При виготовленні електричних мікросхем, напевно кожен використовував конденсатори та не мав жодних думок з цього приводу. Зазвичай конденсатори використовують для пом’якшення коливань напруги чи струму, взаємодії навантажень, як джерело живлення для малопотужних пристроїв, і тд.
Для виготовлення конденсаторів наразі існує великий вибір методик виготовлення, використовуючи різну сировину з унікальними для кожної властивостями. Для орієнтації та підбору конденсатора, який підходить якнайкраще необхідне усвідомлення, як працюють ці пристрої. Доволі часто виникають різного роду проблеми (напр. з температурною стабільністю), тому радимо Вам детальніше ознайомитися з цією статтею.
Принципи роботи та технічні особливості
Зручний у використанні конденсатор складається з листів, які проводять струм, розмежованих ізолятором. Заряд аккумулюється на цих листах, проте не проходить далі через ізоляційні властивості вбудованого діелектрика. Таким чином конденсатор накопичує заряд.
Одиниця виміру фаради (Ф) вимірює ємність конденсатора, наприклад: один фарад ємності видає напругу в 1 Вт, якщо в ньому міститься заряд в один кулон (Кл). Можна зустріти ємність у з мікро, нано та пікофарад у деяких моделях суперконденсаторів. По формулі з Вікіпедії можливо вивести ємність Вашого конденсатора з його розмірів та особливостей ізолятора. З неї можна занотувати корисний факт. Ємність є пропорційною діелектричній проникності використаного діелектрика, що призводить до появи у продажу багатьох конденсаторів, які використовують різні ізоляційні матеріали, щоб досягти великих ємностей або поліпшення характеристик напруги.
Паразитна індуктивність та опір конденсатора
При використанні діелектриків виникає проблема, поряд з тим, що діелектрик з необхідними характеристиками наділений незручними особливості у процесі подальшого застосування. У всіх конденсаторів є малий паразитний опір і індуктивність, що мають вплив на роботу пристрою. Електричні постійні моделюються залежно від температури, напруги, чи п'єзоелектрики.
Про різні типи конденсаторів та їх властивості, неважливо гарні, або погані детально описано в наступній частині статті. Звісно усі наявні технології не висвітлено, проте більшість загальних описано.
Електролітичні алюмінієві конденсатори
Даний тип конденсаторів складається з першої пластини-діелектрика на основі анодно-оксидного шару на алюмінієвому (Al) листі, та наступної пластини з електроліту з електрохімічної комірки. Завдяки електрохімічній комірці конденсатори стають полярними, іншими словами напруга постійного струму протікатиме у певному напрямі й анодована пластина буде з позитивним зарядом або +.
Фактично, пластини конденсатора виконані у вигляді шарів торту з алюмінієвої фольги, обгорнуті у циліндр і розміщені в алюмінієвій банці. Номінальна напруга залежить від товщі анодованого шару.
Електролітичні алюмінієві конденсатори, входять в групу SMD конденсаторів та вирізняються найбільшою ємністю серед загальновживаних, від 0,1 до тис. мкФ. Щільна пакування електрохімічної комірки створює велику еквівалентну послідовну індуктивність (або ефективну індуктивність), тому їх не можна застосовувати на високих частотах. Доволі часто їх використовують для згладжування живлення струму і роз'єднання.
Конденсатори з полімерними плівками
Існує група в якій застосовується плівки полімерні в якості ізоляторів. Плівка чергується зі скрученими листами з металевої фольги, чи має металізований лист на поверхні. 
Напруга пристроїв сягає і до 1000 В, але великою ємністю плівкові конденсатори не наділені — загалом від 100 пФ до декількох мкФ. Різні варіації плівок мають свої переваги та недоліки, проте загалом вся група вирізняється більш невисокою ємністю та індуктивністю, у порівнянні з електролітичними, тому використовуються у різних сферах.
Поліпропіленові конденсатори застосовуються у схемах, де необхідна гарна теплова та частотна стабільність. Застосовуються в системах живлення, або де потрібне використання змінних струмів максимальної напруги.
Конденсатори з поліестерової плівки, не вирізняються характеристиками, щодо стабільності частоти та теплоти, проте вони дешеві й переносять високі температури під час пайки при поверхневому монтажу.
- Поліетилен-нафталатові конденсаторах схожі до полістиролових, проте витримують ще більшу напругу та температуру.
- Поліетилен-сульфідові не вирізняються характеристиками, порівнюючи з поліпропіленовими, і до цього переносять високі температури.
Раніше були у використанні також полікарбонатні й полістіренові конденсатори та наразі вони поступаються у характеристиках сучасним плівкам.
Танталові електролітичні конденсатори
Даний тип конденсаторів, що також входить в групу SMD конденсаторів має танталовий анод та поверхню на яку наносять вагомий шар оксиду, далі створюється електроліт з діоксиду марганцю, в якості катода. Поєднання широкої площі поверхні й ізоляційних характеристик оксиду танталу стає причиною великої ємності з розрахунком на об'єм. У результаті дані пристрої мають менші габарити порівнянної ємності до алюмінієвих конденсаторів. Аналогічно до попередніх, танталові також мають полярність, саме тому постійний струм має протікати тільки в одному спрямуванні.
Можлива ємність коливається від 0,1 до декількох сотень мкФ. Вони мають незначний опір витоку і рівнозначний послідовний опір (ESR), тому дані конденсатори беруть участь в тестуванні вимірювальних приладів і у аудіопристроях найвищої якості - там, де це потрібно.
Говорячи про танталові конденсатори необхідно уважно стежити за тим, щоб вони не вийшли з ладу — в такому випадку вони можуть запалюватися. Оксид танталу з аморфними властивостями — чудовий діелектрик, але в кристалічній формі перетворюється на гарний провідник. Хибне застосування танталового конденсатора - приміром, підведення значно потужнішого пускового струму призведе до зміни діелектрика на кристалічну форму, що своєю чергою призведе до збільшення струму, який протікає через нього. Щоправда, сучасні методи створення цих конденсаторів дозволяють виробляти надійніші засоби.
Керамічні конденсатори
Історія керамічних конденсаторів йде в минуле — їх застосовували з перших десятиліть 20-ого століття і донині. Раніше конденсатори мали один шар кераміки, металізованим з усіх сторін. Більш сучасні є і багатошарові, де лист-пластина покрита металом і чергується з керамікою. 
Дивлячись на діелектрик ємність може бути від 1 пФ до 10-ків мкФ, а напруга досягає кіловольту. Застосовують при необхідності малої ємності, тому існують як одношарові керамічні, так і багатошарові конденсатори для поверхневого монтажу.
Класифікація керамічних конденсаторів
Зручна класифікація керамічних конденсаторів по діелектриках, адже це вони наділені різними властивостями. Класифікація проводиться за кодами трибуквеними, в яких зашифрована їх робоча температура і стабільність.
1. C0G мають безперечну стабільність в ємності стосовно t°, частоти та напруги. Під'єднують до високочастотних схем і тд.
2. X7R для роз'єднання та універсальних випадків.
3. Y5V мають непогану ємність, проте витривалість по температурі та напрузі у них ще нижча. Також використовуються для роз'єднання чи в різних універсальних додатках.
Доволі часто кераміка має і п'єзоелектричні властивості, тому такі конденсатори мають і мікрофонний ефект. При роботі з великою напругою і частотою в аудіодіапазонах, та у випадку лампових підсилювачів або електростатики можливо почути звук конденсаторів. При використанні п'єзоелектричного конденсатора для впровадження частотної стабілізації, його звук змінюється вібрацією його оточення.
Переклад статті з ресурсу HACKADAY
Для того, щоб отримати кваліфіковану консультацію про різноманітні конденсатори та придбати їх в Україні, зверніться в офіс Компанії СЕА за телефоном: +38 (044) 330-00-88 або пишіть на e-mail: info@sea.com.ua.
Написать отзыв