Pertimbangan Praktis - Kapasitor

Kapasitor, seperti semua komponen listrik, memiliki batasan yang harus diperhatikan demi keandalan dan pengoperasian rangkaian yang benar.

Tegangan Kerja Kapasitor

Tegangan kerja :Karena kapasitor tidak lebih dari dua konduktor yang dipisahkan oleh isolator (dielektrik), Anda harus memperhatikan tegangan maksimum yang diizinkan melintasinya. Jika terlalu banyak tegangan yang diterapkan, peringkat "kerusakan" bahan dielektrik dapat terlampaui, yang mengakibatkan korsleting internal kapasitor.

Polaritas Kapasitor

Polaritas :Beberapa kapasitor diproduksi sehingga mereka hanya dapat mentolerir tegangan yang diberikan dalam satu polaritas tetapi tidak pada yang lain. Ini karena konstruksinya:dielektrik adalah lapisan isolasi tipis mikroskopis yang disimpan di salah satu pelat oleh tegangan DC selama pembuatan. Ini disebut elektrolitik kapasitor , dan polaritasnya ditandai dengan jelas.

Membalikkan polaritas tegangan ke kapasitor elektrolitik dapat mengakibatkan penghancuran lapisan dielektrik super tipis tersebut, sehingga merusak perangkat. Namun, ketipisan dielektrik itu memungkinkan nilai kapasitansi yang sangat tinggi dalam ukuran paket yang relatif kecil. Untuk alasan yang sama, kapasitor elektrolitik cenderung memiliki peringkat tegangan yang rendah dibandingkan dengan jenis konstruksi kapasitor lainnya.

Rangkaian Setara Kapasitor

Sirkuit ekivalen: Karena pelat dalam kapasitor memiliki beberapa hambatan, dan karena tidak ada dielektrik yang merupakan isolator sempurna, maka tidak ada kapasitor "sempurna". Dalam kehidupan nyata, kapasitor memiliki resistansi seri dan resistansi paralel (kebocoran) yang berinteraksi dengan karakteristik kapasitif murninya:

Untungnya, relatif mudah untuk membuat kapasitor dengan resistansi seri yang sangat kecil dan resistansi kebocoran yang sangat tinggi!

Ukuran Fisik Kapasitor

Untuk sebagian besar aplikasi dalam elektronik, ukuran minimum adalah tujuan untuk rekayasa komponen. Semakin kecil komponen yang dapat dibuat, semakin banyak sirkuit yang dapat dibuat menjadi paket yang lebih kecil, dan biasanya, bobot juga dapat dihemat. Dengan kapasitor, ada dua faktor pembatas utama untuk ukuran minimum unit:tegangan kerja dan kapasitansi . Dan kedua faktor ini cenderung bertentangan satu sama lain. Untuk setiap pilihan bahan dielektrik, satu-satunya cara untuk meningkatkan peringkat tegangan kapasitor adalah dengan meningkatkan ketebalan dielektrik. Namun, seperti yang telah kita lihat, ini memiliki efek penurunan kapasitansi. Kapasitansi dapat dinaikkan kembali dengan meningkatkan luas pelat. tapi ini membuat untuk unit yang lebih besar. Inilah sebabnya mengapa Anda tidak dapat menilai peringkat kapasitor dalam Farad hanya berdasarkan ukuran. Kapasitor dengan ukuran berapa pun mungkin memiliki kapasitansi yang relatif tinggi dan tegangan kerja yang rendah, sebaliknya, atau beberapa kompromi antara dua ekstrem. Ambil dua foto berikut misalnya:

Ini adalah kapasitor yang cukup besar dalam ukuran fisik, tetapi memiliki nilai kapasitansi yang cukup rendah:hanya 2 F. Namun, tegangan kerjanya cukup tinggi:2000 volt! Jika kapasitor ini direkayasa ulang untuk memiliki lapisan dielektrik yang lebih tipis di antara pelatnya, setidaknya peningkatan kapasitansi seratus kali lipat mungkin dapat dicapai, tetapi dengan biaya yang secara signifikan menurunkan tegangan kerjanya. Bandingkan foto di atas dengan foto di bawah ini. Kapasitor yang ditunjukkan pada gambar bawah adalah unit elektrolitik, ukurannya mirip dengan yang di atas, tetapi dengan sangat nilai kapasitansi dan tegangan kerja yang berbeda:

Lapisan dielektrik yang lebih tipis memberikan kapasitansi yang jauh lebih besar (20.000 F) dan tegangan kerja yang berkurang drastis (35 volt terus menerus, 45 volt terputus-putus).

Berikut adalah beberapa contoh jenis kapasitor yang berbeda, semuanya lebih kecil dari unit yang ditunjukkan sebelumnya:

Kapasitor elektrolit dan tantalum terpolarisasi (sensitif polaritas), dan selalu diberi label seperti itu. Unit elektrolit memiliki kabel negatif (-) yang dibedakan dengan simbol panah pada kotaknya. Beberapa kapasitor terpolarisasi memiliki polaritas yang ditunjuk dengan menandai terminal positif. Unit elektrolit besar 20.000 F yang ditunjukkan dalam posisi tegak memiliki terminal positif (+) yang diberi label dengan tanda “plus”. Keramik, mylar, film plastik, dan kapasitor udara tidak memiliki tanda polaritas, karena jenis tersebut nonpolarisasi (tidak sensitif terhadap polaritas).

Kapasitor adalah komponen yang sangat umum dalam rangkaian elektronik. Perhatikan baik-baik foto berikut—setiap komponen yang ditandai dengan tanda “C” pada papan sirkuit tercetak adalah sebuah kapasitor:

Beberapa kapasitor yang ditampilkan pada papan sirkuit ini adalah elektrolit standar:C₃₀ (atas papan, tengah) dan C₃₆ (sisi kiri, 1/3 dari atas). Beberapa lainnya adalah jenis khusus kapasitor elektrolit yang disebut tantalum , karena ini adalah jenis logam yang digunakan untuk membuat pelat. Kapasitor tantalum memiliki kapasitansi yang relatif tinggi untuk ukuran fisiknya. Kapasitor berikut pada papan sirkuit yang ditunjukkan di atas adalah tantalum:C₁₄ (tepat di kiri bawah C₃₀ ), C₁₉ (langsung di bawah R₁₀ , yang berada di bawah C₃₀ ), C₂₄ (pojok kiri bawah papan), dan C₂₂ (kanan bawah).

Contoh kapasitor yang lebih kecil dapat dilihat di foto ini:

Kapasitor pada papan sirkuit ini adalah "perangkat pemasangan permukaan" seperti semua resistor, untuk alasan menghemat ruang. Mengikuti konvensi pelabelan komponen, kapasitor dapat diidentifikasi dengan label yang dimulai dengan huruf “C”.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Kapasitor