Технические характеристики и свойства конденсатора 2a-104-j

Многослойные конденсаторы

Если у металлопленочных элементов для увеличения величины С применяют не один слой плёнок диэлектрика и обкладок, то у керамических для этого также заменяют один слой несколькими.

К сведению. Применение подобных элементов для цепей с изменяющейся полярностью питания давало хорошие результаты по частотным характеристикам, позволяло иметь малые потери, низкий ток утечек, небольшие габариты, но и маленькую ёмкость.

Японская фирма Murata разработала технологию, которая поставила на конвейер конденсаторы с C = 100 мкФ и выше. Современным представителем керамических элементов с большой емкостью выступают многослойные модели. Формула их ёмкости (в фарадах):

C = E0*(E*S0*N)/D,

где:

• E0 – постоянная диэлектрическая проницаемость (ПДП) вакуума;
• E – ПДП керамики;
• S0 – рабочая площадь обкладки (электрода), мм2;
• N – количество диэлектрических слоёв;
• D – толщина диэлектрического слоя, мм.

Формула говорит о том, что, если уменьшить слой керамики, увеличить число электродов (слоёв) и их площадь, то можно добиться значительного увеличения ёмкости элемента.

Важно! Нельзя бесконечно истончать слой диэлектрика без риска получить низкий порог пробоя. Этот критичный баланс между высоким рабочим напряжением и большой ёмкостной характеристикой ограничивает производство идеальных элементов подобной конструкции. Та же корпорация Murata, увеличивая количество слоёв с одного до сотни (за десятилетие), добилась уменьшения толщины керамики с 10 мкм лишь до 1,8 мкм

Технически увеличить количество диэлектрических слоев допустимо, только истончая единичный слой. Для того чтобы правильно подбирать нужный ёмкостной элемент, разработана маркировка керамических конденсаторов (КК)

Та же корпорация Murata, увеличивая количество слоёв с одного до сотни (за десятилетие), добилась уменьшения толщины керамики с 10 мкм лишь до 1,8 мкм. Технически увеличить количество диэлектрических слоев допустимо, только истончая единичный слой. Для того чтобы правильно подбирать нужный ёмкостной элемент, разработана маркировка керамических конденсаторов (КК).

Для чего предназначены резисторы и конденсаторы

Резисторы – одни из наиболее распространённых элементов в электронике. Их главное назначение – сопротивление течению тока и преобразовывать его в тепло. Главной характеристикой данных элементов является значение R.

Чем больше величина R, тем большая часть электроэнергии сможет рассеется в тепло. В схемах, которые питаются небольшим напряжением от 5 до 12 В, чаще всего используют резисторы имеющие величину R от 100 Ом до 100 кОм.

Конденсаторы – устройства, главная задача которых накапливать электрические заряды. Стоит отметить, что эту же функцию выполняет и аккумулятор, но в отличие от батареи конденсатор сразу же отдаёт весь накопившийся заряд. Величина, которую способно накопить устройство, называют «ёмкость».

Когда подсоединяется цепь к источнику электроэнергии: через конденсатор течет электрический ток. Сила тока в начале прохождения через устройство имеет наивысшее значение, в это же время напряжение станет низким.

После того, как устройство начнет накопление заряда, сила тока упадёт до нуля, а напряжение наоборот станет увеличиваться.

Эксплуатационные параметры конденсаторов 2A104J

Основные данные указаны в маркировке на корпусе изделия. Так как видимая площадь ограничена, применяют стандартные сокращения. По символам 2a104j конденсатор характеристики можно определить следующим образом.

Первая группа кода (цифра и буква «2а») содержит сведения о номинальном напряжении. Этот параметр указывают для применения в цепях постоянного тока. Следует учитывать эту особенности при работе с переменными сигналами.

К сведению. Чтобы исключить повреждения, делают определенный запас по возможным нагрузкам на стадии расчета электрической схемы.

В соответствии с действующими международными стандартами (IEC), утвержденными профильной комиссией, допустимо применение следующих обозначений (маркировка/ номинал по напряжению для постоянного тока, V):

• 0J/ 6,3;
• 1A/ 10;
• 1C/ 16;
• 1E/ 25;
• 1H/ 50;
• 2A/ 100.

Последней латинской буквой в маркировке обозначают допустимые отклонения в большую или меньшую сторону от номинальной емкости:

• C – 0,25 пФ;
• D – 0,5 пФ;
• F – 1%;
• J – 5%;
• K – 10%;
• M – 20%.

Важно! Следует обратить внимание на разные виды допусков. В отдельных сериях отклонения указывают в фиксированных значениях (пикофарадах, пФ). В других – кодируют процентную величину от номинального значения рабочего параметра

В других – кодируют процентную величину от номинального значения рабочего параметра.

Емкость обозначают тремя цифрами: две первые – это базовая часть, последняя – степень десяти.

С учетом изложенных сведений нетрудно расшифровать маркировку 2a104j:

• 2а – напряжение при подключении к источнику постоянного тока не более 100V;
• 104 – это 10 * 104 = 10 * 10 000 = 100 000 пФ;
• j – допустимое нормативами отклонение 5%, то есть от 95 000 до 105 000 пФ.

Для удобства можно перевести данный номинал в микрофарады (0,1 мкФ) либо нанофарады (100 нФ). По аналогичному алгоритму можно расшифровать другое обозначение на корпусе. Например, конденсатор 103j – это 10 000 пФ±5%.

Базовые правила действительны только для обозначения номинального значения основного параметра (емкости). Производители часто применяют собственные корпоративные стандарты при указании отклонений, иных дополнительных характеристик. Пример кодировки напряжения (постоянный ток) компанией Panasonic:

• 1H – 50 V;
• 1J – 63 V;
• 1 – 100 V.

К сведению. Этот производитель наносит сведения о максимальном напряжении перед основной группой цифр с данными о емкости конденсатора.

В подробных спецификациях производителя на модель 2a103j конденсатора характеристики приведены с описанием размеров (пример в мм):

• длина х диметр выводов (L x d) – 20 x 0,5;
• высота х ширина х толщина корпуса (H х W x Y) – 12 x 7,5 x 4;
• расстояние между выводами (P) – 5,5.

В описании приводят материалы основных компонентов конструкции:

• обкладок;
• диэлектрика;
• выводов;
• защитно-декоративной оболочки.

Изделия этой категории рассчитаны на применение в широком диапазоне температур (от-40°C до +85°C).

В отдельном списке производитель делает ссылки на использованные технологические стандарты и методики проведения проверочных испытаний. В частности, проверяют:

• рабочие параметры после серии рабочих циклов с применением определенных инструкцией токов заряда;
• изоляционные свойства при напряжении до и более 100 V;
• сохранение накопительной способности (целостности конструкции) при повышенной температуре до +235°C;
• номинальную емкость в разных температурных режимах;
• стойкость к вибрационным и другим внешним воздействиям;
• частотные характеристики.

Торговым партнерам и оптовым покупателям предоставляются сведения об упаковке и маркировке товарных партий. В сопроводительных документах указывают рекомендации по температуре воздуха и относительной влажности. Сообщают содержание тяжелых металлов, которое необходимо учитывать при выборе метода утилизации.

Конденсаторы из тантала

Выбор этого материала обоснован особенностями слоя оксида, который формируется на поверхности. Именно параметрами данного слоя определяется накопительная емкость конденсатора. В ходе специальной технологической обработки заготовки из тантала не слишком сложно контролировать толщину, проводимость, равномерность структуры, другие важнейшие характеристики рабочей зоны.

Конструкция

На рисунке отмечены основные компоненты типовой конструкции:

1. компаунд, формирующий корпус;
2. вывод (катод) для монтажа пайкой на печатной плате;
3. адгезивный слой из серебра;
4. комбинированное покрытие из серебра и графита;
5. оксид (MnO2) с электролитическими характеристиками;
6. анод из гранулированного тантала со слоем пентаоксида (Ta2O5);
7. маркировочная линия;
8. анодный вывод для пайки.

Следует отметить аморфность оксидного слоя, обеспечивающую увеличенное сопротивление в сравнении с кристаллическим аналогом. Серебро и графит применены для получения обратного эффекта – лучшей проводимости. При чрезмерном перегреве происходит пробой диэлектрика. Если размеры повреждений невелики, возможно самостоятельное восстановление. Эти особенности надо учитывать при выполнении монтажных операций и в процессе эксплуатации.

Прочная конструкция рассчитана на сохранение целостности при значительных механических нагрузках. С помощью точного воспроизведения технологических процессов производители поддерживают единство технических параметров каждой партии готовых изделий.

Рабочие характеристики (номиналы) показаны на примере типовой 293-й серии D

• емкость, мкФ – от 0,1 до 1 000;
• напряжение, В – от 4 до 75;
• мощность рассеиваемая – от 0,075 до 0,165 Вт при 25°C.

Для более точного учета реактивных и активных составляющих пользуются классической эквивалентной схемой

Полное сопротивление (импеданс) зависит от частоты. По графику видно, как быстро уменьшается сопротивление в диапазоне 1-100 кГц.  Эквивалентное последовательное сопротивление обозначают стандартной аббревиатурой ESR.

Устройство керамических конденсаторов

Изначально этот элемент представлял собой две пластины, между которыми сохранялся воздушный промежуток. Впоследствии этот промежуток стали заполнять различными диэлектриками.

Важно! Изменяя размер пластин (площадь обкладок) и экспериментируя с составом и структурой диэлектрика, варьировали главное свойство двухполюсника – ёмкость (C). Конденсаторы иногда зовут просто емкостью. На схемах подобный элемент обозначают двумя параллельными вертикальными отрезками с расстоянием между ними

Это визуально напоминает две пластины и воздушный промежуток

На схемах подобный элемент обозначают двумя параллельными вертикальными отрезками с расстоянием между ними. Это визуально напоминает две пластины и воздушный промежуток.

Керамические конденсаторы относятся к классу элементов с твёрдым диэлектриком неорганического происхождения. Это в данном случае  керамика. Структура конденсатора 104к представляет собой следующее строение:

• керамический диск, выступающий в качестве диэлектрика;
• два слоя серебра, которые нанесены на диск методом напыления с двух сторон;
• выводы для подключения.

У керамических дисковых двухполюсников устойчивая линейная зависимость C от температуры. Схема их включения не зависит от полярности прикладываемого напряжения, поэтому они называются неполярными.

Внимание! Конденсатор является накопителем (аккумулятором) энергии, которую он собирает, заряжаясь, и может отдать её в нужный момент, разрядившись на нагрузку. Ёмкостной двухполюсник не пропускает постоянный ток, но не препятствует прохождению переменного. Элементы с одним диэлектрическим промежутком называют однослойными

Небольшой размер дисковых керамических ёмкостей, согласно их электрическим характеристикам, не позволяет накопить на обкладках заряд, воздействие которого можно проверить, коснувшись рукой двух его выводов одновременно. Однако детали, обладающие большой ёмкостью (несколько тысяч микрофарад), могут, разрядившись через тело человека, нанести ему удар током

Элементы с одним диэлектрическим промежутком называют однослойными. Небольшой размер дисковых керамических ёмкостей, согласно их электрическим характеристикам, не позволяет накопить на обкладках заряд, воздействие которого можно проверить, коснувшись рукой двух его выводов одновременно. Однако детали, обладающие большой ёмкостью (несколько тысяч микрофарад), могут, разрядившись через тело человека, нанести ему удар током.

Маркировка и основные параметры

Маркировка варисторов отличается, поскольку каждый производитель этих радиокомпонентов имеет право устанавливать ее самостоятельно. Это, прежде всего, связано с его техническими характеристиками. Например, различия по напряжениям и необходимым уровням тока для его работы.

Среди отечественных наиболее распространенным является К275, а среди импортных — 7n471k, 14d471k, kl472m и ac472m. Наибольшей популярностью пользуется варистор, маркировка которого — CNR (бывают еще hel, vdr, jvr). Кроме того, к ней прикрепляется цифробуквенный индекс 14d471k, и расшифровывается этот вид обозначения следующим образом:

1. CNR — металлооксидный тип.
2. 14 — диаметр прибора, равный 14 мм.
3. D — радиокомпонент в форме диска.
4. 471 — максимальное значение напряжения, на которое он рассчитан.
5. К — допустимое отклонения классификационного напряжения, равное 10%.

Их основные характеристики:

1. Напряжение классификации — значение разности потенциалов, взятое с учетом того, что сила тока, равная 1 мА, протекает через варистор.
2. Максимальная величина переменного напряжения — является среднеквадратичным значением, при котором он открывается и, следовательно, величина его сопротивления понижается.
3. Значение постоянного максимального напряжения, при котором варистор открывается в цепи постоянного тока. Как правило, оно больше предыдущего параметра для тока переменной амплитуды.
4. Допустимое напряжение (напряжение ограничения) является величиной, при превышении которой происходит выход элемента из строя. Указывается для определенной величины силы тока.
5. Поглощаемая максимальная энергия измеряется в Дж (джоулях). Эта характеристика показывает величину энергии импульса, которую может рассеять варистор и при этом не выйти из строя.
6. Время реагирования (единица измерения — наносекунды, нс) — величина, требуемая для перехода из одного состояния в другое, т. е. изменение величины сопротивления с высокой величины на низкую.
7. Погрешность напряжения классификации — отклонение от номинального его значения в обе стороны, которое указывается в % (для импортных моделей: К = 10%, L = 15%, M = 20% и Р = 25%).

https://youtube.com/watch?v=dRz72AUJSCY

Обозначение SMD конденсаторов

Чтобы установить номинал SMD конденсатора, потребуется тщательно изучить его маркировку. На больших по размеру элементах, как правило, наносится основная информация не только о его номинале, но и указывается логотип производителя.

При выяснении параметров маленьких кирпичиков придется потратить определенное количество времени, ведь даже при наличии на их корпусе необходимых сведений увидеть символы на их поверхности невооруженным глазом вряд ли получится.

Важно! В зависимости от типа конденсатора обозначения его параметров также могут существенно отличаться, что необходимо учитывать в работе

Маркировка керамических SMD конденсаторов

Небольшие керамические конденсаторы SMD маркируются буквенно-цифровым кодом, состоящим из 3 символов. Первый указывает на минимальное значение рабочей температуры, например:

• Z — от 10 °С;
• Y — от −30 °С;
• X — от 55 °С.

Маркировка SMD конденсаторов

Второй символ указывает на верхний предел нагрева радиодетали:

• 2 — до 45 °С;
• 4 — до 65 °С;
• 5 — до 85 °С;
• 6 — до 105 °С;
• 7 — до 125 °С;
• 8 — до 150 °С;
• 9 — до 200 °С.

Третий символ указывает на точность электронного компонента:

• A — до ± 1,0 %;
• B — до ± 1,5 %;
• C — до ± 2,2 %;
• D — до ± 3,3 %;
• E — до ± 4,7 %;
• F — до ± 7,5 %;
• P — до ± 10 %;
• R — до ± 15 %;
• S — до ± 22 %;
• T — до ± 33 %;
• U — до ± 56 %;
• V — до ± 82 %.

Ёмкость небольших керамических SMD конденсаторов указывается в пикофарадах. Чтобы сэкономить площадь небольшого радиоэлемента, основное число мантисса закодировано в букве латинского алфавита. В таблице, указанной ниже, приведен полный список подобных обозначений.

Таблица с закодированными символами

После цифры указывается множитель, например, обозначение на керамическом конденсаторе Х3 означает, что конденсатор имеет емкость 7,5 * 10 ^ 3 Pf.

Обратите внимание! Перед кодом, обозначающим емкость керамического SMD конденсатора, может стоять латинская буква, которая указывает на бренд производителя электронного компонента. Если площадь керамического конденсатора этого типа достаточно велика, то на ней может быть отображен тип диэлектрика. С этой целью применяются:

С этой целью применяются:

Если площадь керамического конденсатора этого типа достаточно велика, то на ней может быть отображен тип диэлектрика. С этой целью применяются:

• NP0. Диэлектрическая проницаемость такого элемента находится на крайне низком уровне. Основное достоинство компонентов этого типа заключается в хорошей устойчивости к резким температурным перепадам. Недостаток элементов, в которых используется диэлектрик этого типа — высокая цена;
• X7R. Среднего качества диэлектрик. Изделия, в которых используется изолятор этого типа, не обладают отличными характеристиками по устойчивости к пробою, но в среднем температурном диапазоне они способны проработать значительно дольше многих, более дорогих элементов;
• Z5U. Диэлектрик с высокими значениями электрической проницаемости, но обратной стороной этого показателя является слишком большая емкостная погрешность;
• Y5V. Изолирующий материал обладает примерно такими же характеристиками, как и Z5U. По стоимости этот диэлектрик является самым дешевым, поэтому электрические компоненты, изготовленные на его основе, реализуется по самым низким ценам.

Сгоревший SMD конденсатор

Учитывая все выше изложенное, можно быть уверенным в том, что если SMD конденсатор не подгорел или не изменил цвет поверхности по другим причинам, то всегда можно определить его номинал по нанесенной на его корпусе маркировке.

Маркировка электролитических SMD конденсаторов

Электролитические конденсаторы этого типа, как правило, имеют относительно большие размеры, поэтому многие параметры таких элементов указываются без шифрования. То есть максимальное значение напряжения будет указано цифрой и буквой «V», а емкость — mF.

Маркировка электролитических SMD конденсаторов

В некоторых случаях номинал SMD конденсатора электролитического типа также может быть закодирован. Как правило, для этой цели используется 4 символа (одна буква и 3 цифры). Первый символ — это напряжение в вольтах:

• e 2,5;
• G 4;
• J 6,3;
• A 10;
• C 16;
• D 20;
• E 25;
• V 35;
• H 50.

Обратите внимание! В трех следующих цифрах закодирована информация о емкости конденсатора (2 цифры + множитель). Таким образом даже на очень небольших по размеру электролитических SMD конденсаторах может быть нанесена маркировка с информацией об основных параметрах изделия. Таким образом даже на очень небольших по размеру электролитических SMD конденсаторах может быть нанесена маркировка с информацией об основных параметрах изделия

Таким образом даже на очень небольших по размеру электролитических SMD конденсаторах может быть нанесена маркировка с информацией об основных параметрах изделия.

Маркировка конденсаторов импортного производства

На сегодняшний день стандарты, которые были приняты от IEC, относятся не только к иностранным видам оборудования, а и к отечественным. Данная система предполагает нанесение на корпус продукции маркировки кодового типа, которая состоит из трех непосредственных цифр.

Две цифры, которые расположены с самого начала, обозначают емкость предмета и в таких единицах, как пикофарадах. Цифра, которая расположена третьей по порядку – это число нулей. Рассмотрим это на примере 555 – это 5500000 пикофарад. В том случае, если емкость изделия является меньше, чем один пикофарад, то с самого начала обозначается цифра ноль.

Есть также и трехзначный вид кодировки. Такой тип нанесения применяется исключительно к деталям, которые являются высокоточными.

Цветовая маркировка импортных конденсаторов

Обозначение наименований на таком предмете, как конденсатор, имеет такой же принцип производства, что и на резисторах. Первые полосы на двух рядах обозначают емкость данного устройства в тех же измерительных единицах. Третья полоса имеет обозначение о количестве непосредственных нулей. Но при этом полностью отсутствуют синий окрас, вместо него применяют голубой.

Важно знать, что если цвета идут одинаковые подряд, то между ними целесообразно осуществить промежутки, чтобы было четко понятно. Ведь в другом случае эти полосы будут сливаться в одну

Физические размеры конденсатора

Для большинства применений в электронике минимальный размер является целью для разработки компонентов. Чем меньшие по размеру компоненты можно изготовить, тем большая схема может быть встроена в меньший корпус, при этом, как правило, также уменьшается вес. В случае конденсаторов существуют два основных ограничивающих фактора для минимального размера устройства: рабочее напряжение и емкость. И эти два фактора, как правило, противоречат друг другу. Для любого конкретного выбранного диэлектрического материала единственный способ увеличить номинальное напряжение конденсатора – это увеличить толщину диэлектрика. Однако, как мы видели, это приводит к уменьшению емкости. Емкость можно восстановить, увеличив площадь пластины, но это делает компонент больше. Вот почему вы не можете судить о емкости конденсатора в фарадах просто по размеру. Конденсатор любого заданного размера может быть относительно высоким по емкости и с низким рабочим напряжением, или наоборот, или иметь некоторый компромисс между двумя этими крайностями. Посмотрим для примера следующие две фотографии:

Рисунок 3 – Масляный конденсатор высокого напряжения

Это довольно большой конденсатор по физическим размерам, но он имеет довольно низкое значение емкости: всего 2 мкФ. Тем не менее, его рабочее напряжение довольно высокое: 2000 вольт! Если бы этот конденсатор был перепроектирован так, чтобы между его пластинами был более тонкий слой диэлектрика, то могло бы быть достигнуто, по крайней мере, стократное увеличение емкости, но за счет значительного снижения его рабочего напряжения. Сравните приведенную выше фотографию с приведенной ниже. Конденсатор, показанный на нижнем рисунке, представляет собой электролитический компонент, по размерам подобный приведенному выше, но с очень отличающимися значениями емкости и рабочего напряжения:

Рисунок 4 – Электролитический конденсатор

Более тонкий слой диэлектрика дает ему гораздо большую емкость (20000 мкФ) и резко снижает рабочее напряжение (постоянное напряжение 35 В, напряжение 45 В в пике).

Вот некоторые образцы конденсаторов разных типов, все по размеру меньше, чем показанные ранее:

Рисунок 5 – Керамические конденсаторыРисунок 6 – Пленочные конденсаторыРисунок 7 – Электролитические конденсаторыРисунок 8 – Танталовые конденсаторы

Электролитические и танталовые конденсаторы являются полярными (чувствительны к полярности) и всегда помечаются как таковые. У электролитических конденсаторов отрицательные (-) выводы отмечаются стрелками на корпусе. У некоторых полярных конденсаторов полярность обозначена на положительном выводе. У большого электролитического конденсатора на 20 000 мкФ, показанного выше, положительный (+) вывод помечен знаком «плюс». Керамические, майларовые, пленочные и воздушные конденсаторы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы являются неполярными (они не чувствительны к полярности).

Конденсаторы являются очень распространенными компонентами в электронных схемах. Внимательно посмотрите на следующую фотографию – каждый компонент, обозначенный на печатной плате буквой «С», является конденсатором:

Рисунок 9 – Конденсаторы на сетевой карте

Некоторые конденсаторы на плате – это стандартные электролитические конденсаторы: C₃₀ (верхняя часть платы, в центре) и C₃₆ (левая сторона, 1/3 от вершины). Некоторые другие представляют собой особый вид электролитических конденсаторов, называемый танталовым, потому что именно этот тип металла используется для изготовления пластин. Танталовые конденсаторы имеют относительно высокую емкость для своих физических размеров. На плате, показанной выше, танталовые конденсаторы: C₁₄ (чуть ниже слева от C₃₀), C₁₉ (непосредственно под R₁₀, который ниже C₃₀), C₂₄ (нижний левый угол платы) и C₂₂ (внизу справа).

Примеры еще меньших по размеру конденсаторов можно увидеть на этой фотографии:

Рисунок 10 – Конденсаторы на жестком диске

Конденсаторы на этой печатной плате из соображений экономии места являются «устройствами поверхностного монтажа», как и все резисторы. В соответствии с соглашением о маркировке компонентов конденсаторы могут быть идентифицированы по меткам, начинающимся с буквы «C».

Похожие записи:

Принцип работы и схема подключения переключателей фаз Как включить блок питания без компьютера Cxem net Что такое короткое замыкание: определение, объяснение для «чайников» Топ-10 альтернативных источников энергии Автомат защиты двигателя обозначение на схеме