от температуры, как правило, нелинейная, но для некоторых типов конденсаторов (высокочастотных керамических, полистирольных и других) она приближается к линейной. Поэтому ТКЕ может быть определен как относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина). ТКЕ применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью емкости от температуры. Для конденсаторов с нелинейной зависимостью емкости от температуры, а также с большим уходом емкости при изменении температуры обычно указывают относительное изменение емкости в диапазоне рабочих температур, чаще всего –55…+85 °C. Следует отметить, что по типу ТКЕ конденсаторы делятся на три основные группы: конденсаторы с линейным ТКЕ, с нелинейным ТКЕ и с ненормируемым ТКЕ. В частности, для оксидных (электролитических) конденсаторов ТКЕ, как правило, не нормируется, поскольку они заведомо не предназначены для работы в высокочастотных цепях, а для пленочных низковольтных или высокочастотных керамических конденсаторов ТКЕ является одним из главных параметров, по которым принимается решение по использованию конденсатора в той или иной электрической схеме.

Диэлектрическая абсорбция конденсаторов — это явление, обусловленное замедленными процессами поляризации в диэлектрике, приводящими к возникновению напряжения на обкладках после кратковременной разрядки конденсатора. Напряжение, появляющееся на обкладках конденсатора, существенно зависит от времени зарядки конденсатора, времени, в течение которого он был закорочен, и времени, прошедшего после того, как конденсатор был закорочен. Количественное значение абсорбции определяется коэффициентом абсорбции, который измеряется в стандартных условиях. Этот эффект особенно важен при применении конденсаторов в измерительных цепях постоянного тока, прецизионных интегрирующих усилителях, устройствах выборки-хранения, схемах на переключающих конденсаторах.

Коэффициент (показатель) рассеяния (Q‑factor). Этот параметр связывает значение емкости конденсатора на определенной частоте с общими (комбинированными) потерями сигнала из-за утечки, эквивалентного последовательного сопротивления, тангенса угла диэлектрических потерь. Следует отметить, что коэффициент рассеяния учитывает также сдвиг фазы между током и напряжением, возникающий при прохождении сигнала через диэлектрик. Этот дополнительный параметр имеет английское обозначение tan-delta и является составной частью показателя Q‑factor. В общем виде Q‑factor рассчитывается исходя из формулы:

Q = X_C/R_C = 1/(ωCR_C),

где X_C — реактивное сопротивление конденсатора; R_C — активное сопротивление конденсатора; C — собственная (номинальная) емкость конденсатора; ω — рабочая частота.

Чем выше показатель Q, тем ближе считается конденсатор к так называемому идеальному конденсатору, не имеющему потерь и искажений сигнала.

Применение конденсаторов в ВЧ и СВЧ

В высокочастотных приложениях наибольшее распространение получили конденсаторы на основе керамических, стеклянных и органических диэлектриков. Из числа последних наибольшее распространение получили изделия на основе диэлектриков из поликарбоната, полиэстера и полипропилена. Также в текущем десятилетии нынешнего века получили значительное развитие конденсаторы с использованием кремниевых материалов и технологий.

Рассмотрим наиболее распространенные и широко применяющиеся сегодня типы конденсаторов. В связи с развитием новых технологий микроминиатюризации и широким распространением их не только в специальных отраслях промышленности, но и в бытовой технике одним из самых распространенных типов конденсаторов являются керамические конденсаторы.

Керамические конденсаторы

Типы и свойства керамик

Данный тип конденсаторов относится к конденсаторам с неорганическим диэлектриком. Керамические конденсаторы — это самый массовый вид конденсаторов, что обусловлено их высокими и стабильными характеристиками, простотой производства, пригодностью для автоматизированного монтажа [1]. Керамические конденсаторы получили свое название потому, что в качестве диэлектрика в них применяется радиочастотная керамика на основе титана, циркония и оксидов других материалов. Чаще всего радиочастотная керамика производится из диоксида титана (TiO

2), титаната бария (BaTiO₃) или титаната стронция (SrTiO₃), хотя точные формулы керамики у разных производителей различаются.

Теперь необходимо сказать несколько слов о классификации керамических конденсаторов. Достаточно часто «сверхцелью» обзорной статьи по электронным компонентам становится попытка дать разработчику универсальный инструмент по выбору компонентов для использования в конкретном применении, основанный на классификации по различным параметрам. Применительно к керамическим конденсаторам попытки создать классификацию «в помощь разработчику» надо признать скорее неудачными. У этого есть не одна причина, и в «сухом остатке» правильнее будет признать, что самый надежный способ выбора керамических конденсаторов для конкретного применения — читать даташит.

Достаточно упомянуть, что свои версии классификации предложены двумя инженерными сообществами: IEC (International Electrotechnical Commissiom) и EIA (Electronic Industries Alliance). Классификации имеют различия. Так, EIA разделяет керамику на четыре класса, а IEC — на три. Тот факт, что значительная часть производителей (в основном американских) использует в маркировке своих изделий классификацию EIA, а другая — IEC, лишь усложняет задачу по выбору компонентов. Сюда нужно добавить, что кодировку IEC также называют Industrial, хотя по смыслу обе кодировки работают в индустриальном диапазоне температур. Имеется и отдельная Military-кодировка. В этом разделе статьи будут упоминаться в основном кодировки EIA и Industrial.

Были попытки классификации, основанные на разделении конденсаторов по применению, в которых, тем не менее, можно увидеть, что разделение по применению преимущественно связано с частотой. Та же EIA предлагает делить керамические конденсаторы на два больших класса. Можно достаточно условно выделить более высокочастотные применения (резонансные контуры и т. п. аппаратуры), где немалое значение имеют малые потери и высокая стабильность емкости, и менее высокочастотные применения (цепи фильтрации и прочее), где эти параметры не столь значимы ([1], EIA).

Керамические конденсаторы относятся к конденсаторам с нормируемым значением ТКЕ. Как уже упоминалось, Ассоциация производителей электронного оборудования (EIA) разделяет керамику на четыре класса и типы внутри каждого класса. Чем меньше номер класса, тем выше общие характеристики конденсатора, но больше размер для данной емкости. Типы в пределах каждого класса определяют рекомендуемый диапазон рабочих температур и ТКЕ, включая температурный дрейф и допуск в указанном температурном дрейфе. EIA определяет основные параметры конденсаторов для каждого класса и методы их измерения. Это касается сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической абсорбции и других основных параметров конденсаторов.

Разделение керамических конденсаторов на классы в достаточной степени условное, поскольку не указано жестких требований на каждый класс. Например, конденсаторами 1‑го класса принято считать «точные конденсаторы с температурной компенсацией, с высокой стабильностью по напряжению, температуре и частоте». Конденсаторы 1‑го класса характеризуются температурным коэффициентом не хуже ±3% на градус при +25…+85 °C. Для конденсаторов 1‑го класса может быть достигнута точность в 1%, хотя наиболее типичной считается точность 5–10%. Температурная зависимость емкости для конденсаторов 1‑го класса считается линейной. Разделение керамических конденсаторов на классы производится по типу керамики, которая использована при их изготовлении. Для обозначения типов керамики EIA ввела набор кодов. Коды керамических конденсаторов 1‑ и 2‑го классов различаются. Кроме того, существует два варианта обозначения типа керамики — в соответствии со стандартом EIA-RS‑198 и упомянутым выше промышленным стандартом Industrial. В таблице 1 представлена расшифровка кодировки EIA для керамики 1‑го класса.

**Таблица 1.** Кодировка EIA-RS‑198 керамики по наклону температурной кривой (класс 1)
Температурный коэффициент (наклон температурной кривой)		Множитель температурного коэффициента		Допустимое отклонение температурного коэффициента, +25… +85 °C
Буква	Ppm/°С	Цифра	Множитель	Буква	Ppm/°С
C	0	0	–1	G	±30
B	0,3	1	–10	H	±60
L	0,8	2	–100	J	±120
A	0,9	3	–1000	K	±250
M	1	4	+1	L	±500
P	1,5	6	+10	M	±1000
R	2,2	7	+100	N	±2500
S	3,3	8	+1000
T	4,7
V	5,6
U	7,5

Например, наиболее часто в конденсаторах 1‑го класса применяется керамика C0G. Это означает, что в температурном диапазоне +25…+85 °C наклон температурной кривой будет нулевым (0), то есть зависимости емкости от температуры не будет. Это можно увидеть на рис. 1, 2, где конденсаторы C0G обозначены как NP0 (обозначение, используемое в стандарте Industrial). Множитель температурного коэффициента вместе с самим коэффициентом также определяет наклон температурной кривой и соответственно степень изменения емкости от вариации температуры. В нашем примере (C0G) коэффициент 1 не изменит наклон температурной кривой, заданный основным температурным коэффициентом (0), который в англоязычной литературе часто называется Significant Figures. Знак перед множителем температурного коэффициента определяет направление изменения емкости: знак «–» говорит о том, что с повышением температуры емкость будет уменьшаться. Действие знака при множителе температурного коэффициента наглядно демонстрируется на рис. 1. К рисунку необходимо сделать пояснение. Промышленное обозначение керамики, основанное на Negativ/Positiv-обозначениях, считается более устаревшим по отношению к обозначениям EIA, но при этом более интуитивно понятным и состоит из буквы (N — для обозначения отрицательного температурного коэффициента, P — для обозначения положительного температурного коэффициента) и числа, указывающего температурную погрешность. Сравнение кодировки по EIA и промышленной кодировки видно из таблицы 2.

**Таблица 2.** Сравнительная кодировка EIA и Industrial
Industry	P100	NP0	N030	N075	N150	N220	N330	N470	N750	N1500	N2200
EIA	M7G	C0G	B2G	U1G	P2G	R2G	S2H	T2H	U2J	P3K

Теперь, собственно, рис. 1, о котором упоминалось выше. На нем представлено изменение емкости от температуры для керамики 1‑го класса. Различные керамические материалы на этом рисунке имеют кодировку Industrial (выделено цветом), и по таблице 2 можно найти соответствие им в кодировке EIA (черные обозначения в рамках). При сравнении таблиц 1 и 2 видно действие знака множителя температурного коэффициента, проиллюстрированное на рис. 1.

Рис. 1. Идеализированные кривые зависимости емкости от температуры керамики 1 го класса

Основное отличие керамики 2‑го класса от 1‑го — нелинейная зависимость емкости от температуры. Это хорошо видно на рис. 2, где сравнивается керамика 1‑го класса C0G (NP0) с двумя образцами 2‑го класса (X7R, Y5V). В общем и целом конденсаторы 2‑го класса обладают большей объемной эффективностью, что связано с высокой диэлектрической проницаемостью керамики 2‑го класса и напрямую отражается на размерах конденсаторов.

Рис. 2. Сравнение температурных характеристик керамики 1 го и 2 го классов

Температурная кодировка EIA конденсаторов 2‑го класса приведена в таблице 3.

**Таблица 3.** Кодировка EIA-RS‑198 керамики без температурной компенсации (класс 2 и выше)
Наименьшая рабочая температура		Наибольшая рабочая температура		Изменение емкости
Буква	Температура, °С	Цифра	Температура, °С	Буква	в %
X	–55	4	+65	A	±1
Y	–30	5	+85	B	±1,5
Z	+10	6	+105	C	±2,2
		7	+125	D	±3,3
		8	+150	E	±4,7
		9	+200	F	±7,5
				P	±10
				R	±15
				S	±22
				T	+22/–33

Практические аспекты применения конденсаторов

Добавлено 11 декабря 2019 в 00:19

Сохранить или поделиться

Конденсаторы, как и все электрические компоненты, имеют ограничения, которые необходимо учитывать для надежности и правильной работы схемы.

Рабочее напряжение конденсатора

Рабочее напряжение: поскольку конденсаторы представляют собой не более чем два проводника, разделенных изолятором (диэлектриком), вы должны обратить внимание на максимально допустимое на нем напряжение. Если приложено слишком высокое напряжение, номинальное значение «пробоя» диэлектрического материала может быть превышено, что приведет к внутреннему короткому замыканию конденсатора.

Полярность конденсатора

Полярность: некоторые конденсаторы изготавливаются таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только одной полярности, но не другой. Это связано с их конструкцией: диэлектрик представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесенный во время изготовления на одну из пластин с помощью постоянного напряжения. Они называются электролитическими конденсаторами, и их полярность четко обозначена.

Рисунок 1 – Полярность конденсатора

Изменение полярности напряжения на электролитическом конденсаторе может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведет к разрушению устройства. Однако толщина этого диэлектрика позволяет получать чрезвычайно высокие значения емкости при относительно небольшом размере корпуса. По той же причине электролитические конденсаторы имеют тенденцию иметь низкое номинальное напряжение по сравнению с другими типами конструкций конденсаторов.

Эквивалентная схема конденсатора

Эквивалентная схема: поскольку пластины в конденсаторе имеют некоторое сопротивление, и поскольку ни один диэлектрик не является идеальным изолятором, не существует такой вещи, как «идеальный» конденсатор. В реальной жизни конденсатор имеет как последовательное сопротивление, так и параллельное сопротивление (сопротивление утечки), взаимодействующие с его чисто емкостными характеристиками:

Рисунок 2 – Эквивалентная схема конденсатора

К счастью, относительно легко изготовить конденсаторы с очень маленьким последовательным сопротивлением и очень высоким сопротивлением утечки!

Физические размеры конденсатора

Для большинства применений в электронике минимальный размер является целью для разработки компонентов. Чем меньшие по размеру компоненты можно изготовить, тем большая схема может быть встроена в меньший корпус, при этом, как правило, также уменьшается вес. В случае конденсаторов существуют два основных ограничивающих фактора для минимального размера устройства: рабочее напряжение и емкость. И эти два фактора, как правило, противоречат друг другу. Для любого конкретного выбранного диэлектрического материала единственный способ увеличить номинальное напряжение конденсатора – это увеличить толщину диэлектрика. Однако, как мы видели, это приводит к уменьшению емкости. Емкость можно восстановить, увеличив площадь пластины, но это делает компонент больше. Вот почему вы не можете судить о емкости конденсатора в фарадах просто по размеру. Конденсатор любого заданного размера может быть относительно высоким по емкости и с низким рабочим напряжением, или наоборот, или иметь некоторый компромисс между двумя этими крайностями. Посмотрим для примера следующие две фотографии:

Рисунок 3 – Масляный конденсатор высокого напряжения

Это довольно большой конденсатор по физическим размерам, но он имеет довольно низкое значение емкости: всего 2 мкФ. Тем не менее, его рабочее напряжение довольно высокое: 2000 вольт! Если бы этот конденсатор был перепроектирован так, чтобы между его пластинами был более тонкий слой диэлектрика, то могло бы быть достигнуто, по крайней мере, стократное увеличение емкости, но за счет значительного снижения его рабочего напряжения. Сравните приведенную выше фотографию с приведенной ниже. Конденсатор, показанный на нижнем рисунке, представляет собой электролитический компонент, по размерам подобный приведенному выше, но с очень отличающимися значениями емкости и рабочего напряжения:

Рисунок 4 – Электролитический конденсатор

Более тонкий слой диэлектрика дает ему гораздо большую емкость (20000 мкФ) и резко снижает рабочее напряжение (постоянное напряжение 35 В, напряжение 45 В в пике).

Вот некоторые образцы конденсаторов разных типов, все по размеру меньше, чем показанные ранее:

Рисунок 5 – Керамические конденсаторыРисунок 6 – Пленочные конденсаторыРисунок 7 – Электролитические конденсаторыРисунок 8 – Танталовые конденсаторы

Электролитические и танталовые конденсаторы являются полярными (чувствительны к полярности) и всегда помечаются как таковые. У электролитических конденсаторов отрицательные (-) выводы отмечаются стрелками на корпусе. У некоторых полярных конденсаторов полярность обозначена на положительном выводе. У большого электролитического конденсатора на 20 000 мкФ, показанного выше, положительный (+) вывод помечен знаком «плюс». Керамические, майларовые, пленочные и воздушные конденсаторы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы являются неполярными (они не чувствительны к полярности).

Конденсаторы являются очень распространенными компонентами в электронных схемах. Внимательно посмотрите на следующую фотографию – каждый компонент, обозначенный на печатной плате буквой «С», является конденсатором:

Рисунок 9 – Конденсаторы на сетевой карте

Некоторые конденсаторы на плате – это стандартные электролитические конденсаторы: C₃₀ (верхняя часть платы, в центре) и C₃₆ (левая сторона, 1/3 от вершины). Некоторые другие представляют собой особый вид электролитических конденсаторов, называемый танталовым, потому что именно этот тип металла используется для изготовления пластин. Танталовые конденсаторы имеют относительно высокую емкость для своих физических размеров. На плате, показанной выше, танталовые конденсаторы: C₁₄ (чуть ниже слева от C₃₀), C₁₉ (непосредственно под R₁₀, который ниже C₃₀), C₂₄ (нижний левый угол платы) и C₂₂ (внизу справа).

Примеры еще меньших по размеру конденсаторов можно увидеть на этой фотографии:

Рисунок 10 – Конденсаторы на жестком диске

Конденсаторы на этой печатной плате из соображений экономии места являются «устройствами поверхностного монтажа», как и все резисторы. В соответствии с соглашением о маркировке компонентов конденсаторы могут быть идентифицированы по меткам, начинающимся с буквы «C».

Оригинал статьи:

Чистое питание для каждой микросхемы, часть 1: Понятие конденсаторов развязки

Добавлено 27 сентября 2018 в 15:50

Сохранить или поделиться

Полное понимание конденсаторов развязки (блокировочных конденсаторов) поможет вам правильно включать эти критически важные компоненты в ваши проекты.

Конденсаторы, конденсаторы везде

Не исключено, что увлеченный, успешный инженерный студент закончил колледж, почти ничего не узнав об одном из самых распространенных и важных компонентов, которые можно найти в реальных схемах: о блокировочном конденсаторе (конденсаторе развязки). Даже опытные инженеры могут не совсем понимать, почему они включают керамические конденсаторы на 0,1 мкФ рядом с каждым выводом питания каждой микросхемы на каждой печатной плате, которую они проектируют. В данной статье содержится информация, которая поможет вам понять, почему необходимы блокировочные конденсаторы, и как они улучшают производительность схемы, а следующая статья будет посвящена деталям, связанным с выбором конденсаторов развязки и методам компоновки печатных плат, которые максимизируют их эффективность.

Опасности переходного тока

Любой компонент, в котором выходные сигналы быстро переходят из одного состояния в другое, будет генерировать переходные токи. Когда эти переходные токи тянутся непосредственно от источника питания, в результате импеданса источника питания, а также паразитной индуктивности, связанной с проводами и проводниками на печатной плате, создаются переходные напряжения. Этот эффект становится всё более проблематичным, когда компонент должен управлять низкоомной или высокоемкостной нагрузкой: низкоомные нагрузки создают высокие амплитуды переходных процессов, а высокоемкостные нагрузки могут приводить к звону или даже значительным колебаниям в линии питания. Конечным результатом может быть что угодно: от неоптимальной производительности схемы до отказа системы.

Давайте кратко рассмотрим эту проблему переходного тока, используя очень простое моделирование.

Схема моделированияВременные диаграммы входного и выходного напряжений и тока источника питания

Эта схема – это известный CMOS инвертор, что подтверждается связью между входным и выходным напряжениями. Хотя чрезвычайно умная конструкция этого инвертора не требует стабильного напряжения, нам нужно помнить, что значительный переходной ток протекает, когда входное напряжение проходит через область, в которой оба транзистора проводят ток. Этот ток создает помехи для напряжения питания инвертора, соответствующие падению напряжения на сопротивлении источника (в этом моделировании используется 2 Ом, примерно столько можно ожидать от внутреннего сопротивления батареи 9 вольт).

Пульсации напряжения питания

Верно, что величина этих пульсаций будет очень мала, но помните, что интегральная микросхема может содержать сотни или тысячи или миллионы инверторов. Без надлежащей развязки кумулятивный эффект всех этих переходных токов привел бы к всерьез шумному (если к не катастрофически неустойчивому) источнику напряжения. Эксперименты, выполненные инженерами Texas Instruments, показали, что неправильно развязанная линия питания микросхемы, производящей коммутации на частоте 33 МГц, привела к тому, что амплитуда пульсаций достигала бы 2 вольт пик-пик на шине питания 5 вольт!

На следующем графике показано напряжение питания, когда схема симуляции расширяется, составляя теперь 8 инверторов, и включает паразитную индуктивность 1 нГн последовательно с внутренним сопротивлением источника.

Пульсации напряжения питания при восьми инверторах в схеме и паразитной индуктивности 1 нГн последовательно с сопротивлением источника

Величина переходных процессов увеличилась до почти 0,5 мВ, и оба возмущения проявляют некоторое колебательное поведение.

Пульсации напряжения питания при большем масштабе по оси времени

Цифровые схемы, безусловно, имеют особую склонность к снижению качества электропитания, но аналоговые микросхемы также нуждаются в развязке, чтобы компенсировать быстрые переходные процессы на выходе и защитить их от шума источника питания, создаваемого другими устройствами. Например, коэффициент подавления пульсаций напряжения питания операционного усилителя (ОУ) уменьшается по мере того, как шум источника питания увеличивается по частоте; это означает, что операционный усилитель с некорректной развязкой может создавать высокочастотные возмущения на линии питания, которые распространяются на собственный выходной сигнал ОУ.

Решение

Удобно, что такая серьезная проблема может быть эффективно разрешена с помощью простого, широкодоступного компонента. Но почему конденсатор? Простое объяснение заключается в следующем: конденсатор хранит заряд, который может быть подан на микросхемы через очень низкое последовательное сопротивление и очень низкую последовательную индуктивность. Таким образом, переходные токи могут подаваться от блокировочного конденсатора (через минимальные сопротивление и индуктивность). Чтобы лучше понять это, нам нужно рассмотреть некоторые базовые понятия, связанные с тем, как конденсатор влияет на схему.

Во-первых, короткая заметка о терминологии. Компоненты, обсуждаемые в данной статье, регулярно упоминаются и как «блокировочные конденсаторы», и как «конденсаторы развязки». Здесь есть тонкое различие: «развязка» относится к уменьшению степени, в которой одна часть схемы влияет на другую, а «блокирование» относится к обеспечению низкоимпедансного пути, который позволяет шуму «обходить» микросхему на своем пути к узлу земли. Оба термина могут быть правильно использоваться, поскольку блокировочный конденсатор / конденсатор развязки выполняет обе задачи. Однако в этой статье предпочтение отдается термину «блокировочный конденсатор», чтобы избежать путаницы с последовательным конденсатором развязки, используемым для блокирования постоянной составляющей сигнала.

Заряд и разряд

Основной эффект конденсатора заключается в хранении заряда и освобождении заряда таким образом, что он противостоит изменениям напряжения. Если напряжение внезапно уменьшается, конденсатор подает ток со своих заряженных пластин в попытке сохранить предыдущее напряжение. Если напряжение внезапно увеличивается, пластины конденсаторы сохраняют заряд от тока, созданного повышенным напряжением. Следующая симуляция может помочь вам визуализировать этот процесс.

Схема моделированияВременная диаграмма сглаживания конденсатором изменений напряжения

Обратите внимание, что ток является положительным (т.е. протекает от источника через R1 к C1), когда конденсатор заряжается, и отрицательным (т.е. протекает от C1 через R1 к источнику), когда конденсатор разряжается.

Это фундаментальное поведение заряда и разряда не меняется в зависимости от того, подвергается ли конденсатор воздействию низкочастотных или высокочастотных сигналов. Однако при обсуждении обхода источника питания полезно проанализировать влияние конденсатора двумя разными способами: один для низкочастотных случаев и один для высокочастотных случаев. В контексте низких частот или постоянного тока блокировочный конденсатор противостоит изменениям на линии напряжения путем заряда и разряда. Конденсатор функционирует как низкоомная батарея, которая может обеспечивать небольшую величину переходного тока. В контексте высоких частот конденсатор представляет собой низкоомный путь к земле, который защищает микросхему от высокочастотного шума на линии питания.

Стандартный подход

Приведенный выше анализ помогает понять классическую схему блокировки: конденсатор емкостью 10 мкФ находится в двух-пяти сантиметрах от микросхемы, а керамический конденсатор 0,1 мкФ находится как можно ближе к питающему выводу микросхемы.

Классическая схема блокировки пульсаций напряжения питания

Больший конденсатор сглаживает низкочастотные колебания напряжения питания, а меньший конденсатор более эффективно фильтрует высокочастотный шум на линии питания.

Если мы включим эти блокировочные конденсаторы в схему моделирования с 8-ю инверторами, рассмотренную выше, звон будет устранен, а величина возмущений напряжения будет уменьшена с 1 мВ до 20 мкВ.

Временная диаграмма напряжения питания после добавления блокировочных конденсаторов

Идеал и реальность

На этом этапе вам может стать интересно, зачем нам нужен конденсатор 0,1 мкФ в дополнение к конденсатору 10 мкФ. В чем разница между 10 мкФ и 10,1 мкФ? В этом месте обсуждение блокировочных конденсаторов усложняется. Эффективность конкретной схемы блокировки тесно связана с двумя неидеальными характеристиками выбранных конденсаторов: эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и эквивалентная последовательная индуктивность (ESL). В рассмотренном моделировании параллельные конденсаторы 10 мкФ и 0,1 мкФ являются идеальными и дают в результате не более чем идеальный конденсатор 10,1 мкФ. Чтобы сделать симуляцию более близкой к реальности, нам нужно включить обоснованные значения ESR и ESL. После этой модификации мы получим следующее.

Результаты моделирования после включения ESR и ESL конденсаторов

Несмотря на то, что это по-прежнему лучше, чем без использования блокировочных конденсаторов, эти результаты значительно хуже, чем мы видели с идеальными конденсаторами.

Эта простая симуляция не может учесть всех паразитных импедансов и других скрытых влияний, присутствующих в реальных микросхемах на реальных печатных платах (особенно те, что включают высокочастотные цифровые сигналы). Дело в том, чтобы продемонстрировать здесь, что проектирование цепи блокировки предполагает тщательное рассмотрение ESR и ESL конденсатора. Не менее важными являются и правильное размещение компонентов, и методы компоновки печатной платы. Все эти подробности мы рассмотрим в следующей статье.

Оригинал статьи:

Как измерить диэлектрическую постоянную для конденсаторов своими руками

Время от времени вам нужно сделать свой собственный конденсатор. Это включает в себя выбор диэлектрика, изоляционного материала, который проходит между пластинами. Один из диэлектрических материалов, который я часто использую, — это парафиновый воск, который можно найти в художественных магазинах и который обычно используется для изготовления свечей. Другой — смола, проще всего найти автомобильную смолу, используемую для ремонта кузовов.

Проблема в том, что иногда вам нужно сделать расчеты размеров конденсатора заранее, а не просто что-то собирать вместе.А это значит, что вам нужно знать диэлектрическую проницаемость диэлектрического материала. Этого не знают ни производители парафинового воска, из которого делают его для художественных магазинов, ни производители смолы для ремонта кузовов автомобилей. Предполагаемым клиентам просто все равно.

Таким образом, вам остается измерить диэлектрическую проницаемость самостоятельно, и здесь я расскажу о методе, который я использую для этого.

Что такое диэлектрическая постоянная?

Конденсаторы в вакууме, а не

. Если вам интересно, что такое диэлектрическая проницаемость, не беспокойтесь, потому что вы не единственный.Начнем с короткого объяснения.

Допустим, у вас есть конденсатор с плоской пластиной, между пластинами нет ничего, буквально вакуум. Этот конденсатор будет иметь определенную емкость, которая является мерой его способности накапливать заряд на пластинах. Если вместо этого вы вставите изолирующий материал между пластинами, например воск, тогда этот конденсатор будет иметь более высокую емкость, большую способность накапливать заряд на пластинах. Помещение изоляционного материала между пластинами увеличивает емкость.

Диэлектрическая постоянная — это мера того, насколько увеличилась эта емкость, когда вы вставили этот материал. Это отношение емкости конденсатора к материалу к емкости с вакуумом. Например, поискав в Интернете, вы обнаружите, что парафиновый воск имеет диэлектрическую проницаемость от 2,1 до 2,5. Ниже вы узнаете, как я измерил свой 2,2.

Физики давно определили диэлектрическую проницаемость вакуума равной 1. Это означает, что парафиновый воск в конденсаторе дает конденсатору 2.В 2 раза больше способности накапливать заряд, как если бы вместо этого был просто вакуум (в 2,2 раза больше, чем в 1, это 2,2).

Терминология

Прежде чем мы продолжим, позвольте мне указать, что термин диэлектрическая проницаемость на самом деле не рекомендуется, и физики и инженеры вместо него используют относительную диэлектрическую проницаемость. Но его использование по-прежнему широко распространено, и в большинстве таблиц, которые вы найдете в Интернете, используется заголовок диэлектрическая проницаемость.

Вы также часто будете видеть диэлектрическую проницаемость, представленную в формулах как Κ (греческая буква каппа) или ε _r (греческая буква эпсилон и r для относительного).

Измерение диэлектрической постоянной

Сначала мы должны сделать одну оговорку. Диэлектрическая проницаемость меняется в зависимости от температуры. Он уменьшается с повышением температуры. Для большинства материалов разница невелика. Когда бы я ни измерял диэлектрическую проницаемость, я всегда использовал ее при комнатной температуре и 0 Гц.

Знание того, что диэлектрическая постоянная — это отношение емкости конденсатора с материалом к его емкости с вакуумом, дает вам возможность измерить его.Как я уже сказал, диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1, а диэлектрическая проницаемость воздуха равна 1.0005, что примерно одинаково. Таким образом, если Cm — это емкость конденсатора с вашим материалом, а Ca — это емкость с воздухом, то диэлектрическая постоянная составляет Cm / Ca , то есть отношение двух.

Это означает, что для получения диэлектрической проницаемости просто измерьте емкость конденсатора с установленным материалом ( Cm ), а затем снова измерьте его емкость, но без материала i.е. с воздухом ( Ca ). Разделите первое значение ( Cm ) на второе значение ( Ca ), и вы получите диэлектрическую проницаемость материала.

На фотографиях ниже я определяю диэлектрическую проницаемость парафинового воска, купленного в местном художественном магазине.

Установка для измерения емкости с восковым диэлектриком

Измерение емкости с восковым диэлектриком

Сначала я измеряю емкость воскового конденсатора, показанного на первых двух фотографиях.Я сделал квадратный кусок воска толщиной 4 мм. Для пластин я вырезал несколько квадратных кусочков алюминиевого фартука, которые, когда их кладут на воск, не покрывают всю восковую поверхность.

Я приклеил одну пластину к верхней части пластиковой трубки, чтобы подвесить ее в воздухе. Затем я создаю сэндвич с конденсатором, помещая сначала воск, а затем вторую пластину поверх воска. Как вы обычно делаете при измерении емкости, перед измерением я использую функцию REL измерителя, чтобы сохранить емкость только самих пробников.Это обнуляет счетчик. Затем измеряю емкость пластин и воскового конденсатора. Я получаю 0,053 нФ, это мой Cm .

Установка для измерения емкости с воздушным диэлектриком

Измерение емкости с воздушным диэлектриком

Далее необходимо измерить емкость воздушного конденсатора, показанного на двух фотографиях выше. Я приклеиваю горячим клеем другую пластину к другой пластиковой трубке и размещаю пластины на расстоянии 4 мм друг от друга так, чтобы между ними был только воздух, следя за тем, чтобы расстояние было таким же, как когда между пластинами был воск.Это создает тот же конденсатор, с той лишь разницей, что в качестве диэлектрика используется воздух. У меня емкость 0,024 нФ, это мой Ca .

Делая расчет, емкость с воском ( Cm ), 0,053 нФ, деленную на емкость с воздухом ( Ca ), 0,024 нФ, я получаю диэлектрическую проницаемость 2,2. Обратите внимание, что он безразмерный, поскольку представляет собой соотношение двух значений с одинаковыми размерами. При поиске в Интернете в большинстве таблиц приводится диапазон значений парафина, равный 2.1 к 2,5, так что я вполне уверен в своем результате.

Измерение емкости с использованием диэлектрика титанат бария / эпоксидной смолы

Измерение емкости с воздушным диэлектриком

В этом наборе фотографий я использую ту же процедуру для измерения диэлектрической проницаемости смеси титаната бария и эпоксидной смолы, сделанной для цилиндрического конденсатора, как я описываю в своей статье Самодельные конденсаторы безумного ученого . Внутренняя пластина представляет собой медный стержень диаметром 1/4 дюйма, а внешняя пластина для определения диэлектрической проницаемости представляет собой алюминиевый цилиндр, который, как вы можете видеть, обернут вокруг диэлектрического цилиндра из титаната бария и смолы.Медный стержень был намного длиннее, чем нужно, поэтому для измерения емкости в воздухе я просто переместил алюминиевый цилиндр на длину стержня, где нет диэлектрика.

Емкость смеси титаната бария и эпоксидной смолы составляет 0,075 нФ (См), а емкость с воздухом составляет 0,005 нФ. 0,075 нФ делить на 0,005 нФ дает диэлектрическую проницаемость 15. В статье, указанной выше, я говорю о значении 27, но у меня нет фотографий измерений для этой версии.

Прочие соображения

Два других аспекта для ваших собственных измерений — это удельное сопротивление и влияние краев.

Тонкие и толстые пластины конденсатора

Если у вас конденсатор с плоской пластиной, вы можете представить себе электрическое поле, как показано линиями на диаграмме. Обратите внимание, что электрическое поле по краям отличается от поля между пластинами. Также обратите внимание, что это зависит от геометрии пластин. Например, тонкие пластины имеют более острые края и более плотные силовые линии электрического поля по краям.Но нас интересует только то, что происходит с материалом в области между пластинами, а не по краям. Один из способов минимизировать влияние краев на наши измерения — просто иметь большую площадь пластины по сравнению с размером края, что делает край менее значимым.

Титанат бария и воск в форме

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это удельное сопротивление вашего диэлектрического материала. Естественно, вы захотите, чтобы ваш конденсатор имел хороший изолятор в качестве диэлектрика. Но поскольку мы здесь делаем самоделки, возможно, вы сделали диэлектрический материал, обладающий некоторой проводимостью.Итак, после того, как вы сделали свой диэлектрический материал, положите несколько пластин с каждой стороны и измерьте сопротивление от пластины к пластине, используя шкалу сопротивления вашего измерителя. Он должен показывать то, что ваш измеритель обычно показывает для чего-то, что имеет слишком высокое сопротивление для измерения.

Однажды я столкнулся с этой проблемой удельного сопротивления. Мы с другом сделали титанат бария и восковой конденсатор, и по какой-то причине сопротивление при сборке в виде конденсатора составило 2,31 МОм. Мы предположили, что, возможно, воздух снаружи был влажным, когда смесь титаната бария и горячего парафина остыла, и в смесь попала влага.Поэтому мы ставим его в духовку при 110C (230F) на 65 минут, чтобы удалить влагу. После остывания мы снова измерили сопротивление. Оно было больше 20 МОм, больше, чем мог измерить измеритель.

Заключение

Вот как я измеряю диэлектрическую проницаемость или относительную диэлектрическую проницаемость диэлектрического материала. Если вы измерили диэлектрическую проницаемость материала, мне было бы очень интересно узнать, как вы это сделали, а также какие-либо особые соображения. Дайте нам знать в комментариях ниже.

Диэлектрическая проницаемость конденсаторов

— Большая химическая энциклопедия

Конденсаторы. Исключительно низкие диэлектрические потери париленов делают их превосходными кандидатами на роль диэлектриков в высококачественных конденсаторах. Кроме того, их диэлектрическая проницаемость и потери остаются постоянными в широком диапазоне температур. Кроме того, они могут быть легко сформированы в виде тонких пленок без отверстий. Крышки Kemet Flatkaps изготавливаются путем покрытия тонкой алюминиевой фольги с обеих сторон париленом N и наматывания покрытой фольги попарно (62).[Pg.442]

Помимо очевидного влияния стекол с высокой диэлектрической проницаемостью на емкость элементов схемы, в которые они входят, их электрическая прочность может быть более важной. Поскольку количество энергии, которое может хранить конденсатор, меняется в зависимости от первой степени диэлектрической проницаемости и второй степени напряжения, стекло с удвоенной диэлектрической прочностью так же эффективно, как стекло с четырехкратной диэлектрической проницаемостью. [Pg.300]

Электронные и электрические приложения.Сульфолан был достаточно широко испытан в качестве растворителя в батареях (см.), Особенно для литиевых батарей. Это связано с его высокой диэлектрической проницаемостью, низкой летучестью, превосходными солюбилизирующими характеристиками и апротонной природой. Эти батареи обычно состоят из анода, катодного полимерного материала, апротонного растворителя (сульфолана) и ионизируемой соли (145–156). Сульфолан также был запатентован для использования в большом количестве других электронных и электрических приложений, например, в качестве изолирующего компонента катушки, растворителя в электронных устройствах отображения, в качестве пропитки конденсаторов и в качестве растворителя в гальванических ваннах (157–161).[Стр.70]

Другое. Нерастворимые станнаты щелочно-земельных металлов и тяжелых металлов получают метатетической реакцией растворимой соли металла с растворимым щелочноземельным металлом станнатом. Их используют в качестве добавок к керамическим диэлектрическим телам (32). Использование станната висмута [12777-45-6] Bi2 (Sn02) 3 5h30 с титанатом бария позволяет получить керамический корпус конденсатора с однородной диэлектрической проницаемостью в значительном диапазоне температур (33). Керамические и диэлектрические свойства отдельных станнатов приведены в ссылке 34.Другими типичными коммерчески доступными станнатами являются станнат бария [12009-18-6] BaSnO станнат кальция [12013 6-6] CaSnO станнат магния [12032-29-0], MgSnO и станнат стронция [12143-34-9], SrSnO. … [Pg.66]

Основное применение диоксида титана в электрокерамике связано с его высокой диэлектрической проницаемостью (см. Таблицу 6). Сам рутил можно использовать в качестве диэлектрика в многослойных конденсаторах, но гораздо более распространено использование TiO 2 для производства титанатов щелочно-земельных металлов, например, путем коальциации карбоната бария и анатаза.Электрические свойства этих диэлектриков чрезвычайно чувствительны к присутствию небольшого количества (для высокоэффективных титанатов требуется стабильно чистый (например,> 99,9%) TiO2). Типичные продукты получают путем гидролиза тетрахлорида титана высокой чистоты. [Стр.121]

Титанат бария широко используется в электронной промышленности. Его высокая диэлектрическая проницаемость и легкость, с которой его электрические свойства могут быть изменены путем комбинации с другими материалами, делают его исключительно подходящим для различных элементов, например, миниатюрных конденсаторов (см. Керамика как электрические материалы. ).[Pg.482]

Из-за очень высоких диэлектрических постоянных k> 20, 000) релаксорных сегнетоэлектриков на основе свинца, Pb (B, B2) 02, где B обычно представляет собой катион с низкой валентностью, а B2 — катион с высокой валентностью, были исследованы для применения в многослойных конденсаторах. Релаксорные сегнетоэлектрики — это диэлектрические материалы, которые демонстрируют зависимость диэлектрической проницаемости от частоты в зависимости от температуры вблизи перехода Кюри. Диэлектрические свойства являются результатом беспорядка состава, в том числе распределения катионов B и B2 и связанных с ними механизмов диполярной и сегнетоэлектрической поляризации.Для оптимизации свойств необходим тщательный контроль условий процесса. Композиции конденсаторов часто основаны на ниобате свинца-магния (PMN), Pb (Mg2 3Nb2 3) 02 и ниобате цинка свинца (PZN), Pb (Zn 3Nb2 3) 03. [Pg.343]

Растут и новые, в том числе тонкопленочные диэлектрические конденсаторы. Например, за счет использования технологических приемов, таких как осаждение золь-гель раствора, тонкие (— 0,25 мкм) керамические слои с диэлектрической проницаемостью в диапазоне от 500 до 2000 мкм, PZT, Pb (Zr, Ti) 03 и PMN- ПТ, Pb (Mn2 3Nb2 3) 03-PbTi03, соответственно, составные семейства (3).[Pg.343]

Диэлектрическая проницаемость Диэлектрическая проницаемость материала представляет его способность уменьшать электрическую силу между двумя зарядами, разделенными в пространстве. Это свойство полезно для управления процессами полимеров, керамических материалов и полупроводников. Диэлектрические постоянные измеряются относительно вакуума (1,0). Типичные значения варьируются от 2 (бензол) до 33 (метанол) до 80 (вода). Значение TE для воды выше, чем для большинства пластиков. Измерительная ячейка сделана из стекла или другого изоляционного материала и обычно имеет форму пончика, а цилиндры покрыты металлом, которые образуют пластины конденсатора.[Pg.764]

Поскольку интерфейс ведет себя как конденсатор, Гельмгольц описал его как две жесткие заряженные плоскости противоположного знака [2]. Для более количественного описания Гуи и Чепмен ввели модель электролита на микроскопическом уровне [2]. В подходе Гуи-Чепмена межфазные свойства связаны с ионным распределением на границе раздела, растворитель — это диэлектрическая среда с диэлектрической проницаемостью е, заполняющая полупространство раствора до идеально заряженной плоскости — стенки.Ионный раствор считается сформированным … [Pg.803]

Диэлектрическая проницаемость / потери Значение диэлектрической проницаемости важно в проводе из-за влияния, которое оно оказывает на токи связи в одном наборе проводов в другом наборе проводов. Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем больше емкость конденсатора, образованного между двумя проводами. Образованный таким образом конденсатор представляет собой устройство передачи сигнала на частотах, используемых в связи, и сигнал может быть емкостным образом соединен от одной цепи к другой.PE является предпочтительным выбором для изоляции коммуникационного провода из-за его низкой диэлектрической проницаемости, которая сводит к минимуму эффект межсхемной связи, обычно называемый перекрестными помехами. [Pg.224]

Конденсатор Есть несколько применений пластмасс в электрических устройствах, в которых внутренние характеристики пластмасс используются для воздействия на электрическую цепь. Наиболее очевидным из них является использование пластмасс, особенно в виде тонких пленок, в качестве диэлектрика в конденсаторах.Полиэфирные пленки TP, такие как майлар, особенно полезны для этого типа приложений из-за высокой диэлектрической прочности в сочетании с хорошей диэлектрической проницаемостью. [Pg.228]

Диэлектрическая проницаемость — это отношение емкости конденсатора, изготовленного из определенного диэлектрика, к емкости того же конденсатора с воздухом в качестве диэлектрика. Для материала, используемого для поддержки и изоляции компонентов электрической сети друг от друга и земли, обычно желательно иметь низкий уровень диэлектрической проницаемости.С другой стороны, для того, чтобы материал функционировал как диэлектрик конденсатора, желательно иметь высокое значение диэлектрической проницаемости, чтобы конденсатор мог быть как можно меньше физически. [Pg.328]

Емкостные датчики. Это устройство обычно состоит из конденсатора, который образован либо из двух концентрических цилиндров, либо из пары параллельных пластин. Между этими пластинами пропускают твердый образец, который нужно проанализировать на содержание влаги. Поскольку w имеет большую диэлектрическую проницаемость, содержание w в образце вызывает значительное изменение диэлектрической проницаемости твердого тела, которая измеряется с помощью мостовых или частотных методов.[Pg.169]

Следуя концепциям Х. Гельмгольца (1853), EDL имеет жесткую структуру, и все избыточные заряды на стороне растворения упакованы напротив границы раздела. Таким образом, EDL можно сравнить с конденсатором с обкладками, разделенными расстоянием 5, что соответствует максимальному приближению центра иона к поверхности. Емкость EDL зависит от 5 и от значения диэлектрической проницаемости s для среды между пластинами. Принятие значения 5 от 10 до 20 нм и значения s = 4.5 (молекулы воды в слое между пластинами ориентированы, а значение e намного ниже, чем в объемном растворе), получаем C = 20–40 мкЭ / см, что соответствует наблюдаемым значениям. Однако эта модель имеет недостаток, заключающийся в том, что рассчитанные значения емкости не зависят ни от концентрации, ни от потенциала, что противоречит опыту (модель не учитывает тепловое движение ионов). [Pg.151]

В накопительных конденсаторах важно, чтобы диэлектрическая постоянная была минимальной.Это не просто вопрос выбора наиболее подходящего полимера, мы также должны гарантировать, что загрязняющие вещества, которые могут повысить диэлектрическую проницаемость, сведены к минимуму. Производители полимеров продают специальные сорта полипропилена (который неизменно является предпочтительным полимером), которые они описывают как «сверхчистые». Эти смолы производятся с чрезвычайно активными катализаторами и поэтому оставляют очень мало остатков в полимере. Такие смолы обычно содержат мало или совсем не содержат антиоксидант и экструдируются в условиях и с использованием оборудования, которое спроектировано так, чтобы минимизировать окисление.[Стр.185]

Дипольный момент молекулы может быть получен путем измерения изменения диэлектрической проницаемости чистого жидкого или газообразного вещества в зависимости от температуры. В электрическом поле, как между электростатически заряженными пластинами конденсатора, полярные молекулы стремятся ориентироваться, каждая из которых направляет свой положительный конец к отрицательной пластине, а отрицательный конец — к положительной пластине. Такая ориентация молекул частично нейтрализует приложенное поле и, таким образом, увеличивает емкость конденсатора, эффект описывается тем, что вещество имеет диэлектрическую проницаемость больше единицы (80 для жидкой воды при 20 ° C).Дипольные моменты некоторых простых молекул также могут быть очень точно определены с помощью микроволновой спектроскопии. [Pg.44]

Электрическое поле или ионный член соответствует идеальному конденсатору с параллельными пластинами с падением потенциала g (ion) = qMd / 4ire. Он включает вклад от поляризуемости электролита, поскольку диэлектрическая проницаемость включена в выражение. Расстояние d между слоями заряда часто принимается равным от внешней плоскости Гельмгольца (расстояние наибольшего сближения ионов в растворе с металлом в отсутствие специфической адсорбции) до положения заряда изображения в металле. металл необходим, чтобы правильно определить это положение.Емкость идеального конденсатора на единицу площади — это постоянная величина e / Aird, часто обозначаемая как Klon. Вклад в 1 / C равен 1 / Klon, этот член гораздо менее важен в сумме (большая емкость), чем два других вклада2 … [Pg.14]

Любая теория, которая включает бесконечный барьер для металлических электронов на интерфейсе сделает обратную емкость слишком большой, потому что это делает эффективное межплоскостное расстояние конденсатора внутреннего слоя слишком большим.76 Вот почему ранние результаты Райса (см. ниже) были настолько неверными.Тот факт, что электронный хвост проникает в область с более высокой диэлектрической проницаемостью, еще больше снижает расчетную обратную емкость.30,77 … [Pg.54]

Постоянная накопительного конденсатора — Большая химическая энциклопедия

В накопительных конденсаторах важно, чтобы диэлектрическая постоянная была минимальной. Это не просто вопрос выбора наиболее подходящего полимера, мы также должны гарантировать, что загрязняющие вещества, которые могут повысить диэлектрическую проницаемость, сведены к минимуму.Производители полимеров продают специальные сорта полипропилена (который неизменно является предпочтительным полимером), которые они описывают как «сверхчистые». Эти смолы производятся с чрезвычайно активными катализаторами и поэтому оставляют очень мало остатков в полимере. Такие смолы обычно содержат мало или совсем не содержат антиоксидант и экструдируются в условиях и с использованием оборудования, которое разработано для минимизации окисления. [Pg.185]

Схема пиксельного электрода 3-a-Si H TFT, управляемая напряжением, была описана Кимом и Каницким в 2002 году [17] и показан на рисунке 9.3а. Схема пиксельного электрода имеет пять компонентов Cst, накопительный конденсатор T1, переключающий TFT T2, активный резистор T3, TFT драйвера постоянного тока и органический PLED. [Pg.589]

В первой серии испытаний (рис. 12) накопительный конденсатор поддерживался постоянным на уровне 2800 пФ, а постоянная времени RC искровой электрической цепи была увеличена примерно с 0,1 пс до 40 мс за счет постепенного увеличения. последовательное сопротивление от примерно 1 G до 15 Mfl. Уровень энергии в точке возгорания 50% использовался в качестве меры чувствительности.Как видно на Рисунке 12, энергия уменьшается с 8 XWJ до минимального значения 6,5 X IO «J, поскольку постоянная времени RC увеличивается с 0,1 пс до некоторого значения от 0,1 до 1 … [Pg.177]

Электрический отклик объединительной платы определяется ее постоянными времени RC, поскольку электрические сигналы, посылаемые пикселям, зависят от времени [23]. Накопительный конденсатор (Q) добавлен к пикселю, как показано на рисунке 5.4.8 (c), чтобы сохранить заряд, пока данные записываются в другие пиксели.Постоянная времени RC для зарядки пикселя дается [8]… [Pg.429]

Пленки SrTi03 имеют даже большую диэлектрическую проницаемость, чем Ta20 (до 270 [280]), а также представляют интерес для использования в качестве накопительных конденсаторов в DRAM и для кремниевых СБИС. SrTiOs, непосредственно нанесенный на подложку Si, демонстрирует гораздо более низкую эффективную диэлектрическую проницаемость dne для образования SiO2 … [Pg.458]

В последние два десятилетия большое внимание уделялось тонким пленкам из феноэлектриков на основе ( Ba, Sr) TiO3 (BST) и SrTiOs (STO) для их приложений в динамической памяти с произвольным доступом высокой плотности из-за его высокой диэлектрической проницаемости S [1].При разработке этих диэлектриков накопительных конденсаторов для приложений памяти было обнаружено, что такие перовскиты демонстрируют сильную диэлектрическую проницаемость, зависящую от электрического поля, где обычно s уменьшается с увеличением поля [2-4]. Такое поведение обычно описывается величиной называется настраиваемость, которая определяется как [5-7] … [Pg.252]

Диэлектрическая проницаемость и поле пробоя материала — не единственные соображения. Поскольку для накопления заряда используется конденсатор, свойства утечки пленки также имеют решающее значение.Они в значительной степени контролируются дефектами пленок, которые могут включать кислородные (анионные) вакансии или эффекты смешанной валентности в катионах. Важно исследовать пленки, которые максимально окислены. [Стр.161]

Титанат бария имеет много важных коммерческих применений. Он обладает как сегнетоэлектрическими, так и пьезоэлектрическими свойствами. Кроме того, он имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость (примерно в 1000 раз больше, чем у воды). Соединение имеет пять кристаллических модификаций, каждая из которых стабильна в определенном температурном диапазоне.Керамические тела из титаната бария находят широкое применение в диэлектрических усилителях, магнитных усилителях и конденсаторах. Эти запоминающие устройства используются в цифровых калькуляторах, радио и телевизорах, ультразвуковых приборах, хрустальных микрофонах и телефонах, гидроакустическом оборудовании и многих других электронных устройствах. [Стр.94]

Диэлектрические коэффициенты включают диэлектрическую проницаемость. Эта константа — способность материала удерживать электрический заряд, как в конденсаторе. Двумя другими факторами, связанными с диэлектрической проницаемостью, являются «коэффициент рассеяния», который относится к скорости, с которой теряется заряд из полиуретана, и «коэффициент мощности», который относится к количеству тепла, выделяемого при хранении электричество.[Pg.132]

В общем, в электрохимических конденсаторах сочетаются два режима накопления энергии (1) электростатическое притяжение между поверхностными зарядами и ионами противоположного заряда (EDL) и (2) вклад псевдемкостности, который связан с быстрые реакции фарадической передачи заряда между электролитом и электродом [7,8]. В то время как окислительно-восстановительный процесс происходит при почти постоянном потенциале в аккумуляторе, потенциал электрода изменяется пропорционально заряду, используемому dr / в псевдоконденсаторе, что можно резюмировать следующим образом: Уравнение 8.5 … [Pg.342]

B. DRAM (динамическое ОЗУ) хранит информацию в конденсаторах. Этот метод хранения намного более эффективен и поэтому получил широкую популярность по сравнению с SRAM. И, как следует из названия, динамический, для поддержания информации требуется постоянная подзарядка. [Pg.149]

В настоящее время изучаются варианты практического применения оксидов ниобия и титана в электролитических конденсаторах, так как они обладают высокой диэлектрической проницаемостью и более низкой стоимостью, чем оксид тантала.Улучшение свойств электролитических конденсаторов осуществляется по следующим направлениям: значительное уменьшение габаритов конденсаторов, расширение границ рабочих температурных диапазонов, улучшение электрических характеристик, повышение надежности и срока службы конденсаторов при хранении и в эксплуатации. . [Pg.261]

Elkon Capacitors (Производство конденсаторов) — ТУРЦИЯ

Цех по производству конденсаторов

ООО «Элкон»Компания является производителем высококачественных и надежных алюминиевых электролитических конденсаторов переменного тока для моторного пуска.

70% наших товаров маркируются в Турции, и у нас есть клиенты по всему миру.

Общая информация о конденсаторах для пуска двигателя переменного тока

— Конструкция

Конденсаторы производятся с использованием вытравленной и формованной чистой алюминиевой фольги (% 99,99) , отделенных друг от друга с низкой плотностью, диэлектрическая бумага, пропитанная специальным электролитом.Элементы конденсатора крепятся к бакелитовому корпусу, заполняя пространство между ними битумным компаундом (температура размягчения не менее 110С).

Полюса выведены на одинарные или двойные быстросъемные клеммы. По запросу поставляется с торцевой заглушкой, биполярным кабелем, сопротивлением разрядам и металлическими скобами.

— Приложение

В однофазном двигателе с дробной мощностью, чтобы создать высокий пусковой крутящий момент, необходимо сместить фазу вспомогательной обмотки на 90 градусов от основной обмотки, чтобы получить вращающийся поле.Это будет достигнуто путем подключения пускового конденсатора двигателя последовательно с пусковой обмоткой. Этот конденсатор и пусковая обмотка будут отключены автоматически, как только двигатель достигнет примерно 75% своей синхронной скорости.

Конденсаторы, рекомендуемые для использования в однофазных двигателях

С соответствующим выбранным конденсатором запуска двигателя нагруженный однофазный двигатель достигнет полной скорости примерно за. 3 секунды.

Таблица для пусковых конденсаторов, подходящих для различных номиналов мощности однофазных двигателей 220 В переменного тока, 50/60 Гц, приведена ниже.

Номинальная мощность двигателя (л.с.)	Конденсатор пуска двигателя (MFD)
1/6	9 20 —
1/5	30-40
1/4	40-60
1/3	60-80
1/2	80-100
3/4	100–120
1	120–150
1 1/2	150-200
2	200-250
3	250-350

Справочные стандарты

EIA	RS — 463
EN		902 902 1056-2
VDE	560-8

Измерение емкости и коэффициента мощности

Показания вольтметра должны быть сняты в течение 2 секунд, амперметра — в течение 3 секунд, а ваттметра — в течение 4 секунд после приложения испытательного напряжения.Не подавайте напряжение на конденсатор более 4 секунд.

Где:

C — емкость в MFD
I — действующий ток в амперах
f — частота в Гц
V — среднеквадратичные вольты
W — мощность в ваттах
pF — коэффициент мощности в%

Диапазон температур
— 25 + 65 C или — 10 + 55 C

Номинальное напряжение
110 —- 330 В переменного тока, действующее значение 50/60 Гц

Перенапряжение
Конденсаторы должны выдерживать приложение 120 процентов номинального действующего напряжения переменного тока 60 Гц в течение 2 секунд в условиях комнатной температуры без пробоя или видимых повреждений.

Изоляция корпуса
Конденсаторы должны выдерживать воздействие 2000 В переменного тока (среднеквадратичное значение, 60 Гц) в течение 60 секунд между выводами и металлической фольгой, плотно окружающей боковую поверхность пластикового корпуса или изолирующей втулки, без пробоя или перекрытия.

Вентиляционное отверстие
Конденсаторы должны быть способны сбрасывать любое избыточное внутреннее давление без резкого выброса конденсаторного элемента или крышки или выброса пламени, когда номинальное напряжение обода переменного тока 50/60 Гц прикладывается в течение 30 минут к конденсатору.

Ускоренный ресурсный тест
Конденсаторы должны выдерживать испытание на долговечность при заданном макс. температура 3C окружающего воздуха при номинальном синусоидальном напряжении и частоте с токоограничивающими и разрядными резисторами.
Рабочие циклы и продолжительность испытания конденсаторов указаны ниже.

По завершении испытания на долговечность при комнатной температуре емкость не должна отличаться от первоначального измеренного значения более чем на 10%, а коэффициент мощности не должен превышать 20%.

Рабочие циклы и продолжительность испытаний конденсаторов указаны ниже.

Размеры

902

902 903 902

903 2

Емкость
(MFD)

110 В пер. Тока

220 В пер. Тока

902 250 В пер.

25-30

36 — 43

47 — 56

90 219 2

53 — 64

924

6418

924

6418

72-88

902 902

902 902 902

108-130

124-149 83

219 219 218

124-149 83

2 4

130 — 156

145-175

161-193

189-227

216-259

4 83

233-280

280-333

Код корпуса

Диаметр (D)
(мм)

Длина (L)
(мм)

36.