Основные разновидности конденсаторов

В РЭА применяют большое количество различных типов конденсаторов посто­янной емкости. Рассмотрим их основные особенности.

Керамические конденсаторы. Эти конденсаторы широко применяют в высокочас­тотных цепях. Основой конструкции керамического конденсатора является заго­товка из керамики, на две стороны которой нанесены металлические обкладки. Конструкция может быть секционированной, трубчатой или дисковой. Эти конденсаторы нетрудоемки в изготовлении и дешевы. Для изготовления конден­саторов применяют керамику с различными значениями диэлектрической про­ницаемости (е > 8) и температурного коэффициента, который может быть как по­ложительным, так и отрицательным. Численные значения ТКЕ лежат в пределах от -2200-Ю"⁶ до +100-10"⁶1/°С. Применяя параллельное включение конденсато­ров с разными знаками ТКЕ, можно получить достаточно высокую стабильность результирующей емкости.

Промышленность продолжает выпускать несколько разновидностей ранее разра­ботанных керамических конденсаторов:

□ КЛГ — керамические литые герметизированные;

□ КЛС — керамические литые секционированные;

□ КМ — керамические малогабаритные пакетные;

□ КТ — керамические трубчатые;

□ КТП — керамические трубчатые проходные;

□ КО — керамические опорные;

□ КДУ — керамические дисковые;

□ КДО — керамические дисковые опорные.

Новые разработки керамических конденсаторов обозначают К10, они предназна­чены для использования в качестве компонентов микросхем и микросборок. Кон­денсаторы типа К15 могут работать при напряжениях более 1600 В.

Стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы. Эти конденса­торы, как и керамические, относят к категории высокочастотных. Они состоят из тонких слоев диэлектрика, на которые нанесены тонкие металлические пленки. Для придания конструкции монолитности такой набор спекают при высокой температуре. Эти конденсаторы обладают высокой теплостойкостью и могут работать при температуре до 300 °С. Существуют три разновидности таких конденсаторов:

□ К21 — стеклянные;

□ K22 — стеклокерамические;

□ К23 — стеклоэмалевые.

Стеклокерамика имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, чем стек­ло. Стеклоэмаль обладает более высокой электрической прочностью.

Слюдяные конденсаторы. Эти конденсаторы имеют пакетную конструкцию, в ко­торой в качестве диэлектрика используют слюдяные пластинки толщиной от 0,02 до 0,06 мм, диэлектрическая проницаемость которых έ = 6, а тангенс угла потерь tg δ = 10^-4. В соответствии с принятой в настоящее время маркировкой их обозна­чают К31. В РЭА применяют также ранее разработанные конденсаторы КСО — конденсаторы слюдяные опрессованные. Емкость этих конденсаторов лежит в пре­делах от 51 пФ до 0,01 мкФ. Слюдяные конденсаторы применяют в высокочас­тотных цепях.

Бумажные конденсаторы. В этих конденсаторах в качестве диэлектрика приме­няют конденсаторную бумагу толщиной от 6 до 10 мкм с невысокой диэлектри­ческой проницаемостью (έ =2...3), поэтому габариты этих конденсаторов большие. Обычно бумажные конденсаторы изготавливают из двух длинных, свернутых в рулон лент фольги, изолированных конденсаторной бумагой, то есть конден­саторы имеют рулонную конструкцию. Из-за больших диэлектрических потерь и большого значения собственной индуктивности эти конденсаторы нельзя при­менять на высоких частотах. В соответствии с принятой маркировкой эти кон­денсаторы обозначают К40 или К41.

Разновидностью бумажных конденсаторов являются металлобумажные (типа К42), у которых в качестве обкладок вместо фольги используют тонкую металлическую пленку, нанесенную на конденсаторную бумагу, благодаря чему уменьшаются габариты конденсатора.

Электролитические конденсаторы. В этих конденсаторах в качестве диэлектрика используют тонкую оксидную пленку, нанесенную на поверхность металлического электрода, называемого анодом. Второй обкладкой конденсатора является электролит. В качестве электролита используют концентрированные растворы кислот и щелочей. По конструктивным признакам эти конденсаторы делят на четыре типа: жидкостные, сухие, оксидно-полупроводниковые и оксидно-металлические.

В жидкостных конденсаторах анод, выполненный в виде стержня, на поверхности которого создана оксидная пленка, погружен в жидкий электролит, находящийся в алюминиевом цилиндре. Для увеличения емкости анод делают объемно-порис­тым путем прессования порошка металла и спекания его при высокой температуре.

В сухих конденсаторах применяют вязкий электролит. В этом случае конденса­тор изготавливают из двух лент фольги (оксидированной и неоксидированной), между которыми размещается прокладка из бумаги или ткани, пропитанной элек­тролитом. Фольга сворачивается в рулон и помещается в кожух. Выводы делают от оксидированной (анод) и неоксидированной (катод) фольги.

В оксидно-полупроводниковых конденсаторах в качестве катода используют ди­оксид марганца. В оксидно-металлических конденсаторах функции катода выпол­няет металлическая пленка оксидного слоя.

Особенностью электролитических конденсаторов является их униполярность, то есть они могут работать при подведении к аноду положительного потенциала, а ккатоду — отрицательного. Поэтому их применяют в цепях пульсирующего на­пряжения, полярность которого не изменяется, например, в фильтрах питания.

Электролитические конденсаторы обладают очень большой емкостью (до тыся­чи микрофарад) при сравнительно небольших габаритах. Но они не могут рабо­тать в высокочастотных цепях, так как из-за большого сопротивления электроли­та tg δ достигает значения 1,0.

Поскольку при низких температурах электролит замерзает, то в качестве пара­метра электролитических конденсаторов указывают минимальную температуру, при которой допустима работа конденсатора. По допустимому значению отрица­тельной температуры электролитические конденсаторы делят на четыре группы;

□ Н (неморозостойкие, T_min = -10 °С);

□ М (морозостойкие, T_min = -40 °С);

□ ПМ (с повышенной морозостойкостью, T_miu = -50 °С);

□ ОМ (особо морозостойкие, T_min - -60 °С).

При понижении температуры емкость конденсатора уменьшается, а при повыше­нии температуры — возрастает,

Пленочные конденсаторы. В этих конденсаторах в качестве диэлектрика ис­пользуют синтетические высокомолекулярные тонкие пленки. Современная тех­нология позволяет получить пленки, наименьшая толщина которых составляет 2 мкм, механическая прочность 1000 кг/см, а электрическая прочность достигает 300 кВ/мм. Такие свойства пленок позволяют создавать конденсаторы очень ма­лых габаритов. Конструктивно они аналогичны бумажным конденсаторам и отно­сятся к 7-й группе.

Конденсаторы типа К71 в качестве диэлектрика имеют полистирол. В конденса­торах типа К72 применен фторопласт, в конденсаторах К73 — полиэтилентерефталат. В конденсаторах К75 применено комбинированное сочетание полярных и неполярных пленок, что повышает их температурную стабильность. В конденсаторах К76 в качестве диэлектрика применена тонкая лаковая пленка толщиной около 3 мкм, что существенно повышает их удельную емкость. Высокими значени­ями удельной емкости и температурной стабильности обладают конденсаторы К77, в которых в качестве диэлектрика применен поликарбонат.

В качестве обкладок в пленочных конденсаторах используют либо алюминиевую фольгу, либо напыленные на диэлектрическую пленку тонкие слои алюминия или цинка. Корпус таких конденсаторов может быть как металлическим, так и пласт­массовым и иметь цилиндрическую или прямоугольную форму,

Вариконды. Это конденсаторы, емкость которых зависит от напряженности элект­рического поля. Они выполняются на основе сегнетоэлектриков (титаната бария, стронция, кальция и т. д.). Для них характерны высокие значения относительной диэлектрической проницаемости и ее сильная зависимость от напряженности электрического поля и температуры. Применяют вариконды как элементы на­стройки колебательных контуров. Если вариконд включить в цепь резонансного 2,С-контура и изменять постоянное напряжение, подводимое к нему от источни­ка, имеющего высокое внутреннее сопротивление (оно необходимо для того, что­бы источник не ухудшал добротность колебательного контура), то можно изме­нять резонансную частоту этого контура.

Варикапы. Это одна из разновидностей полупроводникового диода, к которому под­водится обратное напряжение, изменяющее емкость диода. Благодаря малым раз­мерам, высокой добротности, стабильности и значительному изменению емкости варикапы нашли широкое применение в РЭА для настройки контуров и фильтров.

Катушки индуктивности

Катушки индуктивности обладают свойством оказывать реактивное сопротивле­ние переменному току при незначительном сопротивлении постоянному току. Их применяют для создания фильтров, элементов задержки сигналов, запоминающих элементов, осуществления связи между цепями через магнитный поток и т. д. В отличие от резисторов и конденсаторов, они не являются стандартизованными изделиями, а изготавливаются для конкретных целей и имеют такие параметры, которые необходимы для осуществления тех или иных преобразований электри­ческих сигналов, токов и напряжений.