Hovedforskel - Keramik vs. elektrolytisk kondensator

Keramiske og elektrolytiske kondensatorer er to typer kondensatorer, der bruges i elektroniske kredsløb. Det hovedforskel mellem keramisk og elektrolytisk kondensator er, at i keramiske kondensatorer er de to ledende plader adskilt af et keramisk materiale der henviser til, i elektrolytkondensatorer er de to ledende plader adskilt af en elektrolyt og et metaloxidlag.

Opbygning af en kondensator

En kondensator er en enhed, der kan lagre elektrisk energi. Selvom der er forskellige typer kondensatorer, er de fleste af dem baseret på den samme grundlæggende plan. Simpelthen består en kondensator af to ledende plader adskilt af et isolerende materiale kaldet "dielektrisk“. Hovedstrukturen er vist nedenfor:

Grundlæggende struktur af en kondensator

Det kapacitans af kondensatoren beskriver, hvor meget ladning, en kondensator lagrer, når der er en given potentialeforskel på tværs af den. Hvis hver af de ledende plader har et område

og de adskilles med en afstand

, derefter kapacitansen

er givet af:

hvor

er permittivitet, som er en egenskab ved det dielektriske stof.

Hvad er en keramisk kondensator

En keramisk kondensator er en type kondensator hvis dielektrisk er et keramisk materiale. I den enkleste konstruktion af disse sidder et lag af et keramisk materiale mellem to ledende plader. Den mest anvendte type keramiske kondensatorer er imidlertid den såkaldte flerlags chip kondensatorer (MLCC). I MLCC'er er der et antal ledende plader, og et keramisk materiale er klemt mellem hvert par plader. De fungerer effektivt, som om de er mange små kondensatorer parallelt, hvilket giver en stor kombineret kapacitans.

Keramiske kondensatorer: enkeltlag (venstre) og flerlags (højre)

Der er to hovedtyper af keramiske kondensatorer: klasse 1 og klasse 2. Klasse 1 kondensatorer er mere præcise og stabile over et større temperaturinterval, mens klasse 2 kondensatorer tilbyde mere volumetrisk effektivitet (mere kapacitans pr. volumenhed).

Hvad er en elektrolytisk kondensator

En elektrolytisk kondensator er en type kondensator, der bruger en elektrolyt for at øge dens kapacitans. Typisk fungerer aluminium, tantal eller niob som det ledende materiale. Dielektrikum i disse kondensatorer er oxidlaget, der dannes på disse metaller. Da disse oxidlag er meget tynde, er

i kapacitansligningen ovenfor er meget lille, hvilket gør kondensatorens kapacitans meget høj. I rummet mellem lederne er der papirer, der er gennemblødt i en elektrolyt. Selve elektrolytten fungerer som anoden, mens en af ​​metalpladerne fungerer som katoden.

Nogle elektrolytkondensatorer

Elektrolytiske kondensatorer er polariseret. Dette betyder, at når de er forbundet til kredsløb, skal hver terminal have den korrekte polaritet. Hvis de er forbundet med den forkerte polaritet, kan de blive meget varme og endda eksplodere. For elektrolytkondensatorer er ækvivalent seriemodstand (ESR) er et vigtigt begreb. Hvis ESR er for høj, ville strømmen gennem kredsløbet være for lille. Figuren herunder viser, hvordan ESR (impedans) for en kondensator ændres med modstand. Hver kurve viser forskellige kapacitansværdier:

Impedans som funktion af frekvens for kondensatorer med forskellige kapacitanser

Bemærk, at for hver type kondensator er der en frekvens, ved hvilken impedansen er på et minimum. Denne frekvens er resonansfrekvens for kondensatoren. Bemærk, at efterhånden som kapacitansen bliver større, bliver resonansfrekvensen mindre.

Forskellen mellem keramisk og elektrolytisk kondensator

Struktur:

I keramiske kondensatorer, keramik adskiller de ledende overflader.

I elektrolytiske kondensatorer, metaloxidlag og en elektrolyt adskiller de ledende overflader.

Dielektrisk:

I keramiske kondensatorer, et keramisk stof udgør dielektrikum.

I elektrolytiske kondensatorer, dielektrikummet består af et meget tyndt oxidlag.

Polarisering:

Keramiske kondensatorer er ikke polariseret.

Elektrolytiske kondensatorer er polariseret.

ESR:

Keramiske kondensatorer typisk har lave ESR'er.

ESR i elektrolytiske kondensatorer er typisk højere og stærkere afhængig af frekvensen.

Mikrofoni:

Keramiske kondensatorer udstille mikrofoni: en effekt, hvor mekaniske vibrationer fører til elektrisk støj i kredsløb.

Elektrolytiske kondensatorer udviser ikke mikrofoni.

Billede høflighed:

"Et diagram over en simpel parallelpladekondensator" ved induktiveload (egen tegning, udført i Inkscape 0.44) [Public Domain], via Wikimedia Commons

“Keramik-Scheibenkondensator” af Elcap, Jens Both (eget værk) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons (ændret)

“Mlcc-Bauformen” af Elcap, Jens Both (eget værk) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons (ændret)

"Nogle forskellige stilarter af aluminium og tantalelektrolytkondensatorer" af Elcap (eget værk) [CC0 1.0], via Wikimedia Commons

“Impedanzkurven verschiedener Kapazitätswerte aus unterschiedlichen Kondensatorfamilien” af Elcap, Jens Both (eget værk) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons