Capacitores facilitados do jeito hackaday

Se você constrói circuitos eletrônicos regularmente, é provável que já tenha usado capacitores muitas vezes. Eles são um componente padrão junto com o resistor cujos valores são retirados da prateleira sem pensar duas vezes. Nós os usamos para suavização e desacoplamento da fonte de alimentação, bloqueio DC, circuitos de temporização e muitas outras aplicações.

É melhor começar com o básico e descrever a capacitância a partir dos primeiros princípios antes de examinar os capacitores reais. Um capacitor ideal consiste em duas placas condutoras separadas por um dielétrico não condutor. A carga pode se acumular nas placas, mas não pode fluir entre elas devido à natureza isolante do dielétrico. Assim, o capacitor pode armazenar a carga.

A capacitância é medida em farads: um capacitor de um farad mantém uma tensão de um volt quando contém um coulomb de carga. Um farad é como tantas unidades SI, de tamanho bastante impraticável; portanto, fora do domínio estreito dos supercapacitores, que estão além do escopo deste artigo, é mais provável que você encontre micro, nano ou picofarads. Você pode derivar a capacitância de qualquer capacitor a partir de suas dimensões e das propriedades de seu dielétrico usando uma fórmula que provavelmente vale a pena enviar para a Wikipedia se você estiver interessado. Você não precisa memorizá-lo, a menos que esteja estudando para um exame de física do ensino médio, mas esconde um ponto importante a ser aprendido. A capacitância é proporcional à constante dielétrica εr do dielétrico que está sendo usado, o que deu origem a uma ampla variedade de capacitores disponíveis comercialmente usando diferentes materiais dielétricos para alcançar faixas de capacitância mais altas ou melhores características de manipulação de tensão.

Há um problema no uso de materiais dielétricos em um capacitor, juntamente com as características desejáveis ​​de um dielétrico e uma série de efeitos colaterais irritantes. Todos os capacitores do mundo real têm resistência e indutância parasitária interna e, embora pequenos, às vezes podem afetar a operação do capacitor. As constantes dielétricas podem variar com a temperatura ou tensão, piezoeletricidade ou ruído. Diferentes tipos de capacitores podem ter modos de falha alarmantes ou até mesmo ser muito caros. E assim chegamos à parte principal desta peça, a seção na qual iremos levá-lo através de alguns dos tipos de capacitores que você pode encontrar, e expor para você suas várias propriedades boas e más. Não pretendemos cobrir todas as tecnologias possíveis de capacitores, mas examinaremos as tecnologias comuns de capacitores e examinaremos quaisquer subtipos que você possa encontrar.

Capacitores eletrolíticos práticos têm suas placas na forma de um sanduíche de folha de alumínio enrolado em um cilindro e alojado em uma lata de alumínio. Eles terão uma tensão de trabalho cotada que depende da profundidade da camada anodizada.

Os capacitores eletrolíticos têm a maior capacitância dos tipos que você encontrará em uso normal, variando de cerca de 0,1 a muitos milhares de µF. Por causa dessa célula eletroquímica fortemente enrolada, eles têm uma alta indutância em série equivalente, portanto, não são adequados para uso em altas frequências. Você normalmente os encontrará usados ​​para suavização e desacoplamento da fonte de alimentação, bem como para acoplamento em frequências de áudio.

Os capacitores de tântalo estão disponíveis com valores de cerca de 0,1 a várias centenas de µF. Eles têm uma resistência a vazamentos muito menor e resistência equivalente em série do que suas contrapartes de alumínio, então você os encontrará em teste e medição, áudio de alta qualidade e em outras aplicações onde essas propriedades são vantajosas.

Os capacitores de tântalo têm um modo de falha a ser observado, eles têm a reputação de pegar fogo. O óxido de tântalo amorfo é um bom dielétrico, enquanto a forma cristalina do óxido de tântalo é um bom condutor. O tratamento incorreto de um capacitor de tântalo, por exemplo, aplicando muita corrente de irrupção a ele, pode fazer com que o dielétrico mude de uma forma para outra, causando um grande aumento na corrente através do capacitor. Felizmente nem todas as notícias são ruins, porém, sua reputação de incêndios veio de uma geração muito anterior de capacitores de tântalo, e técnicas de fabricação aprimoradas forneceram um produto muito mais confiável.