Belangrijkste verschil - Keramische versus elektrolytische condensator

Keramische en elektrolytische condensatoren zijn twee soorten condensatoren die worden gebruikt in elektronische circuits. De grootste verschil tussen keramische en elektrolytische condensator is dat, in keramische condensatoren worden de twee geleidende platen gescheiden door een keramisch materiaal terwijl, in elektrolytische condensatoren worden de twee geleidende platen gescheiden door een elektrolyt en een metaaloxidelaag.

Structuur van een condensator

Een condensator is een apparaat dat elektrische energie kan opslaan. Hoewel er verschillende soorten condensatoren zijn, zijn de meeste gebaseerd op dezelfde basisblauwdruk. Simpel gezegd, een condensator bestaat uit twee geleidende platen gescheiden door een isolerend materiaal genaamd de "diëlektricum“. De hoofdstructuur is hieronder weergegeven:

Basisstructuur van een condensator

De capaciteit van de condensator beschrijft hoeveel lading een condensator opslaat wanneer er een bepaald potentiaalverschil over is. Als elk van de geleidende platen een oppervlakte heeft:

en ze zijn gescheiden door een afstand

, dan de capaciteit

is gegeven door:

waar

is de permittiviteit, wat een eigenschap is van de diëlektrische substantie.

Wat is een keramische condensator?

Een keramische condensator is een type condensator waarvan: diëlektricum is een keramisch materiaal. In de eenvoudigste constructie hiervan zit een laag keramisch materiaal tussen twee geleidende platen. Het meest gebruikte type keramische condensatoren is echter de zogenaamde meerlagige chipcondensatoren (MLCC). In MLCC's is er een aantal geleidende platen en tussen elk paar platen is een keramisch materiaal geplaatst. In feite werken ze alsof het veel kleine condensatoren parallel zijn, wat een grote gecombineerde capaciteit geeft.

Keramische condensatoren: enkellaags (links) en meerlaags (rechts)

Er zijn twee hoofdtypen keramische condensatoren: klasse 1 en klasse 2. Klasse 1 condensatoren zijn nauwkeuriger en stabieler over een groter temperatuurbereik, terwijl klasse 2 condensatoren bieden meer volumetrische efficiëntie (meer capaciteit per volume-eenheid).

Wat is een elektrolytische condensator?

Een elektrolytische condensator is een type condensator dat: gebruikt een elektrolyt om de capaciteit te vergroten. Typisch aluminium, tantaal of niobium fungeert als het geleidende materiaal. Het diëlektricum in deze condensatoren is de oxidelaag die zich op deze metalen vormt. Omdat deze oxidelagen erg dun zijn,

in de bovenstaande capaciteitsvergelijking is erg klein, waardoor de capaciteit van de condensator erg hoog is. In de ruimte tussen de geleiders bevinden zich papieren die gedrenkt zijn in een elektrolyt. De elektrolyt zelf fungeert als de anode, terwijl een van de metalen platen als de kathode fungeert.

Sommige elektrolytische condensatoren

Elektrolytische condensatoren zijn: gepolariseerd. Dit betekent dat wanneer ze worden aangesloten op circuits, elke terminal de juiste polariteit moet krijgen. Als ze met de verkeerde polariteit zijn aangesloten, kunnen ze erg heet worden en zelfs exploderen. Voor elektrolytische condensatoren, de equivalente serieweerstand (ESR) is een belangrijk begrip. Als de ESR te hoog is, zou de stroom door het circuit te klein zijn. Onderstaande figuur laat zien hoe de ESR (impedantie) van een condensator verandert met weerstand. Elke curve toont verschillende capaciteitswaarden:

Impedantie als functie van de frequentie voor condensatoren met verschillende capaciteiten

Merk op dat er voor elk type condensator een frequentie is waarbij de impedantie minimaal is. Deze frequentie is de resonantiefrequentie van de condensator. Merk op dat naarmate de capaciteit groter wordt, de resonantiefrequentie kleiner wordt.

Verschil tussen keramische en elektrolytische condensator

Structuur:

In keramische condensatoren, keramiek scheiden de geleidende oppervlakken.

In elektrolytische condensatoren:, metaaloxidelagen en een elektrolyt scheiden de geleidende oppervlakken.

diëlektricum:

In keramische condensatoren, een keramische substantie vormt het diëlektricum.

In elektrolytische condensatoren:, bestaat het diëlektricum uit een zeer dunne oxidelaag.

Polarisatie:

Keramische condensatoren zijn niet gepolariseerd.

Elektrolytische condensatoren zijn gepolariseerd.

ESR:

Keramische condensatoren hebben doorgaans lage ESR's.

De ESR in elektrolytische condensatoren: is doorgaans hoger en sterker afhankelijk van de frequentie.

Microfoon:

Keramische condensatoren expositie microfoon: een effect waarbij mechanische trillingen leiden tot elektrische ruis in circuits.

Elektrolytische condensatoren geen microfonie vertonen.

Afbeelding met dank aan:

"Een diagram van een eenvoudige parallelle plaatcondensator" door inductieve belasting (eigen tekening, gedaan in Inkscape 0.44) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Keramik-Scheibenkondensator" door Elcap, Jens Both (eigen werk) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons (gewijzigd)

"Mlcc-Bauformen" door Elcap, Jens Both (eigen werk) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons (gewijzigd)

"Sommige verschillende stijlen van aluminium en tantaal elektrolytische condensatoren" door Elcap (eigen werk) [CC0 1.0], via Wikimedia Commons

"Impedanzkurven verschiedener Kapazitätswerte aus unterschiedlichen Kondensatorfamilien" door Elcap, Jens Both (eigen werk) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons