Kondansatör Çeşitleri Nedir ?

KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ NEDİR ? 

Kondansatör Çeşitleri nedir ? Kondansatör çeşitleri nasıl kullanılır ? Kondansatör çeşitlerinin birbirinden farkı nedir ? Kondansatör çeşitlerinde nelere dikkat edilmelidir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Kondansatör Çeşitleri Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ

Paralel Plakalı Kondansatör

Paralel plakalı bir kondansatör, birbirinden belirli bir mesafeyle paralel olarak birbirinden ayrılmış iki metal plakanın düzenlemesi ile oluşur.Bir dielektrik ortam, plakalar arasındaki boşluğu kaplar.Dielektrik ortam, hava, vakum veya mika, cam, kağıt yünü, elektrolitik jel ve diğerleri gibi iletken olmayan başka malzemeler olabilir.

Paralel plakalı kondansatör dielektrik iletken olmayan özelliklerinden dolayı elektrik akımının akışına izin vermez.Bununla birlikte, dielektrik malzemenin atomları, uygulanan voltaj kaynağının elektrik alanının etkisi altında polarize olur ve bu nedenle, bir polar plaka kondansatörünün plakaları üzerinde negatif ve pozitif bir yükün birikmesine bağlı olarak kutuplaşma nedeniyle oluşan dipoller vardır.

Plakalar üzerindeki yük birikimi gerçekleşir, bu nedenle bir şarj akımı kondansatörler arasındaki potansiyel fark, kaynak potansiyeli eşit olana kadar kondansatörden akar.Paralel plakalı bir kondansatörü, elektrostatik enerjiyi plakalar arasındaki dielektrik ortamda şarj olarak depolayabilen bir cihaz olarak tanımlarız ve böylece şarj edilebilir bir DC güç kaynağına eşdeğer olarak gösterilebilir.

Kondansatörün çalışma voltajı eşik voltaj sınırının ötesine yükselirse, dielektrik arıza nedeniyle plakalar arasında kısa devre oluşur, bu bozulma, uygulanan voltajın sınırın ötesindeki bir artıştan kaynaklanan dielektrik ortamın aşırı ısınmasıyla gerçekleşir ve kondansatörün bozulmasına sebep olabilir.

Kondansatörün bu tür durumlardan korunması için kondansatörün çalışma voltajını maksimum eşik voltajı içinde uygun şekilde seçmeliyiz.

Eşik voltaj seviyesini ve kondansatörün yük depolama kapasitesini arttırmak için yüksek geçirgenliğe sahip olan çeşitli metaller veya çeşitli metallerin oksitleri, porselen, mika, oksitleri gibi çeşitli dielektrik ortamı kullanırız.Kapasitans, plakaların üst üste binen alanının, ortamın geçirgenliğinin ve plakalar arasındaki mesafe ayrımının işlevidir.

Formül = C = (ε x A)/d

Burada, ε = ortamın geçirgenliği, A = üst üste binen plaka alanı ve d = plakalar arasındaki mesafedir.

Bu nedenle, paralel plaka kondansatörün kapasitans değerini, örtüşen alanı değiştirerek ya da plakalar arasındaki mesafeyi değiştirerek ya da farklı dielektrik sabit değerine sahip bir dielektrik ortamı sunarak değiştirebiliriz.

Paralel bir plaka kondansatörü, bir DC kaynağını ona bağladığımız zaman açık devre olarak davranır, buna bir AC kaynağı bağladığımızda kısa devre olarak davranır.Bir paralel plakalı kondansatörün sözü edilen özelliği, AC beslemeden harmoniklerin filtrelenmesi için uygun hale getirir.

Ayrıca çeşitli uygulamalar için elektronik devrelerde tunning amaçlı bir paralel plakalı kondansatör de kullanabiliriz. Çeşitli transdüser uygulamalarında da kullanıyoruz.Bir kondansatör, kapasitif reaktif güç kaynağı olarak hareket edebilir ve böylece sistemin güç faktörünü iyileştirmek ve böylece bir sistemin stabilitesini arttırmak için güç sistemi yardımcılarında önemli bir unsur olarak hizmet eder.

Bir manyetik alanın enerji depolama kapasitesi, bir elektrik alanla karşılaştırıldığında daha yüksektir, bu nedenle genellikle paralel plakalı kondansatörü enerji depolama olarak kullanmıyoruz.İçinde kullanılan dielektrik de bir dezavantaj olabilmektedir.Yani bir kondansatörün şarjı uzun süre tutamayacağı ve bu nedenle ideal bir şarj depolama cihazı olarak kullanamayacağı,bir şarj sızıntısının olacağından dolayı uygun değildir.

Silindirik Kondansatör

Silindirik Güç Kablosunun Kapasitesi

Elektrik Kablosu, silindirik kondansatörün çok popüler bir örneğidir. Güç kablosunda, çevreleyen ortada yalıtım tabakasının bulunduğu bir iletken vardır.Kablonun dış yüzeyi genellikle topraklanmış metalik kapak ile kaplıdır.

Ayrıca, iletkendeki akım nedeniyle herhangi bir anda, kablonun şarjının metre başına Q coulomb olduğunu düşünelim.İletkenin yarıçapı ve kablonun dış yarıçapı sırasıyla r1 ve r2’dir.

Şimdi bu silindirik kondansatörün kapasitansını hesaplamak için, radius x metrenin eş merkezli hayali silindirini düşünün. Burada ;

Durum  r1 < x < r2 olacaktır.

Şimdi, 1m uzunluğunda bu tür hayali silindirin yüzey alanı,

Formül = A = 2πxm^2 olacaktır.

Şimdi tanım gereği, bu yüzeydeki akı yoğunluğu,

Formül = B = Q / (2πx) olacaktır.

Yine, tanım gereği, bu hayali yüzeyde herhangi bir noktada elektrik alan şiddeti,

Formül = E = B/(e0.er) = Q/(2πe0.er.x) olacaktır.

Yine, elektrik alan şiddeti, voltajın artan değişim oranı ile bir mesafedeki artış oranına göre belirlenecektir ki ;

Formül = E = – (dv / dx) -> dv = -E.dx

Şimdi her iki tarafı r1’den r2’ye birleştirelim.

Formül = r1->r2∫dv = -E.(r1->r2)∫dx ->> V1-V2= -E(r1 – r2) olacaktır.

Burada, yarıçap r1 m iletkeninin yüzey gerilimi V1 volt ve r2 m yarıçapının dış yüzeyinin yüzey gerilimi V2 volttur.

Şimdi, eğer dış yüzey topraklanmışsa, o zaman ;

Formül = V = V1-V2 => V= V1 – 0 => V = V1  , V = (Q/2πe0.er)x(loge(r2/r1))’dir.

kondansatörler çeşitleri

Küresel Kondansatör

Yeryüzüne dokunmadan havaya veya herhangi bir dielektrik ortama yerleştirilen , yarıçapı r olan yüklü metalik bir küre düşünelim.Ayrıca, kürenin Q coulomb ile yüklü olduğunu ve kürenin yerleştirildiği hava veya ortamın dielektrik  geçirgenliğinin er olduğunu düşünelim.

Şimdi tanım gereği, bu kürenin yüzey potansiyeli ;

Formül = V = Q/(4π.e0.er.r) => Q/V = 4π.e0.er.r => C = 4π.e0.er.r olacaktır.

Tanım gereği, kapasite C = Q/V’dir.

Dolayısıyla, iletken bir kürenin kapasitansının, onun radyumu ile doğru orantılı olduğu ve ayrıca kürenin yerleştirildiği ortamın geçirgenliği olduğu kanıtlanmıştır.

Şimdi, sırasıyla yarıçapı r1 ve r2’nin iki eşmerkezli alanını düşünelim.İç küre bir akünün artı kutbuna bağlanır ve dış küre akünün eksi kutbuna bağlanır.Böylece sistemde Q yükü birikecektir.

Şimdi, tanıma göre, iç kürenin yüzey potansiyeli;

Formül= V1 = Q / 4π.e0.er.r1

Ve diğer kürenin yüzey potansiyeli

Formül = V2 = Q /4π.e0.er.r2

Şimdi, iki alan arasındaki potansiyel fark,

Formül = V = V1 – V2 => V = Q.(r2-r1)/ 4π.e0.er.r1.r2

Yine tanım gereği ;

Formül = C = Q/V = 4π.e0.er.r1.r2/(r2-r1)

Bu, kalınlığı olan içi boş bir küresel kondansatörün kapasitansından başka bir şey değildir.

Formül = r2 – r1

Seramik Kondansatör

Elektronik devredeki en yaygın kullanılan kondansatör, küçük fiziksel boyut ve büyük depolama kapasitesi nedeniyle seramik kondansatördür.Seramik bir kondansatör ,bir dielektrik ortam olarak seramik olarak kullanılan kondansatör çeşididir.

Seramik kondansatörleri yüksek frekanslı kondansatörlerin “asıl yükünü çeken , koşum atı gibi” adlandırılabilir.Polarite daha az efektif kondansatördür ve dolayısıyla elektrolitik kondansatörden farklı olarak seramik kondansatörlerde polarite işareti yoktur.

Böylece AC devrelerde kolayca kullanılabilir. Seramik kondansatörler tipik olarak 1pF’den 100μF’ye ve 10 volt’tan 5000 volt’a kadar DC çalışma volt değerlerinde üretilir.

Seramik Kondansatör Çeşitleri:

Yapısal olarak iki gruba ayrılabilir;

Seramik Disk Kondansatörü

Çok Katlı Seramik Kondansatör (MLCC)

Seramik Disk Kondansatörü:

Seramik disk kondansatörleri, genellikle, seramik izolatörün bir parçasının her bir tarafında iki iletken diskten oluşur, her bir plakaya bir kurşun eklenir ve bazı seramik bileşimleri, su geçirmez kaplaması ile kaplanır.Disk tipi kondansatörler, birim hacim başına yüksek kapasitansa sahiptir.Bunlar 0.01 μF değerine kadar mevcuttur.AC ile ilgili olarak 750 VDC ve 350V’ye kadar voltaj değerlerine sahiptir.

Çok Katlı Seramik Kondansatör

Çok tabakalı seramik kondansatörler (MLCC’ler), birbirine geçmiş  metal elektrotlarla ayrılmış, çoğunlukla baryum titanat olmak üzere çok sayıda seramik malzemeden oluşur.Bu yapıda paralel olarak birçok kondansatör yerleştirilir.Bazı MLCC’ler yüzlerce seramik tabaka içerir ve her katman tek bir seramik kondansatör olarak davranır.

Bu, bir MLCC’nin, gösterildiği gibi metal elektrotlarla ayrılan, genellikle baryum titanat olmak üzere çok sayıda seramik malzeme katmanını içerdiği anlamına gelir.

Terminal kontakları yapının her iki ucundan alınır.Bazı MLCC’ler her biri birkaç mikrometre kalınlığında yüzlerce seramik tabaka içerir.

Yapının toplam kapasitansı, her tabakanın kapasitansının ve kondansatördeki toplam katman sayısının sonucu olacaktır.Çok katmanlı kondansatör yapımı, yüzey montaj teknolojisi ile birleştirildiğinde neredeyse ideal yüksek frekanslı kondansatör üretebilir.

Bazı küçük değerli (örneğin onlarca piko-farad) yüzey montajlı MLCC’ler çoklu gigahertz aralıklarında kendi kendine rezonans frekanslarına sahip olabilirler.

Çoğu MLCC, 50V veya daha düşük voltaj değerlerinde 1μF veya daha düşük kapasitans değerlerine sahiptir.Katmanlar arasındaki küçük boşluk, voltaj derecesini sınırlar.

Bununla birlikte, çok sayıda katmanla birleştirilen küçük aralık, üreticilerin, 10 ila 100 pf aralığındaki kapasitans değerleriyle daha önemli bir MLCC değeri üretmelerine olanak sağlamıştır.MLCC’ler mükemmel yüksek frekanslı kondansatörlerdir ve yüksek frekanslı filtrelemenin yanı sıra dijital lojik dekuplaj uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.

Yüksek K (K = dielektrik sabit) seramik kondansatörler sadece orta frekanslı kondansatörlerdir.Zaman, sıcaklık ve frekans bakımından nispeten kararsızdırlar.Birincil avantajı, standart seramik kondansatörler ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir kapasitans-hacim oranıdır.

Genellikle bypass, kaplin ve bloklama için kritik olmayan uygulamalarda kullanılırlar.Diğer bir dezavantaj, voltaj geçişlerinin onlara zarar verebilmesidir.Bu nedenle, düşük empedanslı bir güç kaynağının doğrudan bypass kondansatörleri olarak kullanılması tavsiye edilmez.

Seramik Kondansatörün Avantajları

Herhangi bir boyut veya şekil piyasada mevcuttur.

Aynı zamanda, seramik kondansatörler ucuzdur.

Aynı zamanda hafiftirler.

Yeterli yüksek voltaja (100 V’a kadar) dayanacak şekilde tasarlanabilirler.

Performansları güvenilirdir.

Hibrit entegre devrelerde kullanıma uygundur.

Seramik Kondansatörün Dezavantajları

Çok yüksek voltajlı seramik kondansatörler mevcut değildir.

Yüksek kapasitans değerleri mümkün değildir.

Seramik Kondansatör Uygulamaları

Orta ve yüksek geçirgenlikli seramik kondansatörler, Q-faktör ve stabilitenin önemli sorun olmadığı durumlarda baypas ve dekuplaj uygulamaları veya frekans ayrımı için kullanılır.

Elektrolitik kondansatör

Bir elektrolitik kondansatör, diğer kondansatörlerden farklı olarak, 1uF’den 50mF değerine kadar daha yüksek kapasitans elde etmek için bir elektrolit kullanan özel bir kondansatör tipidir.Bir elektrolit, içinde yüksek konsantrasyonda iyonlara sahip bir çözeltidir.

Alüminyum elektrolitik kondansatör, tantal elektrolitik kondansatör ve niyobyum elektrolitik kondansatör kullanılan üç sınıf elektrolitik kondansatörlerdir.Örneğin, alüminyum elektrolitik kondansatörde, iki alüminyum metal folyo elektrot olarak kullanılır.

Yaklaşık% 99.9 saflıkta alüminyum metal folyo ve yaklaşık 20-100 um civarında kalınlık anot haline getirilirken, katot yaklaşık% 97.8 seviyesinde saf bir saflıkta olabilir. Anodun elektrokimyasal işlemi (anotlama) nedeniyle, yüzeyinde bir alüminyum oksit tabakası oluşur, katot da yüzeyinde bir oksit tabakası geliştirir, fakat bu nedenle en iyi şekilde kullanılır.

Oksit tabakası anot yüzeyinde oluşur ve kondansatör için bir dielektrik ortam olarak görev yapar ve diğer kondansatörlere kıyasla birim hacimdeki yüksek kapasitansından sorumludur.

Hem anodun hem de katodun yüzeyi, yüzey alanını arttırmak ve böylece birim hacimdeki kapasitansını arttırmak için pürüzlendirilir.Bir elektrolitik kondansatörün yapımı, aralarında bir levha ile kısa devre olmasını önlemek için iki folyo arasında doğrudan teması önlemek için aralarında bir elektrolit ıslatılmış kağıt bulunan iki alüminyum folyonun bulunduğu durumdur.

Yığınlar birlikte yuvarlanır ve mekanik mukavemet sağlamak için bir silindirik metal kutu içine yerleştirilir, böylece kompakt ve sağlam bir şekil sağlar.

Güçlü ve kompakt tasarımı sayesinde elektrolitik kondansatörler, bilgisayar anakartı gibi çeşitli elektrikli cihazlarda kullanılmaktadır.Bunlar, elektronik devrelerde gürültü filtreleri, güç kaynakları ve SMPS, vb. harmonik filtreler olarak kullanılmaktadır.Elektrolitik kondansatörler, kondansatörün diğer tiplerinden farklı olarak polarize bir kondansatördür, bu yüzden bunlar, polarize edilmiş polarite ile doğru şekilde bağlanmalıdır.

Devredeki karşıt polaritede bir elektrolitik kondansatör bağlarsak, metal folyo boyunca geriye doğru tersine çevrilen kısım, anot üzerinde oluşturulan oksit tabakasını tahrip edecektir ve bu nedenle aşırı akımın kondansatörden geçmesine neden olan kısa bir devre oluşacaktır.

Kondansatörün korunması için, özellikle yüksek güç uygulamalarını içeren devrede, doğru polarite ile bağlanmalıdır.Bir elektrolitik kondansatör, 100 kHz’nin üzerinde frekans cevabı için uygun değildir.Bu komponentlerin daha uzun süre kullanıldığında sıcak ve yırtılması nedeniyle yüksek kaçak akımı vardır.

Bileşen ömrü 1000 saat civarında çok sınırlıdır ve sabit bir süreden sonra devreden çıkarılması gerekir. Yüksek iç direnci nedeniyle yüksek frekans ve yüksek genlikli voltaj sinyali kullanıldığında elektrolitik kondansatör aşırı ısı üretir.Folyo boyunca uygulanan voltaj, dielektrik bozulmasını önlemek ve aşırı akım nedeniyle kondansatörün ısınmasını önlemek için limit dahilinde olmalıdır.

Elektrolitik kondansatörün yüksek kapasitans değeri, küçük boyutu ve düşük maliyetli değeri, tipik olarak 100 kHZ uygulamalarının altındaki yüksek akım veya düşük frekanslı çalışmayı içeren çeşitli güç cihazlarındaki yüksek kullanımından sorumludur.

KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ NEDİR SONUÇ :

Bugün Kondansatör Çeşitleri Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Burada kondansatör çeşitlerini inceleme fırsatı bulduk.Matematiksel olarak ifadelere ve kullanımlarına dair birtakım bilgileri aktarmaya çalıştık.Umarım faydalı olmuştur.

İyi Çalışmalar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.