Основные типы диэлектриков, применяемых в производстве конденсаторов

Стеклоэмалевые конденсаторы имеют следующие характеристики:

1) превосходные высокочастотные характеристики (коэффициент мощности снижается с частотой при ее изменении от 1 КГц до 1 МГц, после чего увеличивается с ростом частоты вплоть до 100 МГц);

2) в диапазоне температур от -55 до +200° С общее изменение емкости составляет 5%;

3) температурный коэффициент емкости равен 115±25*10-6 град-1;

4) способность работать при соответствующем сниже­нии напряжения при температуре 200° С; I

5) стабильность емкости во времени высока, необрати­мое изменение емкости менее 0,08%;

6) очень высокое Ris при 25° С, выше 106 МОм;

7) хорошая добротность; при 25° С и 1 МГц добротность Q = 1800 ÷ 3000;

8) тангенс угла диэлектрических потерь при 25° С приблизительно равен 0,001; при 200° С достигает величины порядка 0,01;

9) постоянная времени при 100° С выше 10 МОм*мкФ. Как и в случае стеклянных конденсаторов, корпус из­готовляют из того же материала, который используется в качестве диэлектрика между обкладками; это устраняет опасность появления короны у краев обкладок при высоком напряжении.

Стеклоэмалевые конденсаторы применяют в тех же це­пях, что и стеклянные конденсаторы.

Пленочные конденсаторы

Пленочными конденсаторами называются конденсаторы с диэлектриком из синтетических пленок, например из полистирола, полиэтилентерефталата (майлар), политетра­фторэтилена (тефлон), которые используются или самостоятельно, или в сочетании с другим диэлектриком. Полистирольные конденсаторы изготовляют уже в течение многих лет. Они имеют следующие характеристики:

1) постоянная времени очень высока: при комнатной Температуре (+25°С) превышает 106 МОм* мкФ, при повышении температуры до +65° С снижается незначительно;

2) диапазон рабочих температур от -55 до 65° С (некоторые типы конденсаторов малой емкости могут работать при температуре до +85° С);

3) коэффициент мощности при 25° С порядка 0,0005 (сравним с cosφ для слюдяных конденсаторов) и не зависит от частоты;

4) диэлектрическая абсорбция низкая; это допускает использование конденсаторов в цепях с большой постоян­ной времени;

5) температурный коэффициент емкости отрицательный, может достигать минус 200 * 10-6 град-1 в зависимости от кон­струкции конденсатора;

6) необратимое изменение емкости во времени меньше 0,2%;

7) добротность Q выше 4000.

Полистирольные конденсаторы выпускают для следую­щих областей применения: для цепей точной выдержки времени, для интегрирующих устройств, для настроенных контуров с высокой добротностью и в качестве образцов емкости.

Полиэтилентерефталат (майлар) — перспективный ди­электрик и в будущем может в значительной мере заменить собой бумагу. Однако для его свойств характерна опреде­ленная температурная и частотная зависимость. Верхний предел его рабочей температуры выше, чем у бумаги, и достигает 150° С. Однослойные секции из этой пленки про­питываются полистиролом, минеральным маслом и другими подобными веществами для заполнения сквозных отверстий; могут быть также намотаны секции с двумя (и более) слоями пленки, как в случае бумажных конденсаторов.

Пленка отличается хорошей механической прочностью и может легко металлизироваться методом испарения в вакууме. Так как эта пленка чувствительна к влаге, то конденсаторы необходимо герметизировать.

Конденсаторы с диэлектриком из пленки майлар имеют следующие характеристики:

1) постоянная времени при 25° С обычно вдвое выше, чем у бумажных конденсаторов (при 25° С выше 50 000 МОм*мкФ, при 150° С обычно выше 10 Мом*мкФ);

2) рабочая температура до 150° С, обычно при условии значительного снижения номинального напряжения;

3) тангенс угла потерь не более 0,01 при 85° С и не более 0,016 при 160° С;

4) диэлектрическая абсорбция небольшая, меньше, чем у слюдяных конденсаторов, если не применена пропитка кремний органической жидкостью;

5) изменение емкости не более ±4% при изменении температуры от —55 до +85° С, не более ±20% при из­менении температуры от —55 до +150° С.

Конденсаторы с диэлектриком из полиэтилентерефталата используют в тех же цепях и устройствах, что и обыч­ные бумажные конденсаторы, когда требуется более высо­кое сопротивление изоляции, более высокая рабочая тем­пература и меньшая абсорбция, чем для бумажного кон­денсатора.

Конденсаторы с диэлектриком из пленки политетрафтор­этилена (тефлон) способны работать при еще более высокой температуре (до 200°С), однако трудно изготовить пленку толщиной 6,3 и 12,7 мк с требуемыми характеристиками.

Конденсаторы этого типа имеют следующие характе­ристики:

1) постоянная времени высокая; при 25° С она выше 106 МОм*мкФ, при 200° С обычно выше 200 Мом*мкФ;

2) диапазон рабочих температур от —55 до +200° С;

3) диэлектрическая абсорбция малая, такая же, как у полистирола;

4) температурный коэффициент емкости отрицатель­ный, порядка —200*10-6 град-1;

5) тангенс угла потерь низкий, менее 0,0005 при 25° С;

6) отклонение емкости от номинала до ±1%;

7) добротность выше 5000;

8) изменение емкости в диапазоне температур от —55 до +200° С менее ±4%.

В связи с дороговизной конденсаторы с диэлектриком из пленки этого типа используются только там, где необходимы высокая рабочая температура, низкий угол потерь, высокая добротность, очень высокое сопротивление изоляции и малое изменение емкости с температурой.

Электролитические конденсаторы

Выдающаяся характеристика электролитических конденсаторов — очень высокая удельная емкость, т. е. емкость, рассчитанная на единицу объема. Это преимущество особенно заметно при малых рабочих напряжениях. Электролитические конденсаторы можно изготовлять несколь­кими способами. Существенным признаком является наличие двух электродов, погруженных в электролит, с электрохимически полученной пленкой окиси, которая работает в качестве диэлектрика на одном или на обоих электродах. 1. Полярный алюминиевый электролитический конден­сатор — наиболее старый тип электролитического конден­сатора. Конденсаторы наматываются, подобно бумажным, из лент глад­кой или травленой фоль­ги. На поверхность одной из лент, анодной или положительной, нанесен слой оксида. Травление фольги (или шоопирование ткани, что является другим вариантом конструкции) увеличивает активную поверхность, в результате чего дости­гается значительное уве­личение емкости конден­сатора.

При длительном хра­нении электролитиче­ские конденсаторы необ­ходимо периодически подформовывать. Через 6 месяцев хранения при комнатной температуре, если ток утечки конденсаторов велик, оксидная пленка должна быть вновь подформована.

Электрические свойства электролитических алюминие­вых конденсаторов изменяются в широких пределах в за­висимости от условий эксплуатации. Некоторые примеры приведены ниже.

а) Емкость. При повышении температуры от 25 до 85° С емкость несколько возрастает (на 10%) и уменьшается при снижении температуры до —20° С. При более низких температурах емкость быстро падает. Емкость также не­сколько снижается с повышением частоты: в интервале частот от 60 Гц до 10 КГц она снижается примерно на 10%.

1	2	3	4	5	6	7