Емкость конденсаторов и время заряда: как это влияет на работу схем
Конденсатор — это пассивный элемент, который способен накапливать и отдавать заряд. Он широко используется в электрике и электронике. Заряд конденсатора напрямую зависит от емкости (основного его параметра) и напряжения, приложенного к его выводам. Поэтому значимым является максимально допустимое напряжение, превышение которого может привести к электрическому пробою и повреждению устройства. Время заряда конденсатора, кроме указанных параметров, зависит также от сопротивления цепи.
Свойства и применение конденсаторов
Свойство накапливать заряд с последующей разрядкой лежит в основе многих схем:
- генераторов;
- фильтров;
- времязадающих каскадов автоматики;
- аналоговых и цифровых преобразователей.
Так как емкость конденсатора зависит от заряда, то электролитические конденсаторы часто используют в качестве фильтров электропитания. Они способны эффективно компенсировать временные провалы напряжения, которые неизбежно возникают после выпрямления переменного или импульсного тока диодами. Зависимость времени заряда конденсатора от емкости используется в
- резонансных;
- ролосовых;
- отделяющих переменную составляющую от постоянного напряжения.
Устройство и разновидности конденсаторов
Конденсатор состоит из токопроводящих пластин, называемых обкладками, между которыми расположен диэлектрик. К обкладкам подключены электрические выводы, которые являются электродами прибора. При подаче на них напряжения, протекает импульс тока, величина которого зависит от емкости и сопротивления полной цепи.
Емкость конденсатора:
- прямо пропорциональна площади обкладок;
- увеличивается при уменьшении расстояния между обкладками;
- зависит от типа диэлектрических свойств изолятора, расположенного между обкладками.
Уменьшение расстояния между обкладками ограничивается напряжением, которое может осуществить пробой диэлектрика. Для конденсаторов, рассчитанных на сотни и тысячи вольт, это расстояние намного больше, чем у низковольтных аналогов. В качестве диэлектриков используют бумагу, полиэтилен или даже воздух. Они способны восстанавливаться после электрического пробоя, без повреждения качества и утраты емкости.
Для увеличения соотношения емкость/габариты используют электролитические конденсаторы, которые требуют соблюдения полярности их подключения в электрической цепи. Различают такие типы:
- алюминиевые — отличаются низкой ценой, но имеют сравнительно больший ток утечки.
- танталовые и ниобиевые — более дорогостоящие, эквивалентное последовательное сопротивление с ростом частоты (до определенного значения) не увеличивается.
Недостатком последних является малая электрическая прочность. Танталовые и ниобиевые электролитические конденсаторы выпускаются с максимальным напряжением 2,5…35 В.
У полупроводниковых конденсаторов действующее значение емкости зависит от приложенного напряжения. Они используются в высокочастотных генераторах и фильтрах для управления их характеристиками изменением потенциала.
Конденсаторы широко используются во многих видах электротехники и электроники. Компания
