بازدید: 2942 // منبع: // تاریخ: شنبه 12 مرداد 1398

متن کامل:

خازن (C):

خازن المانی است که انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره می نماید. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

الف- صفحات هادی ب – عایق بین هادی ها-دی الکتریک

هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می دهند.

معمولاً صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و دربین آن ها عایقی از جنس هوا ، کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می شود.

انواع خازن ها:

خازن ها به دو دسته ی کلی (ثابت و متغیر) تقسیم بندی می شوند. خازن های ثابت و متغیر را نیز می توان  به این صورت تقسیم بندی نمود:

 

 خازن های ثابت:

این خازن ها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی کنند. خازن های ثابت را براساس نوع ماده ی دی الکتریک به کار رفته در آن ها تقسیم بندی و نام گذاری می کنند و از آن ها در مصارف مختلف استفاده می شود. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی  و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند.

خازن های سرامیکی:
        خازن سرامیکی معمول ترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک به کار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالاست: از این رو امکان ساخت خازن های با ظرفیت زیاد در اندازه ی کوچک را در مقایسه با سایر خازن ها به وجود آورده، در نتیجه ولتاژ کار آن ها نیز بالا خواهد بود. ظرفیت خازن های سرامیکی معمولاً بین 5pF تا 0.1uF است این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه ای تولید می شود و فرکانس کار خازن های سرامیکی بالای 100mHZ است. عیب بزرگ این خازن ها وابسته بودن ظرفیت آن ها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن ها تغییر می کند.از این خازن ها در مدارهای الکترونیکی، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می شود. در شکل های زیر نمونه ای از این خازن ها نشان داده شده است.

 

خازن های ورقه ای:
در خازن های ورقه ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها برای دی الکتریک استفاده می شود. این گروه از خازن ها خود به دو صورت ساخته می شوند.

 

1. خازن های کاغذی:  دی الکترک این نوع  خازن از یک صفحه ی نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار می دهند.

 

خازن های کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آن ها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازن ها آن است که در ولتاژ ها و جریان های زیاد می توان از آن ها استفاده کرد.

2. خازن های پلاستیکی: در این نوع خازن از ورقه های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می شود. ورقه های پلاستیکی همراه با ورقه های نازک فلزی آلومینیومی به صورت لوله، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می شوند. یکی از انواع دی الکتریک هایی که در این خازن ها به کار می رود پلی استایرن است به این خازن ها پلی استر گفته می شود که ازجمله رایج ترین خازن های پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازن های پلاستیکی حدود 1mHZ است.

 

خازن های میکا:

        در این نوع خازن از ورقه های نازک میکا در بین صفحات خازن استفاده می شود و در پایان مجموعه در یک محفظه قرار داده می شوند. تا از رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازن های میکا تقریباً بین 0.01 تا 1 میکروفاراد است از ویژگی های اصلی و مهم این نوع خازن ها می توان داشتن ولتاژ کار بالا، عمر کارکرد طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

 

خازن های الکترولیتی:
        از خازن های الکترولیتی به دلیل قابلیتی که در ساخت آن ها وجود دارد برای ظرفیت های بالا استفاده می کنند. داشتن ظرفیت زیاد در آن ها ناشی از به کار بردن لایه دی الکتریک نازک با ضخامت تقریبی کم (یک نانومتر) است. چنین لایه ای به وسیله ی یک عمل شیمیایی (اکسیداسیون) بر روی فلزات مناسب همچون آلومینیوم و تانتالیوم تشکیل می شود. در اکثر خازن های الکترولیتی پلاریته مثبت و منفی مشخص شده است و اصطلاحاً گفته می شود این خازن ها قطبی هستند. به همین سبب،هنگام کار با این نوع خازن ها باید دقت نمود، زیرا اگر خازن بصورت معکوس اتصال داده شود دی الکتریک آن از بین رفته و خازن تجزیه می گردد و در اثر گاز ایجاد شده در محفظه، منفجر می شود. خازن های الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می شوند.

 

-1 خازن آلومینیومی:

        این خازن، همانند خازن های ورقه ای از دو ورقه ی آلومینیومی تشکیل شده است. یکی از این ورقه ها که لایه اکسید روی آن ایجاد می شود آند نامیده می شود ورقه ی آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه ی آلومینیومی به همراه دو لایه ی کاغذ متخلخل که در بین آن ها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیم های اتصال نیز به انتهای ورقه های آلومینیومی متصل می شوند. شکل زیر نحوه پیچیدن ورقه ها را نشان می دهد:

 

پس از پیچیدن ورقه ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه ی اکسید را سرعت می بخشد غوطه ور می سازند تا دو لایه ی کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیم های خازن از آن می گذرد محکم بسته می شود.

 

هنگامی که ترمینال آند (صفحه آلومینیومی خالص تر) به قطب مثبت و کاتد به قطب منفی یک منبع ولتاژ متصل می شوند در اثر واکنش شیمیایی بر روی ورقه ی آند یک لایه عایق اکسید آلومینیوم تشکیل می شود. ولتاژ کار خازن متناسب با ضخامت لایه ی اکسید است.

از معایب خازن های الکترولیتی آلومینیومی می توان به تبخیر و خارج شدن الکترولیت از پولک پلاستیکی و بالا بودن جریان نشتی اشاره کرد. از جمله ویژگی های خوب این خازن ها داشتن ظرفیت زیاد نسبت به حجمشان است. از این خازن ها در منابع تغذیه و مدارهای فیلتر (صافی) استفاده می شود. پایه منفی (کاتد) خازن های الکترولیتی را با نواری مشخص می کنند که علامت منفی (- ) را نشان می دهد.

 

 

-1 خازن های تانتالیوم:

در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می شود. زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدوداً سه برابر) سبب می شود این نوع خازن نسبت به آلومینیوم در حجم مساوی دارای ظرفیت بیش تری باشند. محاسن خازن تانتالیومی 1- ابعاد کوچکتر 2-جریان نشتی کم تر 3- عمر کار کرد طولانی.

 

        به خاطر مزاياي غير قابل انكار خازن‌هاي حالت جامد، سازندگان قطعات مختلف الكترونيكي و كامپيوتري، شروع به استفاده گسترده از آنها در محصولات خود نموده‌اند. در اين ميان شركت GIGABYE  به عنوان يكي از بزرگترين توليد كنندگان مادربرد و ديگر سخت افزارهاي كامپيوتري در جهان اقدام به ارايه مادربردهايي نموده است كه به طور كامل از خازن‌هاي حالت جامد استفاده مي‌نمايند. اين مادربردها براي كار به صورت مداوم و براي مدت طولاني ايده‌آل هستند.كافي نت‌ها، گيم نت‌ها و مكان‌هايي كه مدت زمان زيادي از كامپيوترهاي خود به صورت مداوم استفاده مي‌كنند مي‌توانند از مزاياي اين مادربرد‌ها بهره ببرند .
علاوه بر اين به خاطر توانايي اين خازن‌ها براي كار در فركانس‌هاي بالا، مادربرد‌هايي كه از اين خازن‌ها استفاده مي‌كنند داراي توانايي‌هاي بالايي در زمينه Overclocking هستند كه همين مساله آنها را براي مشتاقان بازي‌ها و كاربراني كه مي‌خواهند از حداكثر توانايي‌هاي سيستم خود استفاده كننده مناسب مي‌سازد .

 

خازن های متغیر:

        به طور کلی با تغییر سه عامل می توان ظرفیت خازن را تغییر داد. –فاصله ی صفحات- سطح صفحات – نوع دی الکتریک. اساس کار خازن متغییر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن با تغییر ضخامت دی الکتریک است، همان گونه که پیش از این مشاهده کریدیم ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه ی خازن دارد. خازن های متغیر عموماً از نوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. در شکل زیر انواع خازن متغیر به همراه علایم اختصاری آنها را مشاهده می کنید:

 

در نوعی که به وسیله دسته ی متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می شود را (واریابل) نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله ی پیچ گوشتی صورت می گیرد که به آن (تریمر) گویند. محدوده ی تغییرات ظرفیت خازن های واریابل 10 تا 400 پیکوفاراد و در خازن های تریمر از 5 تا 30 پیکوفاراد است. از این خازن ها در گیرنده های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می شود.

تشخیص مقدار ظرفیت خازن:

  برای تعیین ظرفیت خازن ها از سه روش استفاده می شود که عبارتند از:

-1 نوشتن مقدار ظرفیت -2 رمزهای عددی -3 نوارهای رنگی .

تشخیص ظرفیت با کمک مقدار نوشته شده:
  در این حالت مقدار عدد ظرفیت و واحد آن عیناً بر روی بدنه ی خازن قید می شود که در این صورت ابهامی برای خواندن مقدار ظرفیت وجود ندارد:

 

تشخیص ظرفیت با روش رمزهای عددی:

در اغلب مواقع واحد ظرفیت بر روی خازن قید نمی شود. در این صورت چنان چه این عدد از یک کوچک تر باشد ظرفیت بر حسب میکروفاراد و چنان چه عدد بزگ تر از یک باشد ظرفیت برحسب پیکوفاراد است:

 

در حالتی که عدد ظرفیت بزرگ تر از واحد است به ویژه در مورد خازن های سرامیکی و عدسی 100 پیکو فاراد به بالا معمولاً عدد ظرفیت به صورت یک عدد سه رقمی مشخص می شود که دو رقم اول عدد و رقم سوم ضریب را مشخص می کند .