Podstawowa elektronika - kondensatory polaryzacyjne

Kondensatory spolaryzowane to te, które mają określoną dodatnią i ujemną polaryzację. Stosując te kondensatory w obwodach zawsze należy uważać, aby były one podłączoneperfect polarities. Poniższy rysunek przedstawia klasyfikację kondensatorów spolaryzowanych.

Zacznijmy dyskusję od kondensatorów elektrolitycznych.

Kondensatory elektrolityczne

Kondensatory elektrolityczne to kondensatory, które po nazwie wskazują, że został w nich użyty jakiś elektrolit. Są to kondensatory spolaryzowane, które mają anodę (+) i katodę (-) o określonej polaryzacji.

Metal na którym insulating oxide layer formy przez anodowanie nazywa się Anode. Ciało stałe lub nie stałeelectrolyte który pokrywa powierzchnię warstwy tlenku, działa jako cathode. Kondensatory elektrolityczne mają znacznie wyższeCapacitance-Voltage (CV) value niż inne, ze względu na większą powierzchnię anody i cienką warstwę tlenku dielektrycznego.

Aluminiowe kondensatory elektrolityczne

Aluminiowe kondensatory elektrolityczne są najbardziej powszechnymi typami wśród kondensatorów elektrolitycznych. W tych czystychAluminum foil z wytrawioną powierzchnią działa jak Anode. Cienka warstwa metalu o grubości kilku mikrometrów działa jakdiffusion barrier, który jest umieszczony między dwoma metalami, aby oddzielić je elektrycznie. W związku z tym bariera dyfuzyjna działa jakdielectric. Plikelectrolyte działa jako cathode który pokrywa szorstką powierzchnię warstwy tlenku.

Poniższy rysunek przedstawia obraz różnych rozmiarów dostępnych aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych.

W zależności od elektrolitu istnieją trzy rodzaje aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych. Oni są -

• Mokre aluminiowe kondensatory elektrolityczne (niestałe)
• Dwutlenek manganu Aluminium Kondensatory elektrolityczne (stałe)
• Kondensatory elektrolityczne polimerowo-aluminiowe (stałe)

Główną zaletą tych aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych jest to, że mają low impedancewartości nawet przy częstotliwości sieciowej i są tańsze. Są one najczęściej używane wPower supply circuits, SMPS (Zasilacz impulsowy) i DC-DC Converters.

Kondensatory elektrolityczne tantalowe

To kolejny rodzaj kondensatorów elektrolitycznych, których anode jest zrobione z tantalum na którym bardzo cienka izolacja oxide layerjest uformowany. Ta warstwa działa jak plikdielectric i electrolyte działa jak katoda pokrywająca powierzchnię warstwy tlenku.

Poniższy rysunek pokazuje, jak wyglądają kondensatory tantalowe.

Tantal zapewnia warstwę dielektryczną o wysokiej przenikalności. Tantal ma dużą pojemność na objętość i mniejszą wagę. Ale te są droższe niż aluminiowe kondensatory elektrolityczne z powodu częstej niedostępności tantalu.

Kondensatory elektrolityczne Niobu

Kondensator elektrolityczny niobu to inny typ kondensatorów elektrolitycznych, w których pasywowany niob metaliczny lub tlenek niobu jest uważany za anodę, a izolująca warstwa pięciotlenku niobu jest dodawana do anody, dzięki czemu działa ona jako dielektryk. Na powierzchni warstwy tlenku, która działa jak katoda, nakładany jest stały elektrolit. Poniższy rysunek pokazuje, jak wyglądają kondensatory niobowe.

Kondensatory niobowe są powszechnie dostępne jako kondensatory chipowe SMD (Surface Mount Devices). Można je łatwo zamontować na PCB. Kondensatory te powinny pracować w idealnej polaryzacji. Każdy rodzaj napięcia wstecznego lub prądu tętnienia wyższego niż określony ostateczniedestroy the dielectric a także kondensator.

Super kondensatory

Kondensatory elektrochemiczne o dużej pojemności, których wartości pojemności są znacznie wyższe niż inne kondensatory, nazywane są as Super Capacitors. Można je podzielić na grupę, która znajduje się pomiędzy kondensatorami elektrolitycznymi i akumulatorami. Są one również nazywane jakoUltra Capacitors.

Z tymi kondensatorami jest wiele zalet, takich jak:

• Mają dużą wartość pojemności.
• Mogą znacznie szybciej przechowywać i dostarczać ładunki.
• Mogą obsługiwać więcej cykli ładowania i rozładowania.

Te kondensatory mają wiele zastosowań, takich jak -

• Stosowane są w samochodach, autobusach, pociągach, windach i dźwigach.
• Stosowane są w hamowaniu regeneracyjnym.
• Służą do tworzenia kopii zapasowych pamięci.

Rodzaje superkondensatorów to dwuwarstwowe, pseudo i hybrydowe.

Kondensatory dwuwarstwowe

Kondensatory dwuwarstwowe to kondensatory elektrostatyczne. Osadzanie ładunku odbywa się w tych kondensatorach zgodnie z zasadą dwuwarstwowej.

• Wszystkie substancje stałe mają ładunek ujemny na warstwie powierzchniowej po umieszczeniu w cieczy.

• Wynika to z wysokiego współczynnika dielektrycznego cieczy.

• Wszystkie jony dodatnie zbliżają się do powierzchni ciała stałego, tworząc skórę.

• Osadzanie się jonów dodatnich w pobliżu ciała stałego słabnie wraz z odległością.

• Ładunek utworzony na tej powierzchni w wyniku osadzania się anionów i kationów prowadzi do pewnej wartości pojemności.

To zjawisko podwójnej warstwy jest również określane jako podwójna warstwa Helmholtza. Poniższy rysunek wyjaśnia procedurę zjawiska podwójnej warstwy, kiedy kondensator jest ładowany i kiedy jest rozładowywany.

Te kondensatory są po prostu nazywane jako elektryczne kondensatory dwuwarstwowe (EDLC). Wykorzystują elektrody węglowe do oddzielenia ładunku między powierzchnią elektrody przewodzącej a elektrolitem. Węgiel działa jako dielektryk, a dwa pozostałe jako anoda i katoda. Separacja ładunku jest znacznie mniejsza niż w konwencjonalnym kondensatorze.

Pseudo kondensatory

Te kondensatory są zgodne z electrochemicalproces osadzania ładunku. Nazywa się to również jakofaradaic process. Na elektrodzie, gdy jakaś substancja chemiczna ulega redukcji lub utlenieniu, generowany jest prąd. Podczas takiego procesu kondensatory te magazynują ładunek elektryczny poprzez przenoszenie elektronów między elektrodą a elektrolitem. To jest zasada działania pseudokondensatorów.

Ładują się znacznie szybciej i przechowują ładunek tak samo jak bateria. Działają w szybszym tempie. Są one używane w połączeniu z bateriami, aby poprawić żywotność. Są one używane w aplikacjach sieciowych do obsługi wahań mocy.

Kondensatory hybrydowe

Kondensator hybrydowy to połączenie EDLC i pseudokondensatora. W kondensatorach hybrydowych węgiel aktywny jest używany jako katoda, a wstępnie domieszkowany materiał węglowy działa jako anoda. Typowym przykładem tego typu jest kondensator litowo-jonowy. Poniższy rysunek przedstawia różne typy kondensatorów hybrydowych.

Mają wysoką tolerancję w szerokim zakresie wahań temperatury od -55 ° C do 200 ° C. Kondensatory hybrydowe są również używane w zastosowaniach lotniczych. Chociaż koszt jest wysoki, kondensatory te są wysoce niezawodne i kompaktowe. Są wytrzymałe i wytrzymują ekstremalne wstrząsy, wibracje i ciśnienie otoczenia. Kondensatory hybrydowe mają wyższą gęstość energii i wyższą moc właściwą niż jakikolwiek kondensator elektrolityczny.