Методичка: Изучение резисторов и конденсаторов

Частичные разряды - местные разряды внутри изоляции и на поверхности, не вызывающие полного пробоя межэлектродного промежутка. Они имеют вид или коронных разрядов, или частичных пробоев отдельных элементов изоляции, которые могут самовосстанавливаться.

Мерцание емкости - скачкообразное изменение емкости, имеющее случайный характер. Оно обусловлено тем, что у ряда конденсаторов края обкладок состоят из отдельных островков. При приложении внешнего напряжения между ними и сплошной частью обкладки возникают микродуги, соединяющие их вместе и меняющие емкость. Спектр этих шумов широкий. Изменения емкости могут достигать номинального значения. Этот вид шумов характерен для стеклянных, стеклокерамических и слюдяных конденсаторов.

Пьезоэлектрические шумы возникают, как правило, в результате механических воздействий и имеют характер импульсов.

При создании точных устройств с заряжаемыми и разряжаемыми конденсаторами необходимо учитывать явление адсорбции (замедленной поляризации и деполяризации). Сущность его заключается в том, что конденсатор не удается полностью зарядить или разрядить за малый промежуток времени из-за медленных перемещений зарядов в толще диэлектрика. Так, если обкладки заряженного конденсатора замкнуть накоротко на небольшой промежуток времени, а потом разомкнуть, то через некоторый промежуток времени на обкладках появится остаточное напряжение и, соответственно, остаточный заряд. Отношение напряжения , появившегося через промежуток времени 1 с после размыкания, к напряжению до которого заряжен конденсатор, после замыкания накоротко в течение времени называется коэффициентом адсорбции, который выражают в процентах:

2.4 Система обозначений и маркировка конденсаторов

В настоящее время принята система обозначений конденсаторов постоянной емкости, состоящая из ряда элементов: на первом месте стоит буква К, на втором месте - двузначное число, первая цифра которого характеризует тип диэлектрика, а вторая - особенности диэлектрика или эксплуатации (табл. 9), затем через дефис ставится порядковый номер разработки.

Например, обозначение К10 - 17 означает керамический низковольтный конденсатор с порядковым номером разработки 17. Кроме того, применяют обозначения, указывающие на конструктивные особенности: КСО - конденсатор слюдяной опрессованный, КЛГ - конденсатор литой герметизированный, КТ - керамический трубчатый и т. д.

Таблица 9 Система обозначений конденсаторов

Подстроечные конденсаторы обозначают буквами КТ, переменные - буквами КП. Затем следует цифра, указывающая тип диэлектрика: 1 - вакуумные; 2 - воздушные; 3 - газонаполненные; 4 - твердый диэлектрик; 5 - жидкий диэлектрик. В конструкторской документации помимо типа конденсатора указывают емкость, рабочее напряжение и ряд других параметров.

Например, обозначение КП - 2 означает конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, а обозначение КТ4 - подстроечный конденсатор с твердым диэлектриком.

На принципиальных схемах конденсаторы обозначают в виде двух параллельных черточек и дополнительных элементов. На рис. 2.10, а показан конденсатор постоянной емкости, на рис. 2.10, б - полярный (электролитический) конденсатор, на рис. 2.10, в - конденсатор переменной емкости, на рис. 2.10, г - подстроечный конденсатор, на рис. 2.10, д - варикап, на рис. 2.10, е - вариконд.

Рис.2.10. Обозначения конденсаторов на принципиальных схемах.

На принципиальных схемах около конденсатора ставится буква С с порядковым номером конденсатора, например С26, и указывается величина емкости. Около подстроечных и переменных конденсаторов указывают минимальную и максимальную емкости. Например, обозначения 5...25 означают, что емкость изменяется от 5 до 25 пФ.

На корпусе конденсатора указывают его основные параметры. В малогабаритных конденсаторах применяют сокращенную буквенно - кодовую маркировку. При емкости конденсатора менее 100 пФ ставят букву П. Например, 33 П означает, что емкость конденсатора составляет 33 пФ. Если емкость лежит в пределах от 100 пФ до 0,1 мкФ, то ставят букву Н (нанофарада). Например, 10Н означает емкость в 10 нФ или 10 000 пФ. При емкости более 0,1 мкФ ставят букву М, например, 10М означает емкость в 10 мкФ. Слитно с обозначением емкости указывают буквенный индекс, характеризующий класс точности. Для ряда Е6 с точностью ставят индекс В, для ряда Е12 - индекс С, а для ряда Е24 - индекс И. Например, маркировка 1Н5С означает конденсатор емкостью 1,5 нФ (1500 пФ), имеющий отклонение от номинала .

2.5 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 () и температурного коэффициента, который может быть как положительным, так и отрицательным. Численные значения ТКЕ лежат в пределах от до . 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 0С. Существуют три разновидности таких конденсаторов:

· К21 - стеклянные;

· К22 - 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 , а тангенс угла потерь . 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 (), 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 К4 1.

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 к катоду - 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 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, );

· М (морозостойкие, );

· ПМ (с повышенной морозостойкостью, );

· ОМ (особо морозостойкие, ).

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.