Unterschied zwischen Keramik- und Elektrolytkondensator

Hauptunterschied - Keramik- oder Elektrolytkondensator

Keramik- und Elektrolytkondensatoren sind zwei Arten von Kondensatoren, die in elektronischen Schaltungen verwendet werden. Das Hauptunterschied zwischen Keramik und Elektrolytkondensator ist das, Bei Keramikkondensatoren sind die beiden leitfähigen Platten durch ein Keramikmaterial getrennt wohingegen, Bei Elektrolytkondensatoren sind die beiden leitfähigen Platten durch einen Elektrolyten und eine Metalloxidschicht getrennt.

Struktur eines Kondensators

Ein Kondensator ist ein Gerät, das elektrische Energie speichern kann. Obwohl es verschiedene Arten von Kondensatoren gibt, basieren die meisten auf demselben Grundplan. Einfach ausgedrückt besteht ein Kondensator aus zwei leitfähigen Platten, die durch ein Isoliermaterial getrennt sind, das alsDielektrikum“. Die Hauptstruktur ist unten dargestellt:

Grundstruktur eines Kondensators

Das Kapazität Der Kondensator beschreibt, wie viel Ladung ein Kondensator speichert, wenn ein bestimmter Potentialunterschied zwischen ihm vorhanden ist. Wenn jede der leitfähigen Platten eine Fläche hat  und sie sind durch eine Distanz voneinander getrennt , dann die Kapazität  ist gegeben durch:

woher  ist der Permittivität, das ist eine Eigenschaft der dielektrischen Substanz.

Was ist ein Keramikkondensator?

Ein Keramikkondensator ist eine Art Kondensator, dessen Dielektrikum ist ein keramisches Material. Bei der einfachsten Konstruktion von diesen sitzt eine Schicht aus einem keramischen Material zwischen zwei leitfähigen Platten. Der am häufigsten verwendete Typ von Keramikkondensatoren ist jedoch der sogenannte Mehrschicht-Chip-Kondensatoren (MLCC). In MLCCs gibt es eine Reihe von leitfähigen Platten und zwischen jedem Plattenpaar ist ein Keramikmaterial angeordnet. Sie arbeiten effektiv, als wären sie viele kleine parallel geschaltete Kondensatoren, was eine große kombinierte Kapazität ergibt.

Keramikkondensatoren: einlagig (links) und mehrschichtig (rechts)

Es gibt zwei Haupttypen von Keramikkondensatoren: Klasse 1 und Klasse 2. Kondensatoren der Klasse 1 sind genauer und stabiler über einen größeren Temperaturbereich Kondensatoren der Klasse 2 bieten mehr volumetrischen Wirkungsgrad (mehr Kapazität pro Volumeneinheit).

Was ist ein Elektrolytkondensator?

Ein Elektrolytkondensator ist eine Art Kondensator verwendet einen Elektrolyten, um seine Kapazität zu erhöhen. Typischerweise wirkt Aluminium, Tantal oder Niob als leitfähiges Material. Das Dielektrikum in diesen Kondensatoren ist die Oxidschicht, die sich auf diesen Metallen bildet. Da diese Oxidschichten sehr dünn sind, werden die in der obigen Kapazitätsgleichung ist sehr klein, was die Kapazität des Kondensators sehr hoch macht. In dem Raum zwischen den Leitern befinden sich Papiere, die in einem Elektrolyten getränkt sind. Der Elektrolyt selbst wirkt als Anode, während eine der Metallplatten als Kathode wirkt.

Einige Elektrolytkondensatoren

Elektrolytkondensatoren sind polarisiert. Dies bedeutet, dass, wenn sie an Stromkreise angeschlossen werden, jeder Anschluss die richtige Polarität erhalten muss. Wenn sie mit der falschen Polarität verbunden sind, können sie sehr heiß werden und sogar explodieren. Bei Elektrolytkondensatoren können die äquivalenter Serienwiderstand (ESR) ist ein wichtiges Konzept. Wenn der ESR zu hoch ist, wäre der Stromfluss durch die Schaltung zu gering. Die folgende Abbildung zeigt, wie sich die ESR (Impedanz) eines Kondensators mit dem Widerstand ändert. Jede Kurve zeigt unterschiedliche Kapazitätswerte:

Impedanz als Funktion der Frequenz für Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitäten

Beachten Sie, dass es für jeden Kondensatortyp eine Frequenz gibt, bei der die Impedanz minimal ist. Diese Frequenz ist die Resonanzfrequenz des Kondensators. Es ist zu beachten, dass die Resonanzfrequenz mit zunehmender Kapazität kleiner wird.

Unterschied zwischen Keramik- und Elektrolytkondensator

Struktur:

Im Keramikkondensatoren, Keramik trennt die leitfähigen Oberflächen.

Im Elektrolytkondensator, Metalloxidschichten und ein Elektrolyt trennen die leitfähigen Oberflächen.

Dielektrikum:

Im Keramikkondensatoren, eine keramische Substanz bildet das Dielektrikum.

Im Elektrolytkondensator, Das Dielektrikum besteht aus einer sehr dünnen Oxidschicht.

Polarisation:

Keramikkondensatoren sind nicht polarisiert.

Elektrolytkondensator sind polarisiert.

ESR:

Keramikkondensatoren haben normalerweise niedrige ESRs.

Die ESR in Elektrolytkondensator ist typischerweise höher und stärker von der Frequenz abhängig.

Mikrofonie:

Keramikkondensatoren Ausstellungsstück Mikrofonie: Ein Effekt, bei dem mechanische Schwingungen zu elektrischen Störungen in Stromkreisen führen.

Elektrolytkondensator Stellen Sie keine Mikrofonie auf.

Bildhöflichkeit:

"Ein Diagramm eines einfachen Parallelplattenkondensators" durch Induktionslast (eigene Zeichnung in Inkscape 0.44) [Public Domain], über Wikimedia Commons

"Keramik-Scheibenkondensator" von Elcap, Jens Both (eigene Arbeit) [GFDLv1.2], über Wikimedia Commons (Modifiziert)

"Mlcc-Bauformen" von Elcap, Jens Both (eigene Arbeit) [GFDLv1.2], über Wikimedia Commons (Modifiziert)

"Einige verschiedene Arten von Aluminium- und Tantal-Elektrolytkondensatoren" von Elcap (eigene Arbeit) [CC0 1.0], über Wikimedia Commons

"Impedanzkurven verschiedener Kapazitätswerte aus unterschiedlichen Kondensatorfamilien" von Elcap, Jens Both (eigene Arbeit) [GFDLv1.2], über Wikimedia Commons