خازن چیست - قسمت سوم


خازن یکی از مهم ترین قطعات الکتریکی است که در بسیاری از وسایل الکتریکی و الکترونیکی از آن استفاده شده است . در این سری از مقالات قصد داریم تا شما را با این قطعه کاربردی آشنا کنیم . با بستیوال همراه باشید .

خازن چیست - قسمت سوم

این مقاله ، قسمت سوم از سری مقالات معرفی قطعه کاربردی خازن است که در این قسمت قصد داریم به معرفی انواع خازن های موجود در بازار بپردازیم . همچنین در صورتی که قصد دارید مقالات معرفی خازن را از ابتدا دنبال کنید ، می توانید با مراجعه به لینک خازن چیست - قسمت اول به آن دسترسی پیدا کنید . پس در ادامه با بستیوال همراه باشید .

خازن ها را می توان مانند سایر قطعات الکتریکی و الکترونیکی به روش های مختلف دسته بندی نمود . معروف ترین دسته بندی مربوط به خازن ها به شرح زیر است : 

- دسته بندی بر اساس خازن های ثابت و متغیر

- دسته بندی بر اساس اتصال به مدار

- دسته بندی بر اساس عایق یا همان دی الکتریک بین صفحات


- خازن های ثابت و متغیر 

بیشتر خازن های موجود در بازار دارای ظرفیت ثابتی می باشند که فقط با گذشت زمان ممکن است مقدار ظرفیت آن مقداری تغییر کند که آن نیز مربوط به در صد خطای خازن است . اما گونه دیگری از خازن ها وجود دارد که می توان توسط یک پیچ و یا یک اهرم مقدار ظرفیت آن را نیز تغییر دهیم .

به این نوع خازن ، خازن متغیر یا Variable گویند که ممکن است با چرخش اهرم ، سطح مقطع مشترک بین دو صفحه خازن ، فاصله بین دو صفحه و یا ابعاد دی الکتریک درون خازن تغییر کند . با تغییر هر کدام از پارامتر ها گفته شده ، ظرفیت خازن نیز تغییر می کند .

کاربرد اصلی این خازن ها در مدارت فرستنده و گیرنده مخابراتی است و با تغییر ظرفیت خازن فرکانس نوسان ساز مدار یا فرکانس فیلتر دریافت در گیرنده تغییر می کند . به دلیل حساسیت مدارات مخابراتی ، این خازن ها به صورت Multi Turn یا چند دور ساخته می شوند که این امر باعث می شود ، گام تغییر ظرفیت بسیار کوچک شود که این امر دقت ظرفیت خازن را افزایش می دهد . همچنین اهرم تغییر ظرفیت این خازن ها از یک پیچ تشکیل شده و می توان آن را توسط پیچگوشتی مشخص نمود که به این خازن های متغیر ، خازن تریمر گفته می شود .

تصاویر زیر مربوط به مدل های مختلف خازن های متغیر است :

خازن متغیر

- خازن های پایه دار و خازن های SMD

تمامی خازن های بالا دارای مدل و ظاهر های متنوعی می باشند که می توان در مدارت مختلف از آن ها استفاده نمود . خازن ها نیز مانند مقاومت ها به سه گروه پایه دار ، نصب سطحی SMD و ترمینالی تقسیم بندی می شوند که بسته به نوع مدار چاپی طراحی شده انتخاب می شوند . نوع اول دارای پایه بوده که به درون سوراخ های برد مدار چاپی میرود و از پشت به برد لحیم می شود .

نوع دوم بر روی سطح برد نصب می شود و ابعاد بسیار کوچکی داردکه در نتیجه ظرفیت آن نیز کم است . نوع سوم شامل خازن های ولتاژ بالا می شود و توسط زوج سیم به مدار متصل می شود .

خازن های سرامیکی SMD

- انواع خازن ها بر اساس نوع دی الکتریک یا همان عایق بین صفحات

این دسته بندی از اهمیت بالایی برخوردار است که دلیل اصلی نام گذاری انواع خازن ها می باشد . همانطور که در مقالات قبل نیز گفته شد ، با قرار دادن دی الکتریک یا همان عایق در بین صفحات خازن ، ظرفیت خازن افزایش پیدا می کند . تولید کننده های قطعات الکتریکی و الکترونیکی ، خازن ها را به روش های مختلف و با دی الکتریک های متنوعی تولید می کنند که در ادامه قصد داریم به شرح معروف ترین آن ها بپردازیم .

یکی از مهم ترین دسته بندی خازن ها بر اساس نوع ساخت ، دسته بندی خازن های قطبی و غیر قطبی است . در خازن های قطبی ، بر خلاف خازن های غیر قطبی ، پلاریته اتصال از اهمیت بالایی برخوردار است و در صورتی که قطبی مثبت و منفی منبع به اشتباه به خازن متصل شود ، خازن دچار مشکل می شود و در برخی مواقع انفجار رخ می دهد .

خازن های قطبی دارای ظرفیت بیشتری نسبت به خازن های غیر قطبی می باشند اما از لحاظ حداکثر ولتاژ کاری ، ضعیف تر از خازن های غیر قطبی هستند .

معروف ترین خازن های غیر قطبی به شرح زیر است : 

خازن ها سرامیکی Ceramic Capacitor

خازن های سرامیکی

دی الکتریک استفاده شده در این خازن ها از جنس سرامیک است و در دو کلاس 1 و 2 ساخته می شود که کلاس 1 دارای پایداری بیشتر و کلاس 2 دارای ظرفیت بیشتر است . این خازن ها دارای ظرفیت کمتری نسبت به سایر خازن ها می باشند و به طور معمول ظرفیت آن ها در بازه کمتر از 100 پیکو فاراد تا 220 نانو فاراد در کلاس 1 و 1.5 نانو فاراد تا 47 میکرو فاراد در کلاس 2 است . از دیگر ویژگی های این خازن ها ، حداکثر ولتاژ کاری است که به دلیل ضخامت کم لایه های سرامیک باعث شده تا خازن های سرامیک با حداکثر ولتاژ 30 کیلو ولت ساخته شود . از این خازن ها می توان در کاربرد هایی مانند کوپلاژ مدارت فرکانس بالا ، مدارت فیلتر و نوسان ساز مخابراتی فرکانس بالا و منابع تغذیه استفاده نمود .

نمونه عملی استفاده از این خازن در مدار تراشه های تغذیه مانند سری 78xx و تغذیه مدارات میکرو کنترلری است که با استفاده از این خازن ها در نقاط مختلف می توان نویز را کاهش داد .

مشکل بزرگ این خازن ها وابستگی ظرفیت به دما است که با افزایش دما ، ظرفیت نیز مقداری تغییر می کند . به این خازن ها خازن های عدسی نیز گفته می شود .

خازن های ورقه ای یا لایه ای Film Capacitor

خازن های ورقه ای

این خازن ها از ورقه های فلزی و دی الکتریک پلاستیکی از جنس تفلون ، پلی استر و پلی اتیلن تشکیل شده است که این ورقه ها مانند تصویر زیر به صورت استوانه ای پیچیده می شوند و در نهایت در داخل یک پکیج پلاستیکی مقاوم قرار داده می شود .

به دلیل ساختار داخلی این خازن ها ، پایه های بیرونی خازن به طور مستقیم به صفحه های خازن متصل می شود که این امر باعث کاهش خاصیت مقاومتی و سلفی داخلی می شود و این ویژگی مهندسین را قادر می سازد تا بتوانند از این خازن در مدارات اسنابر ، مداراتی با جهش های جریان بالا و مدارت تغذیه جریان متناوب و فرکانس بالا استفاده نمایند .

رنج ولتاژ کاری در این خازن ها در بازه 10 تا 2000 ولت است و ظرفیت آن ها در بازه کمتر از 100 پیکو تا 22 پیکو فاراد قرار می گیرد . لازم به ذکر است نوع دیگری از این خازن ها نیز موجود است که به Power Film Cap معروف هستند و در مدارت جریان متناوب با ولتاژ بالا در بازه 100 تا 100 کیلو ولت از آن ها استفاده می شود .

خازن هایی با عایق های طبیعی مانند خازن میکا ، شیشه ، کاغذ و هوا

این خازن ها دارای تنوع بسیار زیادی می باشند که جنس دی الکتریک آن از مواد طبیعی مانند ، میکا ، شیشه ، کاغذ و ... می باشد . هر کدام از این خازن ها دارای ویژگی های منحصر به فردی می باشند و از آن ها در کاربرد های خاص استفاده می شود .

خازن های میکا

برای مثال میکا ، ماده ای پایدار از لحاظ الکتریکی است و خازن میکا به پایداری بالا مشهور هستند . مقدار این خازن ها در طول زمان بسیار کم تغییر می کند و همچنین نسبت به حرارت بسیار پایدار است . از این قطعات می توان در مدارت فرستنده و گیرنده های حساس و فرکانس بالای رادیویی استفاده نمود . لازم به ذکر است که این قطعات دارای نوع قدرت بالا نیز می باشند که می تواند تحت ولتاژ تا 100 کیلو ولت نیز کار کند . از دیگر ویژگی های این نوع خازن ، پایین بودن مقاومت و خاصیت سلفی داخلی است . عیب بزرگ این خازن ها ، ابعاد و قیمت بالای آن ها می باشد که امروزه در مدارت غیر حساس از خازن های سرامیکی و ورقه ای به عنوان جایگزینی برای آن  استفاده می شود .

خازن  با دی الکتریک هوا نیز در این دسته قرار می گیرد که لارم به ذکر است که این خازن ها بیشتر به صورت متغیر ساخته می شود و از ویژگی های آن می توان به ظرفیت کم ، ولتاژ کاری بسیار بالا و مقاومت داخلی بسیار کم می باشد . از این خازن ها در فرستنده های قدرت بالا مانند فرستنده های نظامی برای از بین بردن تجهیزات الکتریکی استفاده می شود .

خازن با دی الکتریک خلا

خازن های کاغذی از لحاظ ساختار مانند خازن های ورقه ای هستند که در آن ها از کاغذ به عنوان دی الکتریک استفاده شده است .

خازن کاغذی

خازن های شیشه ای به دو دسته خازن با دی الکتریک خلا و پوشش شیشه ای و خازن با دی الکتریک شیشه تقسیم می شوند که نوع اول ، از همه لحاظ مانند خازن با دی الکتریک هوا است و نوع دوم ، یکی از بهترین و گران قیمت ترین خازن های غیر قطبی است که از لحاظ پایداری ، فرکانس و مقاومت داخلی در بهترین وضعیت قرار می گیرد .

خازن با دی الکتریک شیشه ای

خازن های قطبی

خازن های قطبی به دو دسته خازن های الکترولیتی و Supper Capacitor تقسیم می شوند که نوع دوم شامل خازن هایی با ظرفیت بسیار بالا است و می توان از آن ها در بسیاری از مدارت به عنوان باتری استفاده نمود . این خازن ها را خازن های دو لایه نیز می نامند و دارای قیمت بسیار زیادی هستند . مشکل اصلی این خازن ها ولتاژ کاری بسیار کم آن ها است که می توان با سری کردن چند خازن ، آن را برطرف نمود .

خازن های الکترولیتی 
ساختار این خازن ها نیز مانند خازن های غیر قطبی است با این تفاوت که از ماده ای شیمیایی و معمولا به صورت مایع ، به عنوان دی الکتریک خازن استفاده می شود که باعث افزایش چند برابری ظرفیت خازن قطبی نسبت به خازن های غیر قطبی می شود . امروزه بیشترین مصرف خازن مربوط به این دسته می باشد .

خازن الکترولیتی

خازن های الکترولیتی دارای مدل های متنوعی هستند که معروف ترین آن ها دو نوع آلمینیومی و تانتالیوم است . نوع اول به خازن های الکترولیتی معمولی معروف هستند و دارای قیمت بسیار پایینی می باشند . ظرفیت این خازن ها در بازه 0.1 میکرو فاراد تا 2.7 فاراد است که از لحاظ ابعاد دارای مدل های متنوعی هستند که به طور گسترده در مدارت منابع تغذیه الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند . همچنین این خازن ها دارای مشکلاتی نیز از قبیل وجود پلاریته و نشت دی الکتریک می باشند که نوع پیشرفته تری از آن ها با نام خازن های الکترولیتی جامد ، مشکل نشتی را بر طرف نموده اند .

خازن تانتال

خازن های تانتالیوم یا تانتال نیز مانند خازن های الکترولیتی آلمینیومی هستند با این تفاوت که از فلز تانتالیوم به جای آلمینیوم در ساختار آن استفاده شده که به دلیل خاصیت خاصیت دی الکتریک بهتر تانتالیوم نسبت به آلمینیوم ، باعث کوچکتر شدن ابعاد این خازن ها شده است . این خازن ها از لحاظ جریان نشتی ، پایداری و کیفیت دارای وضعیت بهتری نسبت به نوع آلمینیومی می باشند اما داری مشکلاتی نیز از قبیل  حساسیت بالا و قیمت بالا می باشند .

این مقاله قسمت سوم از سری مقالات معرفی قطعه الکتریکی خازن است که در آن به برسی انواع خازن های موجود در بازار پرداخته شد . برای دسترسی به قسمت چهارم از این سری مقالات که در آن به روش خواندن مقدار ظرفیت خازن از روی کد عددی خازن پرداخته شده ، به لینک خازن چیست - روش خواندن ظرفیت خازن از روی کد مراجعه نمایید . با بستیوال بهترین ها را دنبال کنید .

خازن چیست - قسمت چهارم خازن چیست - قسمت چهارم
طالع بینی ازدواج - مرد فروردین طالع بینی ازدواج - مرد فروردین