Назначение и основные параметры конденсаторов

Конденсатор представляет собой систему из двух проводников электрического тока (обкладок), разделенных диэлектриком, которая обладает способностью запасать электрическую энергию. Эту способность принято характеризовать электрической емкостью конденсатора (отношение электрического заряда к приложенному к обкладкам конденсатора напряжению). Емкость конденсатора во многом определяется его конфигурацией, геометрическими размерами и типом диэлектрика.

Номинальная емкость конденсатора— это та емкость, которую должен иметь конденсатор в соответствии с ГОСТом. Государственные стандарты устанавливают также допустимые отклонения емкости конденсаторов от номинального значения— допуск. По значению допуска конденсаторы делятся на классы точности.

Температурную стабильность емкости конденсатора характеризуют температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который представляет собой относительное изменение емкости при изменении температуры на 1 С.

Потери энергии в конденсаторе, которая расходуется на нагрев конденсатора и рассеивается в окружающей среде, характеризуют тангенсом угла диэлектрических потерь tg δ. Тепло, выделяемое в конденсаторе при потерях, может приводить к недопустимому повышению температуры конденсатора и его пробою. Вероятность электрического пробоя конденсатора возрастает с ростом напряжения на его обкладках. Поэтому для каждого конденсатора существует номинальное напряжение - такое максимальное напряжение, при котором конденсатор может надежно работать в течение длительного интервала времени, называемого сроком службы конденсатора.

На практике конденсаторы применяют в качестве элементов колебательных контуров в высокочастотных трактах РЭА, различных электрических фильтров и цепей, предназначенных для преобразования и формирования электрических сигналов (дифференцирующих, интегрирующих, линий задержки, формирующих линий) и др. В мощных импульсных генераторах конденсаторы используются в качестве накопителей энергии.

Широкое использование в РЭА интегральных микросхем несколько изменило ту роль, которую играли конденсаторы постоянной емкости. Многие конденсаторы могут быть изготовлены по пленочной и полупроводниковой технологии и входить в состав ИС. Однако для многих электрических схем (развязки, фильтры и др.) как на цифровых, так и на аналоговых ИС требуются значительные по величине емкости (до 100000 мкФ), которые реализовать в пленочных и полупроводниковых ИС либо невозможно, либо нецелесообразно. Поэтому дискретные конденсаторы постоянной емкости остались важными элементами РЭА и используются совместно с ИС или в составе гибридных интегральных схем.

Конденсаторы постоянной емкости применяют в аппаратуре с использованием микросхем в тех случаях, когда к ним предъявляются такие специальные требования: высокая точность и добротность (низкое значение tg δ), высокая стабильность емкости, большая емкость и др.

Подстроечные конденсаторы и конденсаторы переменной емкости в настоящее время не реализуются методами микроэлектроники. Конструкции таких конденсаторов непрерывно совершенствуются, но их значение не уменьшается для РЭА и ИС.