октябрь, 2006 ПАССИВНЫЕ ДИСКРЕТНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ Конденсаторы Цель лекции – получить общие сведения об параметрах, характеристиках, конструктивных особенностях и разновидностях дискретных конденсаторов. Содержание: l Система условных обозначений и маркировка. l Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов l Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком l Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком l Оксидные конденсаторы ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Электрический конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, и обладающую способностью накапливать электрическую энергию. l Величина конденсатора характеризуется емкостью С это отношение заряда конденсатора Q к приложенному напряжению U: l С = Q/U. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. По характеру изменения емкости конденсаторы бывают l l постоянной и переменной емкости ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. В зависимости от диэлектрика различают материала вакуумные, l воздушные, l с твердым неорганическим диэлектриком (слюдяные, керамические, стеклоэмалевые), lс твердым органическим диэлектриком (бумажные, металлобумажные, пленочные) l и оксидные (электролитические танталовые, алюминиевые, ниобиевые) конденсаторы. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. По выполняемым конденсаторы подразделяют на l общего назначения lприменяются 1000 В l в основном в аппаратуре до и специальные: lвысоковольтные, lимпульсные, lпомехоподавляющие, lпусковые, lдозиметрические. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua функциям
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Условное обозначение конденсаторов состоит из букв и цифр. l Первый элемент обозначает группу конденсаторов: l К конденсатор постоянной емкости; l КТ конденсатор подстроечный; l КП конденсатор переменной емкости. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Второй элемент число, обозначающее разновидность конденсаторов. l Для конденсаторов переменной емкости и подстроечных : l l 1 вакуумный; l 2 воздушный; l 3 с газообразным диэлектриком; l 4 с твердым диэлектриком; ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Второй элемент число, обозначающее разновидность конденсаторов. l Для конденсаторов постоянной емкости l l 10 керамические на номинальное напряжение до 1600 В; l 15 керамические на номинальное напряжение 1600 В и свыше; l 20 кварцевые; l 21 стеклянные; l 22 стеклокерамические; l 23 стекло эмалевые; l 31 слюдяные малой мощности; l 32 слюдяные большой мощности; ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. 40 бумажные на номинальное напряжение до 2 к. В с обкладками из фольги; l 41 бумажные на номинальное напряжение 2 к. В и выше с обкладками из фольги; l 42 бумажные с металлизированными обкладками; l 50 электролитические фольговые алюминиевые; l 51 электролитические фольговые танталовые, ниобиевые и др. ; l 52 электролитические объемно пористые; l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. l l l 53 полупроводниковые оксидные; 54 металлические оксидные; 60 воздушные; 61 вакуумные; 71 полистирольные; 72 фторопластовые; 73 полиэтилентерефтадатные; 75 комбинированные; 76 лакопленочные; 77 поликарбонатные; 78 полипропиленовые. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Третий элемент порядковый номер конденсатора, присваиваемый при разработке. l Например, конденсатор керамический, всеклиматическое исполнение "В", группа ТКЕ М 47, номинальная емкость 27 п. Ф с допуском ± 10%, поставляемый по ГОСТ 5. 621 70 имеет обозначение: l l К 10 7 В М 47 27 п. Ф± 10% ГОСТ 5. 621 70. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. На конденсаторах достаточно большого размера обозначаются l lтип, lноминальная емкость l допуск в процентах, lноминальное напряжение. На слюдяных и некоторых других конденсаторах указывают группу ТКЕ. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. l Сокращенное (кодированное) обозначение емкости состоит из цифр и букв. l Буква кода обозначает множитель. lp 10 12, n 10 9, μ 10 6, m 10 3 , F 1 соответственно для значений емкости, выраженных в фарадах. l Например, 5, 6 п. Ф 5 р6; l 150 п. Ф 150 р (n 15); l 3, 3 н. Ф 3 n 3; l 2, 2 мк. Ф 2μ 2. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Для кодированных обозначений допустимых отклонений емкости и номинального напряжения используют буквы латинского алфавита. l Допуск, Буквен. Допуск, в% обозн. в % 0, 001 E 0, 05 X 2, 0 0, 002 L 0, 1 В (Ж) 5, 0 0, 005 R 0, 2 С (У) 10 0, 01 P 0, 5 D (Д) 20 0, 02 U 1, 0 F (Р) 30 ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua Буквен. Допуск, обозн. в% G (Л) -20…+30 J (И) -10…+50 K (C) -10…+100 M (B) -20…+50 N(Ф) -20…+80 Буквен. обозн. Q T (Э) Y(Ю) S (Б) Z (A)
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Кодированные напряженя l обозначения номинального Напр. , Буквен. В обозн. 1, 0 I 6, 3 B 40 S 100 N 350 T 2, 5 M 10 D 50 J 125 P 400 Y 3, 2 A 16 E 63 K 160 Q 450 U 4, 0 C 20 F 80 L 315 X 500 V ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. В основу условных обозначений старых типов конденсаторов брались различные признаки: l конструктивные, l технологические, l эксплуатационные и т. п. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Система условных обозначений и маркировка конденсаторов. Например: КД конденсаторы дисковые; l КМ керамические монолитные; l КЛС конденсаторы литые секционные; l КСО конденсаторы слюдяные опрессованные; l СГМ слюдяные герметизированные малогабаритные; l КБГИ конденсаторы бумажные герметизированные изолированные; l ЭТО электролиические, танталовые объемно пористые; l КПК конденсаторы подстроечные керамические. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Основные конденсатора: l lемкость электрические параметры С и рабочее напряжение Up. Для правильного использования конденсаторов необходимо знать: l lдопускаемое отклонение от номинальной емкости, lтемпературную стабильность, lтангенс угла потерь, lчастотные свойства конденсаторов, l сопротивление изоляции и др. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
Конденсаторы октябрь, 2006 Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Номинальная емкость конденсатора это емкость, значение которой указано на корпусе конденсатора или в нормативной документации. l Значение емкости конденсатора устанавливают семь рядов ЕЗ, Е 6, Е 12, Е 24, Е 48, Е 96, Е 192. l Чаще всего используются ряды ЕЗ, Е 6, Е 12, Е 24. l Величина емкости конденсаторов изменяется от 0, 1 п. Ф до 0, 47 Ф. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Допуск на номинал (допустимое отклонение емкости от номинальной) устанавливается рядом: ± 0. 1; ± 0. 25; ± 0. 5; ± 1; ± 2; ± 5; ± 10; ± 30; 0 +50; 10 +80; 10 +100; 20 +50; 20 +80%. l Для конденсаторов емкостью 10 п. Ф и менее допуск указывают в абсолютных значениях ± 0. 1; ± 25; ± 0. 5; ± 1 п. Ф. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов l Значение номинальных напряжений устанавливается рядом: 1; 1, 6; 2, 5; 3, 2; 4; 6, 3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350; 400; 450; 500; 630; 800; 1000 B. Величина рабочего напряжения определяется электрической прочностью диэлектрика между обкладками конденсатора и его конструкцией. Она в 2 4 раза меньше пробивного напряжения. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Сопротивление изоляции это сопротивление между обкладками или корпусом и обкладками конденсатора, работающего на постоянном токе. l Оно характеризует качество диэлектрика и качество изготовления конденсатора. l Наибольшим сопротивлением изоляции обладают пленочные конденсаторы (RИЗ = 100000 МОм), наименьшим электролитические (RИЗ = 3 МОм). l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Основные электрические характеристики Конденсаторы и параметры конденсаторов Качество изоляции конденсаторов с большой площадью обкладок (бумажных, пленочных и др. ) определяют также с помощью величины, которую называют постоянной времени конденсатора С это время, в течении которого напряжение на конденсаторе уменьшается в е раз (т. е до 36. 8% от своего начального значения). l l С=RИЗ·С, МОм ·мк. Ф. Наибольшей величиной С обладают пленочные конденсаторы, у которых С = 20000 с при С = 0. 33 мк. Ф. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Тангенс угла потерь (tg ) характеризует потери энергии в конденсаторе. l Тангенс угла потерь (tgδ) это отношение активной мощности конденсатора Ра к его реактивной мощности Рр при синусоидальном напряжении определенной частоты. l tg = Pa / Pp. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Стабильность конденсатора характеризуется изменением его l lемкости, lдобротности, lэлектрической l прочности при изменении lтемпературы, lвлажности, lдавления, l также во времени (старение). ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Под влиянием температуры изменяются размеры обкладок, величины зазоров, значения диэлектрической проницаемости диэлектриков. Эти причины вызывают обратимые и необратимые изменения емкости. l Обратимые изменения емкости характеризуются температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), а l С 2 С 1 l TKЕ = –––––– l C 1. (T 2 T 1) l где C 1 и C 2 емкость конденсатора при температуре T 1 и T 2 соответственно. l Необратимые изменения емкости коэффициентом температурной нестабильности емкости (КТНЕ). l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Слюдяные, керамические и некоторые пленочные конденсаторы в зависимости от температурной стабильности разделяются на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ. l Например, керамические конденсаторы разделяют на 16 групп по ТКЕ, имеющим значения ТКЕ от 2200 10 6 до +120 10 6. l Это обозначается М 2200 и П 120 соответственно. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов ΔC, % ТКЕ П 33 ΔC, % 1 10 0 0 -1 ТКЕ М 750 -10 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 125 ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua T, °C-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 125 T, °C
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Керамические низкочастотные конденсаторы из сегнетокерамики имеют нелинейную зависимость емкости от температуры, их ТКЕ не нормируется, а температурная стабильность емкости определяется относительным изменением емкости в интервале рабочих температур от 60 до +85°С l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Конденсаторы с ненормированным ТКЕ делят на шесть групп: Н 10 (± 10%); Н 20 (± 20%); Н 3 О (± 30%); Н 50 (± 50%); Н 70 (± 70%); Н 90 (± 90). l ΔC, % ТКЕ Н 50 40 20 0 -20 -40 -60 -40 -20 0 20 ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua 40 60 80 100 125 T, °C
октябрь, 2006 Конденсаторы Основные электрические характеристики и параметры конденсаторов Абсорбция это явление восстановления заряда на обкладках конденсатора после их кратковременного короткого замыкания. l Появляется абсорбция у конденсаторов с многослойным неоднородным диэлектриком, для которых характерна миграционная поляризация. l Это явление в высоковольтных конденсаторах может создать опасное -1 напряжение, а в низковольтных вызвать ложные срабатывания импульсных схем, блокировку усилительных приборов и т. п. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов Емкость конденсатора зависит частоты приложенного напряжения. l При изменении частоты изменяется l величина диэлектрической проницаемости диэлектрика, lпотери, lстепень влияния собственной паразитной индуктивности и сопротивления потерь. l -1 от ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов Конденсатор обладает паразитными параметрами. Схема замещения конденсатора Это индуктивность LC, сопротивление изоляции Rиз, сопротивление потерь Rп, емкость между выводами конденсатора и корпусом СВ. -1 ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов Влияние потерь Сопротивление конденсатора без учета влияния паразитной индуктивности: l l Z = 1 / СД = (Rп 2 1/ 2 CД 2)1/2 , где Сд конденсатора. l Определим конденсатора l действующая емкость -1 l Сд = C / (Rп 2 2 C 2 + 1)1/2 = C / (tgδ 2 + 1)1/2 ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов У конденсаторов, имеющих большую величину tg , эквивалентное последовательное сопротивление потерь Rп будет ограничивать ток через конденсатор, что эквивалентно уменьшению емкости. l Снижение емкости при возрастании частоты особенно сильно проявляется в электролитических конденсаторах, у которых величина tg может достигать 0, 3. -1 l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов Влияние паразитной индуктивности Без учета потерь схема замещения конденсатора LC C Сопротивление этой цепи -1 ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов Влияние паразитной индуктивности l LC C Действующая емкость конденсатора равна: Индуктивное сопротивление частично компенсирует емкостное, полное сопротивление конденсатора уменьшается, что эквивалентно увеличению емкости. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов Влияние паразитной индуктивности l На частоте LC C наступает собственный резонанс конденсатора. Сопротивление конденсатора минимально и равно активному сопротивлению потерь RП. l ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов Влияние паразитной индуктивности На других частотах полное сопротивление конденсатора больше и имеет реактивный характер: l на более низких частотах емкостной, а на более высоких индуктивный ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua LC C
октябрь, 2006 Конденсаторы Частотные свойства конденсаторов L C Влияние паразитной индуктивности C §Паразитная индуктивность конденсатора Lc определяется §конструкцией, §размерами обкладок. §Она слагается § из индуктивности самого конденсатора (рабочего элемента) §и индуктивности внутренних и внешних проводников. §Чем меньше размеры конденсатора и чем короче и толще соединительные проводники и выводы, тем меньше собственная индуктивность. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
Конденсаторы октябрь, 2006 Частотные свойства конденсаторов Влияние паразитной индуктивности LC C Некоторые типы керамических конденсаторов, предназначенные для использования на СВЧ, для уменьшения величины паразитной индуктивности не имеют проволочных выводов, а снабжены металлизированными торцами, при помощи которых они непосредственно впаиваются в схему. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Керамические конденсаторы представляют собой пластинки, диски или трубки из керамики с нанесенными на них электродами из металла. Диэлектрическая прокладка достаточно прочна и является конструктивно механической основой конденсатора. Обкладки наносят методом вжигания серебра в керамику с последующим облуживанием торцевых посеребренных мест легкоплавким припоем для пайки выводов. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Для защиты от влаги эти конденсаторы окрашивают эмалями (рис. а) или герметизируют, покрывая эпоксидными компаундами (окукливают, рис. б) либо заключают в специальный корпус (рис. в). а ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua б в
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Для монтажа в ГИС, микросборки и поверхностного монтажа выпускают бескорпусные незащищенные конденсаторы, выводы которых выполнены в виде посеребренных или луженых контактных площадок Это многослойные конденсаторы. Отдельные электроды (до 100 пластин), разделены диэлектриком (толщиной до 0, 04 мкм) и соединены с внешними выводами с двух сторон. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы Такая конструкция позволяет создавать малогабаритные керамические конденсаторы большой емкости (до 100 мк. Ф). Обкладки наносят методом вжигания серебра в керамику с последующим облуживанием торцевых посеребренных мест легкоплавким припоем для пайки выводов. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Конденсаторы, изготовленные из керамики класса 1 с невысокими значениями диэлектрической проницаемостью ( < 500), характеризуются высокими электрическими параметрами: • Rиз > 5 10 ГОм; • Q 700 800 на частоте 1 МГц; • нормированными значениями ТКЕ; • независимостью емкости от приложенного напряжения и времени. • Их используют в высокочастотных, высокодобротных и высокостабильных цепях. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Из керамики класса 1 наиболее распространены конденсаторы с ТКЕ соответствующим группе NPO (COG). Емкость изменяется в пределах 0 ± 30 • 10 4 во всем диапазоне рабочих температур. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Конденсаторы из низкочастотной керамики (класс 2, > 500) отличаются большой удельной емкостью. • Они обладают худшими электрическими параметрами • Rиз < 1 3 ГОм; • Q = 30 40 на частоте 1 к. Гц; • ТКЕ не нормируется. • Конденсаторы этой группы применяют в качестве разделительных или блокировочных. • Керамические конденсаторы обладают малой паразитной индуктивностью. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Конденсаторы из низкочастотной керамики (класс 2, > 500) отличаются большой удельной емкостью. • Они обладают худшими электрическими параметрами: • Rиз < 1 3 ГОм; • Q = 30 40 на частоте 1 к. Гц; • ТКЕ не нормируется. • Конденсаторы этой группы применяют в качестве разделительных или блокировочных. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • У импортных конденсаторов обозначение температурной зависимости состоит из трех элементов: • Первый элемент – буква (X, Y, Z), обозначающая нижнюю границу температурного диапазона; • Второй элемент – цифра (от 2 до 9) обозначающая верхнюю границу температурного диапазона; • Третий элемент – буква (A, B, C, D, E, F, P, R, S, T, U, V), обозначающая изменение емкости в этом температурном диапазоне. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Например, • X 7 R – в диапазоне температур от 55°C до +125 °C емкость изменяется в пределах ± 15%; • Y 5 V в диапазоне температур от 30°C до +85 °C емкость изменяется в пределах +22, 82 %; ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Керамические конденсаторы • Керамические конденсаторы обладают малой паразитной индуктивностью. • Достоинства керамических конденсаторов: • технологичность, • возможность изготовления конденсаторов с любым (предварительно заданным) ТКЕ, • возможность эксплуатации при относительно высоких температурах, • небольшая стоимость. • Недостаток может наблюдаться явление "мерцания" емкости, т. е. небольшие скачкообразные флуктуации ее величины (тысячные доли пикофарады). ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы • Стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы представляют собой монолитные спеченные блоки из чередующихся слоев пленки соответствующего диэлектрика и металла (алюминиевой фольги для стеклянных, стеклокерамических или пленки серебра для стеклоэмалевых). ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы • • • Они отличаются хорошей влагостойкостью, радиационной стойкостью, имеют небольшие размеры, хорошие электрические характеристики • Q = 500 700; • Rиз = 10 50 ГОм; • С = 2, 2 120000 п. Ф; • Up = 12 1000 В. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы • Применяются в качестве контурных, блокировочных и разделительных конденсаторов. • Промышленность выпускает ряд конденсаторов такого типа: К 21 У 2, К 21 У 3 (теплостойкие до 200 °С); К 21 5 К 21 9; СКМ, К 22 У 1, К 22 5, КС. • Некоторые типы конденсаторов выпускают с выводами и без них (например, К 21 5, К 22 У 1, К 22 5). ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Слюдяные конденсаторы К 31, К 32 • Слюдяные конденсаторы конструктивно представляют собой плоский пакет, в котором пластины конденсаторной слюды чередуются с металлическими обкладками, выполненными из фольги (алюминиевой или свинцовой) или в виде слоя металлизации нанесенного на слюду. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком Слюдяные конденсаторы • Для защиты от воздействия влаги конденсаторы спрессовывают пластмассой (КСО) или герметизируют, покрывая эпоксидными компаундом (К 31 11) или заключают в специальный корпус (СГМ). ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком • К этому виду конденсаторов относятся • • • бумажные, металлобумажные, пленочные, металлопленочные и лакопленочные конденсаторы. • Диэлектриком в них служит • конденсаторная бумага, • синтетические пленки из органических полярных и неполярных диэлектриков. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком Диэлектрические материалы в виде тонких длинных лент сматываются в рулоны вместе с обкладками. Это позволяет получить при небольшом значении диэлектрической проницаемости материалов ( = 3 6) большую удельную емкость ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком Обкладки изготавливают из алюминиевой или медной фольги. Недостати: • возможно образование воздушных включений, что ухудшает электрические характеристики конденсаторов; • большая собственная индуктивность. Для ее уменьшения применяют различные способы соединения обкладок с внешними выводами. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком • Для повышения удельной емкости непосредственно на диэлектрик наносят слой металла толщиной меньше микрометра: • В металлобумажных на лакированную конденсаторную бумагу; • В металлопленочных на синтетическую пленку. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком Для защиты конденсатора от влияния внешней среды его помещают в корпус из металла, керамики или покрывают эпоксидным компаундом. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком По электрическим характеристикам бумажные и металлобумажные конденсаторы значительно уступают слюдяным и керамическим: • имеют большие потери (tg 0, 015), которые быстро растут с частотой, • более низкое сопротивление изоляции (Rиз = 2 5 ГОм), • емкость изменяется в рабочем диапазоне температур ( 60 +70) от 15%. до +10%. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком • Бумажные и металлобумажные конденсаторы характеризуются • емкостью от 0, 0047 до 100 мк. Ф • и рабочим напряжением от 35 до 1500 В (50 к. В). • Они предназначены для работы при постоянном напряжении или при переменном напряжении низкой частоты в качестве фильтровых, разделительных, помехоподавляющих и др. • В связи с сильной абсорбцией нежелательно их применять в цепях, где постоянно происходят быстротекущие процессы заряда и разряда. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком • Пленочные и металлопленочные конденсаторы из неполярных диэлектриков (фторопласта и полистирола) характеризуются • малыми потерями (tg = 0, 0005), • большим сопротивлением изоляции (Rиз 105 ГОм), • большой постоянной времени ( C = 104 106 МОм. мк. Ф), • низкой абсорбцией, • могут быть изготовлены с высокой точностью • рабочее напряжение до 200 В. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком Их применяют • в цепях с большой постоянной времени, • в цепях точной выдержки времени, в электроизмерительных и счетно решающих устройствах, • электрических дозиметрах и • на значительно более высоких частотах чем бумажные конденсаторы, • в высоковольтных импульсных цепях. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком Для уменьшения габаритов конденсаторов применяют пленки из полярного диэлектрика полиэтилентерефталата (лавсана, = 3, 3). Эти конденсаторы характеризуются относительно большими потерями сравнимыми с потерями в бумажных конденсаторах и применяются в тех цепях, что и бумажные при повышенных требованиях к сопротивлению изоляции (Rиз = 75 ГОм) и абсорбции. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком Лакопленочные конденсаторы изготавливают путем нанесения тонких диэлектрических пленок (толщиной около 2, 5 мкм) на предварительно металлизированную подложку из конденсаторной бумаги или синтетической пленки и металлизации поверхности тонкого диэлектрика. Лакопленочные конденсаторы применяют в тех же случаях, что и бумажные при небольших рабочих напряжениях (до 100 В). ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком Металлопленочные поликарбонатные конденсаторы изготавливают из слабополярного диэлектрика ( = 2, 8 3. 8; tg = 0, 001). По своим электрическим свойствам занимают промежуточное положение между конденсаторами из неполярных и полярных диэлектриков. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком • Металлопленочные поликарбонатные конденсаторы характеризуются • емкостью от 0, 1 до 22 мк. Ф; • допустимым отклонением емкости от 0, 1 до 20%; • высокой температурной стабильностью ТКЕ = (0, 3 1, 3). 10 4 1/°C; • малыми потерями tg = 0, 0025; • высоким сопротивлением изоляции (Rиз > 10 30 ГОм); • большой постоянной времени (до 10000 Мом · мк. Ф), • небольшой абсорбцией. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + Оксидные конденсаторы в качестве диэлектрика содержат тонкий оксидный слой на металле, являющимся одной из обкладок (анодом). Диэлектрик Al 2 O 3 Al Анод + ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua Al Катод Электролит и бумага
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы • + Вторая обкладка (катод) – • электролит (в электролитических конденсаторах), • слой полупроводника (в полупроводниковых) • слой металла (в металлических). • Вторая обкладка наносится непосредственно на оксидный слой. • Аноды фольговых оксидных конденсаторов изготавливают из алюминиевой, танталовой и ниобиевой фольги. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + Пленки окислов этих металлов обладают • очень малой толщиной (0, 04 1 мкм), • хорошей адгезией к металлу, • высокой диэлектрической проницаемостью. • оксидных пленок: • алюминия 10; • тантала 27; • ниобия 42. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + • Структура металл оксид электролит обладает униполярной проводимостью. • Оксидные конденсаторы полярны и могут работать в цепях постоянного или пульсирующего напряжения лишь при положительном напряжении на аноде. • Изготавливают также неполярные оксидные конденсаторы, в которых обе обкладки содержат оксидный слой. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + Конденсаторы электролитические алюминиевые + + ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + Конденсаторы электролитические алюминиевые Недостатки алюминиевых конденсаторов: электролитических • пониженной надежностью, • низкой точностью (± 10 ± 30%) и стабильностью (от 60% при минимальной рабочей температуре до +45% при максимальной), • большими потерями (tg = 0, 15 0, 3); • низким сопротивлением изоляции, которое характеризуется токами утечки (в зависимости от величины емкости и рабочего напряжения токи утечки изменяются от единиц до сотен микроампер); • чувствительностью к перенапряжениям и температуре. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы Конденсаторы электролитические алюминиевые Ø При понижении температуры емкость уменьшается и потери увеличиваются; Ø При повышении температуры емкость и токи утечки возрастают. Ø Уменьшение емкости и увеличения потерь происходит также при длительной эксплуатации и хранении. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua +
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + Ø Танталовые электролитические конденсаторы по сравнению с алюминиевыми имеют меньшие размеры и улучшенные электриче ские характеристики: Øменьшие потери и ток утечки, Øбольше сопротивление изоляции, Øмогут работать при значительно более высоких частотах (до нескольких килогерц). ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Оксидные конденсаторы + Ø Танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы характеризуются Øстабильностью емкости и потерь при понижении температуры, Øпостоянством ТКЕ в диапазоне рабочих температур, Øдиапазоном рабочих частот до сотен килогерц. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + Ø Ниобиевые оксидно-полупроводниковые конденсаторы обладают аналогичными параметрами при меньших размерах и несколько большей величине tg. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Конденсаторы Оксидные конденсаторы + Ø Высокочастотные оксидные конденсаторы дополнительно характеризуются величиной полного сопротивления (эквиалентного последовательного сопротивления, ESR) измеренного на частоте 100 к. Гц. Ø ESR в зависимости от емкости, рабочего напряжения и типа конденсатора может принимать значение от 0, 25 до 60 0 м ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Оксидные конденсаторы + Оксидно-полупроводниковые танталовые SMD конденсаторы зарубежные фирмы выпускают пяти типоразмеров (табл. 2. 2). Таблица 2. 2— Геометрические размеры танталовых конденсаторов для поверхностного монтажа. Обозначени Типоразмер е корпуса (метрический ) A 3216 B 3528 C 6032 D 7343 ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, E 7343 тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua Длина L, мм Ширина W, мм Высота Н, мм 3, 2 3, 5 6, 0 7, 3 1, 6 2, 8 3, 2 4, 3 1, 6 1, 9 2, 5 2, 9 4, 1
октябрь, 2006 Оксидные конденсаторы + Оксидно-полупроводниковые танталовые SMD конденсаторы характеризуются • номинальной емкостью от 0, 1 до 1000 мк. Ф; • допустимым отклонением от номинала 10%; • 20%; рабочим напряжением от 4, 0 до 50 В. Танталовый оксидно полупроводниковый конденсатор для поверхностного монтажа. W L H ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
октябрь, 2006 Контрольные вопросы 1. Как классифицируют конденсаторы? Какова система их обозначения? 2. Приведите электрическую схему замещения конденсатора и охарактеризуйте факторы, влияющие на его частотные свойства. 3. Охарактеризуйте параметры, области применения в радио электронике керамических и слюдяных конденсаторов. 4. Приведите сравнительную характеристику и области применения бумажных и пленочных конденсаторов. 5. Охарактеризуйте особенности параметров и эксплуатации оксидных конденсаторов. Приведите сравнительную характеристику. 6. Какие типы конденсаторов предназначены для использования в микроэлектронной аппаратуре? ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Рычина Т. А. , Зелинский А. В. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы. – М. : Радио и связь. 1989 – 353 с. 2. Волгов В. А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. – М. : Наука, 1977. – 656 с. 3. Резисторы. Справочник. В. В. Дубровский и др. Под ред. Д. И. Четверткова и А. П. Терехова. 2 изд. – М. Радио и связь 1991. – 528 с. 4. Савельев О. Ю. Конденсаторы. Конструкции и устройство. – М. : Энергоатомиздат. 1983. – 416 с. 5. Свитенко В. Н. Электрорадиоэлементы. Пособие по курсовому проектированию. – М. : Высшая школа, 1987, 207 с. 6. Аксенов А. И. , Нефедов А. В. Резисторы, конденсаторы, провода, припой флюса. Справочное пособие. Серия «Ремонт» , вып. 39. «Салон Р» , 2000. 7. Садченков П. А. Маркировка радиодеталей. Справочное пособие: Москва: Салон Р, 2001. 8. Полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы и технология их производства: Учебник / Ю. Е. Гордиенко, А. Н. Гуржий, А. В. Бородин, С. С. Бурдукова. – Харьков: „Компания СМИТ”, 2004. 620 с. ХНУРЭ, факультет ЭТ, кафедра МЭПУ, 1. тел. 702 -13 -62, e-mail: vpk@kture. kharkov. ua
Скачать презентацию октябрь 2006 ПАССИВНЫЕ ДИСКРЕТНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ Конденсаторы
Л 3 Конденсаторы.ppt