Un article librement traduit de Wikipédia, l'encyclopédie libre

Les condensateurs sont souvent classés selon le matériau utilisé comme diélectrique, les diélectriques divisés en deux grandes catégories: les isolants, et les oxydes métalliques déposés sur des films. ( condensateurs appelés condensateurs électrolytiques ).

Structure d'un condensateur de film de montage en surface (SMT).

Les condensateurs ont de minces plaques conductrices (généralement en métal), séparés par une couche de diélectrique , puis empilés ou enroulés pour former un ensemble compact.

De nombreux types de condensateurs sont disponibles dans le commerce, avec une capacité allant du picofarad  à plus d'un farad, et la tension nominales jusqu'à plusieurs centaines de kilovolts. . D'une manière générale, plus la capacité et la tension nominale est élevée, plus la taille physique du condensateur et plus le coût est important. La  valeur de la tolérance de la capacité des condensateurs discrets est généralement exprimée en pourcentage de la valeur nominale; ils vont de ± 50% ou -20% / +100% pour certains types d'électrolyse à moins de 1% de composants de précision.

Un autre facteur de mérite pour condensateurs est la stabilité par rapport au temps et à la température, parfois appelé dérive . Les condensateurs variables sont généralement moins stables que les fixes.

Les électrodes doivent avoir un bord arrondi pour éviter l'émission d'électrons de champ . L'air a une tension de claquage faible, de sorte que tout l'air à l'intérieur d'un condensateur - en particulier au bord de la plaque - permettra de réduire la tension nominale.Les condensateurs à haute tension ont besoin de grandes connexions  terminales, lisses et rondes pour éviter une décharge corona .

• Entrefer : Les entrefers des  condensateurs ont une faible perte diélectrique, ils sont utilisés  pour les antennes HF de résonance peut être faite de cette manière.
• Céramique : les principales différences entre les types de céramiques diélectriques sont le coefficient de température de capacité, et la perte diélectrique. Les diélectriques COG et NP0 (négatif-positif différent de zéro, c'est-à ± 0) présentent les plus faibles pertes, et sont utilisés dans les filtres, en tant qu'éléments de synchronisation, et pour l'équilibrage des oscillateurs à quartz .Les condensateurs céramiques ont tendance à avoir une faible inductance en raison de leur petite taille. NP0 se réfère à la forme du graphique de la température du condensateur de coefficient (combien les changements de capacité avec la température). NP0 signifie que la courbe est plate et le dispositif n'est pas affectée par les changements de température.
  • C0G ou NP0 : typiquement 1 pF à 100 nF, 5%. Haute tolérance et la performance bonne température. Plus grand et plus cher.
  • X7R : typiquement 100 pF à 22 pF, 10%. Bon pour les applications de couplage non-critiques, Sous réserve de microphonie . Température jusqu'à 125 ° C.
  • X8R : typiquement 100 pF à 10 pF, 25-100 V, 5-10%. Bon pour hautes températures jusqu'à 150 ° C.
  • Z5U ou 2E6 : typiquement de 1 nF à 10 uF 20%. Bon pour un pontage, applications de couplage. Prix bas et de petite taille. Sous réserve de microphonie .
  • Puce en céramique : 1% précise, les valeurs allant jusqu'à environ 1 pF, typiquement à base de zirconate-titanate de plomb (PZT) ferroélectriques céramique
  • Tortillons: ces condensateurs sont réalisées en tordant ensemble 2 morceaux de fil isolé. Les valeurs se situent généralement entre 3 pF à 15 pF. Généralement utilisé dans les circuits VHF
  • Ajustables: ces condensateurs ont une ou plusieurs plaques tournantes, qui sont mis en rotation pour changer la capacitance, séparée de la plaque fixe (s) par un milieu diélectrique, qui peut être de l'air. Ils sont similaires à bien des égards à des condensateurs variables, mais sont beaucoup plus petits et généralement conçus pour le réglage de tournevis rarement changé lors de l'étalonnage ou de configuration. En variante la capacité peut être modifiée en modifiant la distance entre les plaques de compression:
  • . Typiquement les valeurs vont de 5 à 60 pF.
  • Verre : utilisé pour former extrêmement stables, fiables condensateurs.
  • Papier : communs dans les équipements radio antique, diélectrique du papier et de couches de papier d'aluminium roulé dans un cylindre et scellé avec de la cire ou du goudron. Des valeurs faibles jusqu'à un uF, La tension de fonctionnement pouvant atteindre plusieurs centaines de volts, imprégné d'huile synthétique  à 5 kV utilisée pour le démarrage du moteur et les alimentations haute tension, et jusqu'à 25 kV pour les grands types. Polycarbonate : bon pour les filtres, le coefficient de basse température, bon vieillissement, coûteux.
  • Polyester , ( PET film ): (d'environ 1 nF à 10 pF) condensateurs de signal, des intégrateurs.
  • Polystyrène : (habituellement dans la gamme picofarad) condensateurs de signaux stables.
  • Polypropylène : faibles pertes, haute tension, résistant à la dégradation de signal, les condensateurs.
  • PTFE ou Teflon : plus performant et plus coûteux que d'autres diélectriques plastiques.
  • Argent mica : Rapides et stables pour le HF et VHF circuits RF faible, mais cher.
  • Condensateurs électrolytiques utilisent un électrolyte humide dans une enceinte étanche, et ont une plus grande capacité par unité de volume que les autres, ce qui les rend utiles dans les courants relativement élevé et basse fréquence électriques des circuits , par exemple dans les filtres d'alimentation électrique ou les condensateurs de couplage dans les amplificateurs audio.
  • Polymère (OS-CON, OC-CON) condensateurs sont essentiellement électrolytique en fonctionnement, mais utiliser un polymère solide conducteur (ou polymérisée semi-conducteurs organiques) comme électrolyte et offrent une durée de vie supérieure  et un  ESR bien plus bas. ils ont un coût plus élevé que la norme des condensateurs électrolytiques.
  • Condensateurs à double couche , aussi connu comme super-condensateurs ou super-condensateurs, ont une capacité extrêmement élevée avec une faible tension de fonctionnement, avec des applications de stockage de charge semblables à ceux des batteries rechargeables , par exemple dans les véhicules électriques.
  • Carte de circuit imprimé : des zones conductrices métalliques dans les différentes couches de carton d'une couche à plusieurs circuits imprimés peut agir comme un condensateur hautement stable. Il est de pratique courante dans l'industrie pour remplir les zones non utilisées d'une couche de PCB avec le conducteur de terre et une autre couche avec le conducteur de puissance, formant un grand condensateur réparti entre les couches.
  • Dans les circuits intégrés , les petits condensateurs peuvent être formées par des schémas appropriés de métallisation sur un substrat isolant.
  • Vide : Les condensateurs variables à vide sont généralement coûteux, logé dans un verre ou corps en céramique, généralement tension nominale de 5-30 kV. Généralement utilisé dans les grande puissance RF des émetteurs parce que le diélectrique n'a pratiquement aucune perte et d'auto-guérison. Il peuvent être fixes ou réglables.
  •  

Exemple de types de condensateurs

A 12 pF, 20 kV condensateur fixe diélectrique sous vide

Deux 8 uF, 525 condensateurs électrolytiques en papier sur une radio des années 1930.:

Condensateur rendement volumétrique augmenté de 1970 à 2005 

En électronique, le rendement volumétrique C’est mesurer la performance d'une fonction électronique par unité de volume, généralement dans un aussi petit espace possible. Cela est souhaitable car les conceptions avancées ont besoin de fonctionnalités croissants en paquets plus petits, par exemple, en maximisant l'énergie stockée dans une batterie alimentant un téléphone portable. Outre le stockage de l'énergie dans les batteries, la notion d'efficacité volumétrique apparaît dans la conception et l'application des condensateurs , où le «produit CV» est une figure de mérite calculée en multipliant la capacité (C) par la tension nominale maximale (V), divisé par le volume.

Dans la période de 1970 à 2005, les rendements volumétriques des condensateur se sont considérablement améliorées. Certains types de condensateurs se ont améliorés beaucoup plus rapidement que d'autres, ce qui permet leur utilisation dans des applications nouvelles et sur des marchés auparavant dominés par d'autres conceptions.

Les condensateurs ajustables peuvent avoir leur capacité intentionnellement et à plusieurs reprises changées  au cours de la durée de vie de l'appareil. Ils comprennent des condensateurs qui utilisent une construction mécanique pour modifier la distance entre les plaques, ou le montant de plaque de surface qui chevauche, et les diodes à capacité variable qui changent leur capacité en fonction de la tension de polarisation inverse appliquée.

La capacité variable est également utilisée dans les capteurs pour les grandeurs physiques, y compris les microphones , capteurs de pression et hygro.

Tension de claquage

Article principal: Tension de claquage

La tension de claquage du diélectrique limite la densité de puissance de condensateurs. Pour un diélectrique particulier, la tension de claquage est proportionnelle à l'épaisseur du diélectrique.

Si le fabricant fait un nouveau condensateur avec le diélectrique de condensateur avec la moitié de l'épaisseur du diélectrique, le condensateur a une tension de claquage moitié que le condensateur ancien.

Parce que les plaques sont plus rapprochés, le fabricant peut mettre deux fois la surface à plaques parallèles à l'intérieur du nouveau condensateur et encore l'adapter dans le même volume (taille du condensateur) que le condensateur d'origine.Depuis la capacité d'un condensateur à plaques parallèles est donnée par:

ce nouveau condensateur a 4 fois la capacité du condensateur en tant que vieux.

Puisque l'énergie stockée dans un condensateur est donnée par:

ce nouveau condensateur a la même densité maximale d'énergie que le condensateur d'origine.

La densité d'énergie ne dépend que du diélectrique. Faire quelques couches épaisses de diélectrique (qui peut supporter une tension élevée, mais se traduit par une faible capacité), ou de faire de nombreuses couches très minces de diélectrique (qui se traduit par une tension de claquage faible, mais une capacité plus élevée) n'a pas d'effet sur la densité d'énergie.

Q facteur de dissipation et tan-delta

Condensateurs ont Q (qualité) facteur (et l'inverse, le facteur de dissipation , D ou tan-delta ) qui concerne la capacité à une certaine fréquence à des pertes combinées dues à une fuite de diélectrique et une résistance série interne (également connu sous le nom ESR ) du facteur de dissipation (pertes diélectrique).  Les condensateurs. aluminium électrolytiques ont généralement de faibles facteurs Q.

Résistance série équivalente (ESR)

Résistance équivalente série est une résistance qui est utilisée pour décrire les parties résistives de l'impédance de certains composants électroniques. Le traitement théorique de dispositifs tels que des condensateurs et des inductances tendance à penser qu'ils sont des dispositifs parfaits, etqui contribuent uniquement à la capacité ou l'inductance dans le circuit. Cependant, tous les dispositifs physiques sont constituées de matériaux ayant une résistance électrique différente de zéro, ce qui signifie que toutes les composantes du monde réel contiennent une certaine résistance, en plus de leurs autres propriétés. Un condensateur à faible ESR a typiquement une ESR de 0,01 Ω. Les valeurs faibles sont préférés pour applications à courant élevé impulsions,. Les condensateurs à faible ESR ont la capacité de fournir des courants énormes en court-circuit, ce qui peut être dangereux.

L’ESR prend en compte la connexion interne et résistances de plaque et d'autres facteurs. Un moyen facile de faire face à ces résistances inhérentes à l'analyse des circuits consiste à exprimer chaque condensateur réel comme une combinaison d'un composant idéal et une petite résistance en série, la résistance ayant une valeur égale à la résistance de l'appareil physique.

Les condensateurs électrolytiques ont tendance à avoir une ESR beaucoup plus grande que les autres types; L’ESR peut augmenter avec le temps et la température, cela est généralement suffisant pour provoquer un dysfonctionnement du circuit et endommager les composants.

Tension maximale et le courant

Une propriété importante des condensateurs est la tension maximale d'utilisation (potentiel, mesurée en volts) et la quantité d'énergie perdue dans le diélectrique. Pour les condensateurs de forte puissance ou à haute vitesse, le taux d'ondulation maximum de courant, courant de crête, courant de défaut, et l'inversion de tension pour cent sont d'autres considérations. Typiquement la tension est de 66% de la tension nominale. Une tension plus élevée, généralement de réduire la durée de vie en fonction du fabricant. Le temps d'une tension à décharger est de 6 constantes de temps.

Influence de la température

le coefficient de température (variation de la capacité avec la température) est généralement cité en parties par million (ppm) par degré Celsius.

Vieillissement

Les condensateurs électrolytiques en stockage pendant de nombreuses années peuvent perdre les couches d'oxyde de métal de films qui composent le diélectrique de condensateur; application de la tension d'exploitation complet après une longue période d'inactivité peut endommager les condensateurs. Cire à revêtement condensateurs à diélectrique en papier peut absorber l'humidité après un stockage prolongé. La remise en état du matériel de collection nécessite souvent le remplacement des condensateurs anciens,

L’absorption diélectrique (eau d'infiltration)

Article détaillé: absorption diélectrique

Certains types de diélectriques, quand ils ont été maintenir une tension pendant une longue période, maintenir une "mémoire" de cette tension: après avoir été déchargée et laissée sans tension appliquée, une tension sera progressivement mis en place qui est une fraction de la tension d'origine. Pour certains diélectriques 10% ou plus de la tension d'origine peuvent réapparaître. Ce phénomène de stockage de charge indésirable est appelé absorption diélectrique ou eau d'infiltration Certains diélectriques ont une absorption diélectrique très faible, par exemple, le polystyrène, le polypropylène, NPO céramique et téflon. D'autres, en particulier ceux utilisés dans électrolytique et supercapacités , ont tendance à avoir une forte absorption.

Tension non-linéarités

Des condensateurs peuvent également modifier la capacité avec la tension appliquée. Cet effet est plus fréquent en haute k céramique et des condensateurs à haute tension. Il s'agit d'une petite source de non-linéarité à faible distorsion et d'autres filtres analogiques applications.

fuite

La résistance entre les bornes d'un condensateur n'est jamais véritablement infini, conduisant à un certain niveau de courant continu «fuite», ce qui limite finalement comment condensateurs longues peuvent stocker une charge. Des condenxateurs à faibles fuites diélectriques ont été mis au point

Les valeurs standard

Avant 1960 les valeurs des composants électroniques n'étaient pas standardisés. Les valeurs les plus courantes, mais pas le seul, pour les condensateurs étaient de 1,0, 1,5, 2,0, 3,0, 5,0, 6,0, et 8,0 comme nombre de base multiplié par une puissance positive ou négative de dix ans. Les valeurs dans la gamme nanofarad et au-dessus ont été énoncés en microfarads (souvent incorrectement abrégée en mF ou mfd ); valeurs inférieures ont été énoncés dans la micro-microfarads ( μμF , picofarads appelle maintenant, pF).

Dans les années 1960 un ensemble a été mis en place. Selon le nombre de valeurs par décennie, on les appelait l'E3, E6, E12, etc série

Dans les condensateurs de nombreuses applications ne doivent pas être spécifié pour serré la tolérance (ils ont souvent besoin seulement de dépasser une certaine valeur), ce qui est particulièrement vrai pour les condensateurs électrolytiques, qui sont souvent utilisés pour le filtrage. Par conséquent condensateurs, des électrolytiques en particulier, ont souvent une tolérance de ± 20% et doivent être disponibles que dans E6 (ou E3) des valeurs de la série.

D'autres types de condensateurs en céramique, par exemple, peuvent être fabriqués à des tolérances plus serrées et sont disponibles en E12 (par exemple, 47 pF, 56 pF, 68 pF).

Depuis la création de l' IS en 1960, la gamme des préfixes utilisés pour spécifier les valeurs de condensateurs a été élargi pour inclure tout de pico- à -kilo , qui est la gamme de condensateurs disponibles dans le commerce. Dans certaines régions, toutefois, certains préfixes peuvent être moins fréquents que d'autres, notamment en Amérique du Nord, l'utilisation de millifarad et nanofarad est rare.

]marquages de condensateurs

Les condensateurs, comme la plupart des autres appareils électroniques, ont des marques dans leur corps pour indiquer leurs caractéristiques électriques, en particulier la capacité , la tolérance, la tension et la polarité de travail (le cas échéant). Pour la plupart des types de condensateurs, les échelles numériques sont utilisés, alors que certains types de condensateurs, surtout les plus âgés, on utilise un codage couleur.

marquages numériques

Des condensateurs qui sont assez grands (par exemple des condensateurs électrolytiques) la capacité et la tension de travail sont imprimés sur le corps sans codage. Parfois, les marques comprennent également la température maximale de travail, le nom du fabricant et d'autres informations.

Les petits condensateurs utiliser une notation abrégée, pour afficher toutes les informations pertinentes dans l'espace limité. Le format le plus couramment utilisé est le suivant: XYZ J / K / M VOLTS V, où XYZ représente la capacité (exprimée en XY × 10 ^Z pF), les lettres J, K ou M indiquent la tolérance (± 5%, ± 10% et ± 20% respectivement) et VOLTS V représente la tension de travail.

Les condensateurs polarisés, pour lequel une électrode doit toujours être positive par rapport à l'autre, ont les polarités marquées en clair, généralement une bande ou d'un signe "-" sur le côté de l'électrode négative. En outre, le conducteur négatif est généralement plus court.

Exemples :

Un condensateur électrolytique peut être marqué avec les informations suivantes: 47UF 160V 105 ° C

Condensateur avec le texte qui suit sur son corps: 330V 105K a une capacité de 10 × 10 ⁵ pF = 1 uF (± 10%) avec une tension de service de 330 V.

Condensateur avec le texte suivant: 473m 100V a une capacité de 47 × 10 ³ pF = 47 nF (± 20%) avec une tension de service de 100 V.

codage couleur

Des condensateurs peuvent être marqués avec 3 ou plus des bandes de couleur ou de points. 3-couleur de codage code pour chiffre le plus significatif, le deuxième chiffre le plus significatif, et le multiplicateur. Bandes supplémentaires ont des significations qui peuvent varier d'un type à un autre. Faible tolérance des condensateurs peut commencer avec les 3 premiers (au lieu de 2) chiffres de la valeur. Il est généralement, mais pas toujours possible de travailler sur ce schéma est utilisé par les couleurs particulières utilisées. Condensateurs cylindriques marqués avec des bandes peuvent ressembler à des résistances .

* Ou ± 0,5 pF, selon le plus élevé.