Elettronica di base - Condensatori polarizzati
I condensatori polarizzati sono quelli che hanno polarità positive e negative specifiche. Durante l'utilizzo di questi condensatori nei circuiti, è sempre necessario fare attenzione che siano collegatiperfect polarities. L'immagine seguente mostra la classificazione dei condensatori polarizzati.
Cominciamo la discussione con i condensatori elettrolitici.
Condensatori elettrolitici
I Condensatori Elettrolitici sono i condensatori che indicano con il nome che in esso viene utilizzato dell'elettrolita. Sono condensatori polarizzati che hanno anodo (+) e catodo (-) con polarità particolari.
Un metallo su cui insulating oxide layer forme mediante anodizzazione è chiamato come un file Anode. Un solido o non solidoelectrolyte che copre la superficie dello strato di ossido, funziona come a cathode. I condensatori elettrolitici sono molto più altiCapacitance-Voltage (CV) value rispetto agli altri, a causa della loro maggiore superficie anodica e del sottile strato di ossido dielettrico.
Condensatori elettrolitici in alluminio
I condensatori elettrolitici in alluminio sono i tipi più comuni tra i condensatori elettrolitici. In questi, un puroAluminum foil con una superficie incisa funge da Anode. Un sottile strato di metallo, che ha uno spessore di pochi micrometri, funge dadiffusion barrier, che è posto tra due metalli per separarsi elettricamente. Quindi la barriera di diffusione agisce come adielectric. Ilelectrolyte funge da cathode che copre la superficie ruvida dello strato di ossido.
La figura seguente mostra un'immagine di diverse dimensioni di condensatori elettrolitici in alluminio disponibili.
A seconda dell'elettrolita, esistono tre tipi di condensatori elettrolitici in alluminio. Sono -
- Condensatori elettrolitici in alluminio umido (non solidi)
- Condensatori elettrolitici in alluminio al biossido di manganese (solidi)
- Condensatori elettrolitici in alluminio polimerico (solidi)
Il vantaggio principale di questi condensatori elettrolitici in alluminio è che hanno low impedancevalori anche alla frequenza di rete e sono più economici. Questi sono usati principalmente inPower supply circuits, SMPS (Alimentatore in modalità commutata) e DC-DC Converters.
Condensatori elettrolitici al tantalio
Questi sono un altro tipo di condensatori elettrolitici i cui anode è fatto di tantalum su cui un isolante molto sottile oxide layerè formato. Questo strato agisce come un filedielectric e il electrolyte funge da catodo che copre la superficie dello strato di ossido.
La figura seguente mostra l'aspetto dei condensatori al tantalio.
Il tantalio fornisce uno strato dielettrico ad alta permittività. Il tantalio ha un'elevata capacità per volume e un peso inferiore. Ma questi sono più costosi dei condensatori elettrolitici in alluminio, a causa della frequente indisponibilità del tantalio.
Condensatori elettrolitici al niobio
Un condensatore elettrolitico al niobio è l'altro tipo di condensatori elettrolitici in cui un metallo di niobio passivato o monossido di niobio è considerato come anodo e uno strato isolante di pentossido di niobio viene aggiunto all'anodo, in modo che agisca come un dielettrico. Un elettrolita solido è posto sulla superficie dello strato di ossido che funge da catodo. La figura seguente mostra l'aspetto dei condensatori al niobio.
I condensatori al niobio sono comunemente disponibili come condensatori per chip SMD (Surface Mount Devices). Questi si inseriscono facilmente in un PCB. Questi condensatori dovrebbero funzionare con polarità perfette. Qualsiasi tipo di tensione inversa o corrente di ondulazione superiore a quella specificata finirà perdestroy the dielectric e anche il condensatore.
Super condensatori
I condensatori elettrochimici ad alta capacità con valori di capacità molto più alti degli altri condensatori, sono chiamati come Super Capacitors. Questi possono essere classificati come un gruppo che si trova tra condensatori elettrolitici e batterie ricaricabili. Questi sono anche chiamati comeUltra Capacitors.
Ci sono molti vantaggi con questi condensatori come:
- Hanno un valore di capacità elevato.
- Possono immagazzinare e consegnare la carica molto più velocemente.
- Possono gestire più cicli di carica e scarica.
Questi condensatori hanno molte applicazioni come:
- Sono utilizzati in automobili, autobus, treni, ascensori e gru.
- Sono utilizzati nella frenata rigenerativa.
- Sono utilizzati per il backup della memoria.
I tipi di super condensatori sono a doppio strato, pseudo e ibridi.
Condensatori a doppio strato
I condensatori a doppio strato sono condensatori elettrostatici. La deposizione della carica avviene in questi condensatori secondo il principio del Doppio strato.
Tutte le sostanze solide hanno carica negativa sullo strato superficiale quando vengono smaltite in un liquido.
Ciò è dovuto all'elevato coefficiente dielettrico del liquido.
Tutti gli ioni positivi si avvicinano alla superficie del materiale solido per formare una pelle.
La deposizione di ioni positivi vicino al materiale solido si allenta con la distanza.
La carica creata su questa superficie a causa della deposizione di anioni e cationi porta a un certo valore di capacità.
Questo fenomeno a doppio strato è anche definito come doppio strato di Helmholtz. La figura seguente spiega la procedura del fenomeno del doppio strato, quando il condensatore viene caricato e quando viene scaricato.
Questi condensatori sono chiamati semplicemente come condensatori elettrici a doppio strato (EDLC). Usano elettrodi di carbonio per ottenere la separazione della carica tra la superficie dell'elettrodo conduttivo e l'elettrolita. Il carbonio funge da dielettrico e gli altri due da anodo e catodo. La separazione della carica è molto più piccola rispetto a un condensatore convenzionale.
Pseudo condensatori
Questi condensatori seguono il electrochemicalprocesso per la deposizione dell'incarico. Questo è anche chiamato comefaradaic process. A un elettrodo, quando una sostanza chimica si riduce o si ossida, viene generata una certa corrente. Durante tale processo, questi condensatori immagazzinano la carica elettrica mediante trasferimento di elettroni tra l'elettrodo e l'elettrolita. Questo è il principio di funzionamento degli pseudo condensatori.
Si caricano molto più velocemente e immagazzinano la carica tanto quanto una batteria. Sono gestiti a una velocità maggiore. Questi sono usati in tandem con le batterie per migliorare la vita. Questi vengono utilizzati nelle applicazioni di rete per gestire le fluttuazioni di potenza.
Condensatori ibridi
Un condensatore ibrido è una combinazione di EDLC e pseudo condensatore. Nei condensatori ibridi, il carbone attivo viene utilizzato come catodo e il materiale di carbonio pre-drogato funge da anodo. Il condensatore agli ioni di litio è l'esempio comune di questo tipo. La figura seguente mostra diversi tipi di condensatori ibridi.
Hanno un'elevata tolleranza in un'ampia gamma di variazioni di temperatura da -55 ° C a 200 ° C. I condensatori ibridi vengono utilizzati anche nelle applicazioni aeree. Sebbene il costo sia elevato, questi condensatori sono altamente affidabili e compatti. Questi sono robusti e possono tollerare urti, vibrazioni e pressioni estreme dall'ambiente. I condensatori ibridi hanno una maggiore densità di energia e una potenza specifica maggiore rispetto a qualsiasi condensatore elettrolitico.