خازن های الکتریکی در مدل های مختلف و با ویژگی ها و عملکردهای متفاوتی وجود دارند که هر کدام از آنها برای کاربرد مشخصی در مدارات مورد استفاده قرار می گیرند. در مقاله ((شناخت کامل خازن الکتریکی)) به صورت کامل ساختار و ماهیت خازن بررسی گردید، حال در این مقاله انواع خازن الکتریکی معرفی و کاربرد هر کدام از آنها بیان خواهد شد.
پارامترهای مهم خازن الکتریکی
انواع خازن را می توان با توجه به چند پارامتر مهم تقسیم بندی کرد:
بزرگی خازن:
منظور از بزرگی، هم ابعاد فیزیکی و هم ظرفیت الکتریکی خازن می باشد. انواع خازن ها، می توانند ابعاد خیلی بزرگ و یا خیلی کوچک داشته باشند که معمولا هرچه ظرفیت خازن بیشتر باشد، ابعاد آن نیز بزرگتر خواهد بود.
حداکثر ولتاژ خازن:
هر خازنی که در مدار مورد استفاده قرار می گیرد، توانایی تحمل مقدار مشخصی ولتاژ را دارد. حداکثر ولتاژ قابل تحمل بعضی از خازن ها در حدود ۱.۵ ولت و برای بعضی دیگر می تواند تا ۱۰۰ ولت نیز باشد. در صورتی که اگر به این پارامتر دقت نشود و ولتاژ اعمالی به دو سر خازن، از حداکثر ولتاژ قابل تحمل آن بالاتر رود، حتما خازن آسیب می بیند.
در تصویر بالا مشاهده می کنید که بر روی خازن های الکترولیت، مقدار ولتاژ قابل تحمل و همچنین مقدار ظرفیت آنها نوشته شده است.
جریان نشتی خازن:
هیچ کدام از خازن ها ایده آل نیستند و نمی توانند انرژی ذخیره شده در خود را تا ابد نگه دارند. در انواع خازن بسته به کیفیت ساخت و موارد دی الکتریک به کار رفته در آنها، مقداری جریان(در حدود نانو آمپر و حتی کمتر) مابین صفحات رسانای خازن از دی الکتریک عبور می کند که اصطلاحا به آن جریان نشتی می گویند.
جریان نشتی باعث می شود که به مرور انرژی ذخیره شده در خازن تلف شده و تخلیه گردد.
مقاومت معادل سری(ESR):
ترمینال های خازن به طور صددرصد رسانا نیستند و همیشه مقدار بسیار کمی مقاومت از خود نشان می دهند(چیزی کمتر از ۰.۰۱ اهم). زمانی که جریان بالایی از خازن عبور می کند، این مقاومت باعث ایجاد حرارت و تلفات شده و در نتیجه عملکرد آن را تضعیف می کند.
درصد خطا:
مقدار ظرفیت نامی خازن که بر روی آنها نوشته می شود همواره با مقدار ظرفیت واقعی خازن کمی تفاوت دارد و هیچ وقت به صورت دقیق با یکدیگر برابر نیستند. این درصد خطا بسته به نوع خازن می تواند از ۱%± تا ۲۰%± باشد.
مقدار درصد خطای هر خازن با استفاده از یک کد مشخص که در جدول زیر آورده شده است، بر روی آن نوشته می شود:
حال در ادامه انواع خازن معرفی و بررسی می شوند:
خازن های سرامیکی
خازن های سرامیکی یکی از رایج ترین و پرکاربردترین خازن ها هستند که هم از لحاظ ابعاد فیزیکی و هم از لحاظ ظرفیت کوچک هستند. ظرفیت این خازن ها حداکثر تا ۱۰ میکرو فاراد بوده و ابعاد فیزیکی آنها هم در تصویر زیر قابل مشاهده است:
در مقایسه با خازن های الکترولیت، خازن های سرامیکی دارای مقاومت ESR و جریان نشتی پایین تری هستند و در واقع به خازن ایده آل نزدیک ترند اما ظرفیت پایین آنها می تواند محدودیت ایجاد کند.
خازن های سرامیکی، معمولا قیمت پایینی دارند و می توان از آنها به عنوان خازن کوپلینگ و یا دکوپلینگ در فرکانس های بالا به خوبی استفاده کرد. همچنین این خازن ها جهت دار نیستند و می توان بدون توجه به جهت، از آنها در مدار استفاده کرد.
انواع خازن الکترولیت(تانتالیوم و آلومینیوم)
خازن های الکترولیت ظرفیت بالایی دارند و به همین دلیل ابعاد فیزیکی آنها نیز به نسبت سایر خازن ها بزرگتر می باشد. ظرفیت انواع خازن های الکترولیت می تواند در محدوده ۱ میکرو فاراد تا ۱ میلی فاراد قرار گیرد. این خازن ها همچنین توانایی تحمل سطح ولتاژ بالا را دارند.
خازن های الکترولیت جهت دار می باشند، یعنی پایه مثبت و منفی دارند و زمانی که در مدار مورد استفاده قرار می گیرند، بایستی حتما ولتاژ پایه مثبت آنها از ولتاژ پایه منفی بیشتر باشد. پایه منفی در خازن الکترولیت مطابق با تصویر بالا توسط یک نوار رنگی که علامت ((-)) بر روی آن قرار دارد، مشخص می شود.
در صورتی که خازن الکترولیت در جهت معکوس در مدار مورد استفاده قرار گیرد، خازن آسیب خواهد دید و احتمال ترکیدن آن وجود دارد، در این حالت خازن به صورت اتصال کوتاه عمل می کند.
خازن های الکترولیت معمولا جریان نشتی بالاتری نسبت به سایر خازن ها دارند اما ولتاژ و ظرفیت آنها همان طور که گفته شد، از سایر خازن ها بالاتر است.
همچنین دقت شود که خازن های تانتالیوم الکترولیتی کیفیت بهتری نسبت به خازن های آلومینیوم الکترولیتی دارند.
سوپر خازن ها
اگر به دنبال خازن هایی هستید که ظرفیت بسیار بالایی در محدوده فاراد داشته باشند، باید به سراغ سوپر خازن ها بروید.
اگرچه سوپر خازن ها ظرفیت بالایی دارند، اما مقدار ولتاژ قابل تحمل آنها پایین است. به طور مثال یک سوپر خازن با ظرفیت ۱۰ فاراد، ولتاژ قابل تحمل آن ۲.۵ ولت می باشد. به همین دلیل معمولا از این خازن ها به صورت سری استفاده می شود تا سطح ولتاژ قابل تحمل آنها افزایش یابد.
کاربرد اصلی سوپر خازن ها، ذخیره سازی و آزاد سازی انرژی مانند باتری ها می باشد. اگرچه ظرفیت آنها در مقایسه با باتری با همان سایز خیلی کمتر است، اما سرعت شارژ و دشارژ و همچنین عمر مفید آنها در مقایسه با باتری ها خیلی بیشتر می باشد.
سایر خازن ها
تقریبا ۸۰ درصد خازن هایی که در مدارات مورد استفاده قرار می گیرند، جز خازن های الکترولیتی و سرامیکی میباشند. نوع دیگری از خازن ها به اسم خازن های فیلم(film capacitor) وجود دارند که مهم ترین ویژگی آنها این است که مقدار مقاومت ESR بسیار کمی دارند در نتیجه برای کاربردهای جریان بالا بسیار مناسب هستند.
نمونه دیگری از خازن ها به اسم خازن های متغییر هستند که با توجه به ساختاری که دارند، می توان میزان ظرفیت آنها را در مدار تنظیم کرد.
امیدواریم این آموزش اطلاعات مناسبی را در اختیار شما قرار داده باشد. با ارائه نظرات، پیشنهادات و انتقادات خود ما را در هرچه بهتر شدن ارائه مطالب یاری کنید.