# Kondenzátor (elektrotechnika)

Kondenzátory s mierkou v cm – dole elektrolytické, hore keramické, vľavo v prevedení SMD
Schématická značka kondenzátora
**Kondenzátor** je elektronická súčiastka, ktorej prevažujúca vlastnosť je jej elektrická kapacita.

V zásade vždy ide o dve elektródy s vloženým dielektrikom, ale v závislosti od detailov konštrukcie kondenzátora sa za rôznych podmienok prejavujú ich nežiaduce (parazitné) vlastnosti (napr. sériový odpor, zvod, indukčnosť, teplotné závislosti, zmeny vlastností v čase, nelinearita kapacity (závislosť od napätia) atď.). Kvôli tomuto sa vyrába množstvo rôznych typov kondenzátorov a je potrebné vždy vybrať vhodný typ podľa typu aplikácie (samozrejme s prihliadnutím aj na cenu a rozmery).

## Princíp kondenzátora

Kondenzátor sa skladá z dvoch vodivých dosiek oddelených dielektrikom. Na každú z dosiek sa privádzajú elektrické náboje opačnej polarity, ktoré sa vzájomne priťahujú elektrickou silou. Dielektrikum medzi doskami nedovolí, aby sa častice s nábojom dostali do kontaktu, a tým došlo k vybitiu elektrického náboja.

### Označovanie kondenzátorov

Kondenzátory
Hodnoty vlastností kondenzátora bývajú vyznačené na tele kondenzátora.

* Kapacita býva označená priamo vo Faradoch, napr. *470 uF*, t.j. *0,000 47 F*, pokiaľ to veľkosť kondenzátora dovolí. Niekedy sa predpona použije miesto desatinnej čiarky. Napríklad *2n2* znamená hodnotu *2,2nF*.
	+ Pri menších telesách sa môžeme stretnúť s trojciferným označením, kde prvé dvojčíslie predstavuje hodnotu kapacity v pikofaradoch, ktorú treba vynásobiť číslom 10 umocneným na tretiu cifru. Pokiaľ je na označenie použitá dvojica cifier, hodnota je priamo v pikofaradoch.

Napríklad **564** znamená **56** x 10**4** pF= **560 000 pF** = 560 nF.
Písmeno za trojcifrou znamená triedu tolerancie. Napríklad *K* znamená toleranciu *10 pF + 10%* nominálnej hodnoty.
* Prevádzkové napätie pre ktoré je kondenzátor určený.
* Polarita vývodov pri polárnych kondezátoroch (v súčasnosti väčšina elektrolytických kondenzátorov).

## Typy kondenzátorov (konštrukcia, vlastnosti, použitie)

Elektrolytické kondenzátory
### Elektrolytické

#### Konštrukcia

Medzi dve hliníkové fólie (elektródy) je vložený pijavý materiál (papier) napustený elektrolytom. Dielektrikom je zlúčenina hliníka ktorá vznikne na povrchu elektródy vplyvom elektrolytu.
Celok je zrolovaný a vložený do valcového hliníkového puzdra s dvomi vývodmi (jeden vývod je pripojený priamo na puzdro /platí iba pre nižšie napätia/).

#### Vlastnosti

* pomerne vysoké kapacity aj 70 F (ale iba pre nízke napätia – obyčajne 2,2 V)
* potreba jednosmernej polarizácie (niektoré typy zvládnu malú striedavú záťaž)
* pomerne nízka cena
* pomerne vysoké zvodové prúdy
* pomerne veľké parazitné javy (sériový odpor a indukčnosť). Tieto vlastnosti sa dajú znížiť zvláštnou konštrukciou (vyššia cena). Takéto typy sa označujú „low ESR“ (ESR=Equivalent Series Resistance) a používajú sa v spínaných zdrojoch
* tendencia vysychať po dlhšej prevádzke, a tým meniť resp. stratiť kapacitu
* životnosť veľmi závisí od teploty okolia, pre kondenzátor pri max. teplote (85 °C alebo 105 °C) môže byť iba 2 000 hodín, ale pri znížení teploty okolia Ta na polovicu maximálnej stúpa životnosť až na 250 000 hodín a viac
* nesprávne zapojenie polarity poškodí súčiastku

#### Typické rozsahy hodnôt

* kapacity 100 nF –  2,7 F (s rastúcou kapacitou rastie rozmer, platí najmä pre vyššie napätia)
* napätia 6 V – 600 V (špeciálne aj viac) (s rastúcim napätím rastie rozmer)
* teplotné rozsahy bežne od −40 °C do 85 °C, drahšie do 105 °C

#### Typické aplikácie

* filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia
* oddelenie jednosmernej zložky v NF obvodoch
* malé kapacity sa využívajú na odstránenie vysokých frekvencií

### Tantalové

Modifikácia elektrolytických kondenzátorov, dielektrikom je vrstva oxidu tantalu na tantalovej elektróde.

#### Vlastnosti

* pomerne vysoké kapacity
* absolútna potreba jednosmernej polarizácie, neznášajú ani najmenšie prepólovanie a ani prepätia (explodujú)
* výrazne menšie (až zanedbateľne malé) zvodové prúdy
* vyššia cena než majú elektrolytické

#### Typické rozsahy hodnôt

* kapacity 1 μF – 4700 μF
* napätia 5,5 V – 400 V
* priemer 5 mm – 12,5 mm
* výška 10 mm – 25 mm

#### Typické aplikácie

* filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia v miestach, kde je potrebný malý zvod (napr. batériou napájané prístroje)

### Keramické

#### Konštrukcia

Tenký plát keramického dielektrika je potiahnutý z dvoch strán kovovou vrstvou (elektródy). Celok je po pripevnení kontaktov zaliaty do izolačnej hmoty.

Používa sa široký rozsah keramických hmôt, v závislosti od nich sú aj ostatné vlastnosti. Vo všeobecnosti ide o hmoty s vysokou permitivitou pre kondenzátory s väčšími kapacitami, ktoré sú však silne nelineárne a hodia sa len pre filtračné účely; alebo naopak ide o keramiku s nízkou permitivitou, ale dobrými elektrickými vlastnosťami.

#### Vlastnosti

* bipolárne
* malé rozmery
* relatívne lacné
* malé (zanedbateľné) zvodové prúdy
* nemajú určenú polaritu

##### Vysoké kapacity

* silne nelineárne
* veľká tepelná závislosť
* vhodné len pre filtrovanie jednosmerného napájania

#### Typické rozsahy hodnôt

* napätia 10 V – 600 V

##### Nízke kapacity

* kapacity 1 pF – 1 nF

##### Vysoké kapacity

* kapacity 1 nF – 100 nF

#### Typické aplikácie

##### Nízke kapacity

* vysokofrekvenčné obvody
* RC siete v NF obvodoch
* filtrovanie VF zložiek signálov a napájacích napätí

##### Vysoké kapacity

* filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia

### Fóliové

#### Konštrukcia

Dielektrikum – fólia z vhodného plastu je umiestnená medzi dvomi kovovými fóliami – elektródami – a zvinutá do tvaru valca, kvádra...

#### Vlastnosti

* dobrá linearita
* dobrá tepelná (ne)závislosť
* dobrá časová stabilita
* vyššie parazitné vlastnosti (indukčnosť)
* dobré vysokonapäťové vlastnosti
* väčšie rozmery
* vyššia cena
* rovnaká funkcia ako keramické, ale fóliové majú menšie výkyvy

#### Typické rozsahy hodnôt

* 100 pF – 1 μF
* 10 V – 1 000 V

#### Typické aplikácie

* precízne NF filtre
* oddelenie jednosmernej zložky v NF obvodoch

Premenlivé kondenzátory
### Premenlivé

#### Mechanické

Kapacita sa dá meniť obvykle otáčaním. Konštrukciou sú to dve elektródy prípadne sústava elektród v polkruhovom tvare, ktoré sa otáčaním pohyblivej časti zasúvajú medzi seba, zväčšujú tak plochu a tým kapacitu. Delia sa na:

* vzduchové
* s dielektrikom

Typicky ide o ladenie v rozsahu jednotiek či desiatok pF.

#### Varikapy

Sú to v podstate diódy, ktoré sa používajú v závernom smere. V závernom smere sa totiž dióda správa ako kondenzátor. Kapacita sa ladí potom napätím. Čím väčšie napätie, tým menšia kapacita.

Kapacita sa dá zhruba vyjadriť:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0
Alebo ako C=Q/U
Q – elektrický náboj
U – je napätie, na ktoré je pripojený kondenzátor

kde *k* je koeficient, čo závisí od konštrukcie diódy (pri obyčajných diódach menší ako pri varikapoch).

## Modelovanie a simulácia

### Ideálny kondenzátor

U platňových kondenzátorov je možné vyjadriť kapacitu C ako závislosť plochy platní S, ich vzájomnej vzdialenosti d a permitivity prostredia medzi nimi ε:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_2

Pričom na platňu s kapacitou C je možné uložiť náboj Q:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_4

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_6

Jednotkou kapacity v sústave SI je farad:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_8

Model reálneho kondenzátora
### Reálny kondenzátor

Reálny kondenzátor sa dá vyjadriť modelom ako na obrázku. C je vlastná kapacita, Rleakage izolačný odpor dielektrika, RESR sériový odpor a LESL indukčnosť prívodov.

Kalkulačka prevodu kapacity: Kalkulačka

## Referencie

## Iné projekty

Commons* Commons ponúka multimediálne súbory na tému **Kondenzátor (elektrotechnika)**