Principio de funcionamiento y clasificación de los condensadores cerámicos.

Un condensador es un dispositivo eléctrico que almacena energía en forma de campo eléctrico. Consta de dos placas metálicas separadas por una sustancia dieléctrica o no conductora. Los tipos de condensadores se dividen a grandes rasgos en capacitancia fija y capacitancia variable. Los más importantes son los condensadores de capacitancia fija, pero también los hay de capacitancia variable, como los rotativos o de ajuste fino. Los condensadores con capacitancia fija se dividen en condensadores de película, condensadores cerámicos, condensadores electrolíticos y condensadores superconductores. Este artículo presenta brevemente el principio de funcionamiento, la estructura y las características de aplicación de los condensadores cerámicos.

1. Polaridad de los condensadores cerámicos

Los condensadores cerámicos se encuentran más comúnmente en todos los dispositivos eléctricos que utilizan materiales cerámicos como dieléctricos. Los condensadores cerámicos son un dispositivo no polarizado, lo que significa que no tienen polaridad. Por lo tanto, se puede conectar en cualquier dirección de la placa de circuito. Por tanto, suelen ser mucho más seguros que los condensadores electrolíticos. Este es el símbolo de un condensador no polarizado que se muestra a continuación. Muchos tipos de condensadores, como los condensadores de perlas de tantalio, no tienen polaridad.

2. Estructura y rendimiento de los condensadores cerámicos

Hay tres tipos principales de condensadores cerámicos, pero hay otros tipos para elegir:

1. Condensadores cerámicos de disco con terminales para montaje en orificio pasante con revestimiento de resina.

2. Condensadores cerámicos multicapa (MLC) de montaje superficial.

3. Un tipo especial de condensador cerámico de disco desnudo y sin plomo para microondas diseñado para montarse en una ranura de una PCB.

Los condensadores de disco cerámico se fabrican recubriendo ambos lados de un disco cerámico con contactos plateados, como se muestra en la figura anterior. Los condensadores de disco cerámico tienen valores de capacitancia de aproximadamente 10 pF a 100 μ F y una variedad de voltajes nominales, que van desde 16 V a 15 KV o incluso más.

Para lograr una mayor capacitancia, estos dispositivos pueden estar hechos de múltiples capas. Los MLCC están hechos de una mezcla de materiales paraeléctricos y ferroeléctricos, o con capas de contactos metálicos. Una vez finalizado el proceso de estratificación, el dispositivo se coloca a alta temperatura y la mezcla se sinteriza, dando como resultado un material cerámico con las propiedades deseadas. Finalmente, el condensador resultante consta de muchos condensadores más pequeños conectados en paralelo, lo que da como resultado un aumento de la capacitancia.

Se entiende que los MLCC constan de más de 500 capas, con un espesor de capa mínimo de aproximadamente 0,5 micras. A medida que avanza la tecnología, el espesor de la capa disminuirá y la capacitancia aumentará al mismo volumen.

Los dieléctricos de los condensadores cerámicos varían de un fabricante a otro, pero los compuestos comunes incluyen dióxido de titanio, titanato de estroncio y titanato de bario.

Principio de funcionamiento de los condensadores cerámicos.

3. Clasificación de los condensadores cerámicos.

Según los diferentes materiales cerámicos, se pueden dividir en condensadores cerámicos de baja frecuencia y condensadores cerámicos de alta frecuencia. Según su forma estructural, se pueden dividir en varios tipos de condensadores, como condensadores de disco, condensadores tubulares, condensadores rectangulares, condensadores de lámina y condensadores de orificio pasante. Se definen diferentes categorías de condensadores cerámicos según el rango de temperatura de funcionamiento, la deriva de temperatura y la tolerancia.

1. Condensadores cerámicos clase I

Este tipo de capacitancia está relacionada principalmente con la temperatura. Estos son los condensadores más estables y tienen características casi lineales.

Los compuestos más comunes utilizados como dieléctricos son:

A. Titanato de magnesio con un coeficiente de temperatura positivo.

B. Titanato de calcio para condensadores con coeficiente de temperatura negativo.

2. Condensadores cerámicos clase II

Este tipo de condensador muestra un mejor rendimiento en términos de eficiencia volumétrica, pero esto se produce a expensas de una menor precisión y estabilidad. Por lo tanto, se utilizan a menudo en aplicaciones de desacoplamiento, acoplamiento y derivación donde la precisión no es importante.

A. Rango de temperatura: -50 ° C a +85 ° C

B. Factor de disipación: 2,5%

C. Precisión: Mala

3. Condensadores cerámicos clase III

Este tipo de condensador cerámico tiene alta eficiencia volumétrica, baja precisión y bajo factor de pérdida. No puede soportar altos voltajes. El dieléctrico utilizado suele ser titanato de bario.

A. Los capacitores Clase III varían su capacitancia entre -22% y +50%

B. El rango de temperatura es de +10 ° C a +55 ° C.

C. Factor de disipación: 3 a 5%.

D. Tiene una precisión bastante pobre (generalmente 20% o -20/+80%).

E. Normalmente se utiliza para desacoplamiento u otras aplicaciones de suministro de energía donde la precisión no es un problema