Các loại tụ điện

Có nhiều loại tụ điện khác nhau được sử dụng trong thiết bị điện tử, mỗi loại có đặc điểm riêng: hãy kiểm tra sự khác biệt và loại tụ điện nào có thể áp dụng cho các ứng dụng khác nhau.

Tụ điện được sử dụng trong hầu hết mọi mạch điện tử được chế tạo ngày nay. Tụ điện được sản xuất với số lượng hàng triệu mỗi ngày, nhưng có một số loại tụ điện khác nhau.

Mỗi loại tụ điện đều có ưu nhược điểm riêng có thể sử dụng trong các ứng dụng khác nhau.

Do đó, cần phải biết một chút về từng loại tụ điện để có thể chọn đúng loại tụ điện cho bất kỳ mục đích sử dụng hoặc ứng dụng nhất định.

Có nhiều biến thể bao gồm việc tụ điện là cố định hay biến thiên, được dẫn điện hay sử dụng công nghệ gắn kết bề mặt, và tất nhiên là chất điện môi: nhôm điện phân, tantali, gốm, màng nhựa, giấy, v.v.

Cực & không cực

Một trong những điểm khác biệt chính giữa các loại tụ điện là chúng có phân cực hay không.

Về cơ bản, tụ điện phân cực là tụ điện phải được chạy với điện áp trên nó theo một cực nhất định.

Ký hiệu mạch cho các loại tụ điện phân cực

Một số loại tụ điện phân cực phổ biến hơn bao gồm tụ điện nhôm và tantali. Chúng được đánh dấu để chỉ ra cực dương hoặc cực âm và chúng chỉ nên được vận hành với phân cực điện áp theo hướng của nó – phân cực ngược có thể làm hỏng hoặc phá hủy chúng. Khi các tụ điện thực hiện nhiều nhiệm vụ như ghép và tách, sẽ có một điện áp DC vĩnh viễn trên chúng và chúng sẽ chỉ đi qua bất kỳ thành phần AC nào.

Các dạng khác của tụ điện là tụ điện không phân cực hoặc không phân cực. Loại tụ điện này không có yêu cầu về cực tính và nó có thể được kết nối theo một trong hai cách trong mạch. Gốm sứ, màng nhựa, mica bạc và một số tụ điện khác là tụ điện không phân cực hoặc không phân cực.

Tụ điện gắn chì và bề mặt

Tụ điện có sẵn dưới dạng các loại tụ điện có chì và tụ điện gắn trên bề mặt. Hầu như tất cả các loại tụ điện đều có sẵn dưới dạng phiên bản chì: tụ điện, gốm, siêu tụ điện, màng nhựa, mica bạc, thủy tinh và các loại chuyên dụng khác.

Tụ điện SMD hạn chế hơn một chút. Các tụ điện SMD phải có khả năng chịu được nhiệt độ được sử dụng trong quá trình hàn. Vì tụ điện không có dây dẫn và cũng là kết quả của quá trình hàn được sử dụng, các thành phần SMD bao gồm tụ điện được tiếp xúc với mức tăng nhiệt độ hoàn toàn của chính vật hàn. Do đó, không phải tất cả các loại đều có sẵn dưới dạng tụ điện SMD.

Các loại tụ điện gắn trên bề mặt chính bao gồm: gốm, tantali và điện phân. Tất cả những thứ này đã được phát triển để chịu được nhiệt độ rất cao của quá trình hàn.

Tụ điện biến đổi & cố định

Một phân biệt loại khác đối với tụ điện là chúng cố định hay biến thiên.

Phần lớn các tụ điện cho đến nay là tụ điện cố định, tức là chúng không có bất kỳ điều chỉnh nào. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, có thể cần một tụ điện có thể điều chỉnh hoặc thay đổi được trong đó giá trị của tụ điện có thể cần thay đổi. Thông thường, các tụ điện này có giá trị tương đối thấp, đôi khi có giá trị tối đa lên đến 1000pF.

Tụ điện biến đổi cũng có thể được phân loại là biến đổi và đặt trước. Các biến trở chính có thể được điều chỉnh bằng một núm điều khiển và có thể được sử dụng để điều chỉnh radio, v.v. được điều chỉnh trong sử dụng bình thường.

Các loại tụ điện cố định

Có rất nhiều loại tụ điện giá trị cố định khác nhau có thể được mua và sử dụng trong các mạch điện tử.

Các tụ điện này thường được phân loại theo chất điện môi được sử dụng trong tụ điện vì điều này chi phối các tính chất chính: điện phân, gốm, bạc mica, màng nhựa kim loại và một số loại khác.

Mặc dù danh sách dưới đây cung cấp một số loại tụ điện chính, nhưng không phải tất cả đều có thể được liệt kê và mô tả và có một số loại ít được sử dụng hơn hoặc ít phổ biến hơn có thể được nhìn thấy. Tuy nhiên, nó bao gồm hầu hết các loại tụ điện chính.

Tụ điện gốm: Như tên gọi, loại tụ điện này có tên gọi là do nó sử dụng chất điện môi gốm. Điều này mang lại nhiều đặc tính bao gồm hệ số hao hụt thấp và mức độ ổn định hợp lý, nhưng điều này phụ thuộc vào loại gốm chính xác được sử dụng. Các chất điện môi gốm không cho mức độ điện dung cao trên một đơn vị thể tích như một số loại tụ điện và kết quả là các tụ điện gốm thường có giá trị từ vài picofarads đến giá trị khoảng 0,1 µF.

Lựa chọn các loại tụ gốm có chì.

Đối với các thành phần dẫn, tụ gốm đĩa được sử dụng rộng rãi. Loại tụ điện gốm này được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng như ứng dụng tách và ghép. Các tụ điện được chỉ định cao hơn, đặc biệt được sử dụng trong các loại tụ điện gắn trên bề mặt thường có các loại điện môi gốm cụ thể được chỉ định. Các loại thường thấy hơn bao gồm:

COG: Thường được sử dụng cho các giá trị điện dung thấp. Nó có hằng số điện môi thấp, nhưng cho mức độ ổn định cao.

X7R: Được sử dụng cho các mức điện dung cao hơn vì nó có hằng số điện môi cao hơn nhiều so với COG, nhưng độ ổn định thấp hơn.
Z5U: Được sử dụng cho các giá trị điện dung thậm chí cao hơn, nhưng có độ ổn định thấp hơn COG hoặc X7R.

Các tụ điện bằng gốm có sẵn như các thiết bị được dẫn truyền thống cũng như các biến thể cấp nguồn. Định dạng được sử dụng rộng rãi nhất cho tụ điện gốm là như một tụ điện gắn trên bề mặt – định dạng là một tụ điện gốm nhiều lớp cũng được rút gọn thành MLCC. Những MLCC này được sử dụng hàng tỷ mỗi ngày vì chúng tạo thành loại tụ điện fo được sử dụng nhiều nhất để sản xuất hàng loạt.

Tụ điện: Loại tụ điện này là loại được dẫn phổ biến nhất cho các giá trị lớn hơn khoảng 1 microfarad, có một trong những mức điện dung cao nhất cho một khối lượng nhất định. Loại tụ điện này được cấu tạo bằng cách sử dụng hai màng mỏng bằng lá nhôm, một lớp được phủ bởi một lớp oxit làm chất cách điện. Người ta đặt giữa chúng một tờ giấy đã tẩm chất điện phân rồi quấn hai đĩa vào nhau rồi đặt vào một cái lon.

Tụ điện có tính phân cực
Tụ điện có tính phân cực

Tụ điện bằng nhôm có chì hiển thị đánh dấu kết nối âm.

Tụ điện có tính phân cực, tức là chúng chỉ có thể được đặt một vòng trong mạch. Nếu chúng được kết nối không chính xác, chúng có thể bị hỏng và trong một số trường hợp nghiêm trọng, chúng có thể phát nổ. Cũng cần chú ý để không vượt quá điện áp làm việc danh định. Thông thường chúng phải được vận hành tốt dưới giá trị này.

Loại tụ điện này có dung sai rộng. Thông thường, giá trị của thành phần có thể được công bố với dung sai -50% + 100%. Mặc dù vậy, chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng âm thanh như tụ điện ghép nối và trong các ứng dụng làm mịn cho nguồn điện. Chúng không hoạt động tốt ở tần số cao và thường không được sử dụng cho tần số trên 50 – 100 kHz.

Tụ điện có sẵn như các thiết bị được dẫn truyền thống. Một số thậm chí còn có các thiết bị đầu cuối để hàn hoặc thậm chí là đầu nối vít mặc dù chúng thường được dành riêng cho các phiên bản điện dung và dòng điện cao hơn thường được sử dụng trong bộ nguồn. Chất điện phân cũng có sẵn dưới dạng tụ điện gắn trên bề mặt. Ban đầu chúng không có sẵn ở định dạng gắn kết bề mặt vì những khó khăn gặp phải do nhiệt độ cao mà các tụ điện gặp phải trong quá trình hàn. Bây giờ những điều này đã được khắc phục và chất điện phân được phổ biến rộng rãi dưới dạng tụ điện gắn trên bề mặt.

Tụ phim nhựa: Có hai định dạng chính để cấu tạo tụ điện phim nhựa:
Màng kim loại: Trong loại tụ điện màng này, màng nhựa có một lớp kim loại rất mỏng lắng đọng vào màng. Quá trình luyện kim này được kết nối với kết nối liên quan ở một bên của tụ điện hoặc bên kia.

Màng phim: Dạng tụ điện dạng màng này có hai điện cực lá kim loại được ngăn cách bởi màng nhựa. Các đầu cực được nối với các mặt cuối của điện cực bằng phương pháp hàn hoặc hàn.

Tụ điện màng nhựa có thể sử dụng nhiều loại điện môi. Polycarbonate, polyester và polystyrene là một số loại phổ biến nhất. Mỗi loại có thuộc tính riêng, cho phép chúng được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể. Giá trị của chúng có thể dao động ở bất kỳ đâu từ một số picofarads đến một vài microfarads tùy thuộc vào loại thực tế.
Loại tụ điện phim polyester

Tụ phim polyester
Tụ phim polyester

Bình thường chúng không phân cực. Nhìn chung, chúng là các tụ điện đa năng tốt có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, mặc dù hiệu suất tần số cao của chúng thường không tốt bằng các loại tụ gốm. Một số loại phổ biến hơn bao gồm:
Mylar – Có thể gây ra tiếng ồn khi được sử dụng trong các ứng dụng có rung động.

Polycarbonate – Mức độ mất mát vừa phải, có thể tăng theo tần suất. Khả năng cách nhiệt rất cao.
Polyester – Mức độ hao hụt vừa phải có thể tăng theo tần suất. Khả năng cách nhiệt rất cao.
Polystyrene – có xu hướng mất mát rất thấp nhưng cồng kềnh. Có hệ số nhiệt độ khoảng -150 ppm / C

Tụ phim có sẵn như các thiết bị được dẫn truyền thống, nhưng hiếm khi được coi là tụ điện gắn trên bề mặt. Lý do cho điều này là nhiệt độ cao của toàn bộ tụ điện SMT trong quá trình hàn được sử dụng trong sản xuất giá đỡ bề mặt.

Tantali: Tụ điện nhôm thông thường khá lớn cho nhiều mục đích sử dụng. Trong các ứng dụng có kích thước quan trọng, có thể sử dụng tụ tantali. Chúng nhỏ hơn nhiều so với điện phân nhôm và thay vì sử dụng màng oxit trên nhôm, chúng ta sử dụng màng oxit trên tantali. Chúng thường không có điện áp làm việc cao, 35V thường là mức tối đa, và một số thậm chí có giá trị chỉ bằng một vôn hoặc hơn.

Tụ tantali dẫn
Tụ tantali dẫn

Giống như tụ điện, tantali cũng phân cực và chúng rất khó chịu khi bị phân cực ngược, thường phát nổ khi đặt dưới áp lực. Tuy nhiên kích thước nhỏ của chúng làm cho chúng rất hấp dẫn cho nhiều ứng dụng.

Tantali từ lâu đã có sẵn ở dạng tụ điện gắn trên bề mặt. Trước khi có sẵn chất điện phân SMT, các tụ điện này đã tạo thành trụ cột cho các tụ điện gắn trên bề mặt có giá trị cao. Ngày nay chúng vẫn được sử dụng rộng rãi, mặc dù cũng có sẵn các tụ điện gắn trên bề mặt điện phân.
Mica bạc: Tụ mica bạc được sản xuất bằng cách mạ điện cực bạc trực tiếp lên chất điện môi màng mica. Để đạt được điện dung cần thiết, một số lớp được sử dụng. Dây cho các kết nối được thêm vào và sau đó toàn bộ lắp ráp được đóng gói. Giá trị của tụ điện mica bạc có giá trị từ một vài picofarads đến hai hoặc ba nghìn picofarads.

Tụ điện mica bạc
Tụ điện mica bạc

Loại tụ điện này ngày nay không được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, chúng vẫn có thể được lấy và được sử dụng khi tính ổn định của giá trị là quan trọng hàng đầu và ở những nơi yêu cầu tổn thất thấp. Theo quan điểm của điều này, một trong những ứng dụng chính của chúng là nằm trong các phần tử được điều chỉnh của mạch như bộ dao động hoặc trong các bộ lọc.
Siêu tụ Các siêu tụ điện có mức điện dung từ Farad trở lên hiện đang trở nên phổ biến hơn. Các siêu tụ điện này thường được sử dụng cho các ứng dụng như lưu giữ bộ nhớ và những thứ tương tự.

Siêu tụ điện hoặc siêu tụ điện
Chúng quá lớn để sử dụng trong hầu hết các mạch và đáp ứng tần số của chúng bị hạn chế, nhưng chúng tạo ra các tụ điện chứa các tụ điện lý tưởng, có thể cung cấp dòng điện và điện áp dư để giữ lại bộ nhớ trong những khoảng thời gian có thể ngắt nguồn.

Tổng quan về các loại tụ điện

Phạm vi gần đúng cho các loại tụ điện khác nhau
Phạm vi gần đúng cho các loại tụ điện khác nhau

Có thể thấy ngay từ việc lựa chọn các loại tụ điện được sử dụng phổ biến nhất, có rất nhiều hình thức có sẵn. Mỗi loại đều có những ưu và nhược điểm riêng, và nếu lựa chọn đúng cho từng công việc thì nó có thể hoạt động rất tốt trong một mạch. Chính vì lý do này khi xây dựng mạch, điều quan trọng là phải sử dụng đúng loại tụ điện. Nếu loại sai được sử dụng, thì hiệu suất của nó nhiều khi không đạt tiêu chuẩn cần thiết cho mạch.

Để lại một bình luận