Capacitancia de componentes electrónicos

1. [Capacitancia; La capacitancia es una cantidad física que representa la capacidad de un capacitor para retener carga. Las siguientes propiedades de los no conductores son que cuando dos superficies opuestas del no conductor mantienen una cierta diferencia de potencial (como en un capacitor), la energía se almacena en el no conductor debido al movimiento de las cargas.

2. [Condensador; Condensador]: Nombre común para condensador. La capacitancia (o capacitancia) es una cantidad física que representa la capacidad de un capacitor para contener una carga eléctrica. Aumentamos la diferencia de potencial entre las dos placas del capacitor en 1 voltio, lo que se llama capacitancia del capacitor. Físicamente hablando, un condensador es un medio de almacenamiento de carga electrostática (como un cubo) en el que se carga. En ausencia de un circuito de descarga, el efecto de autodescarga/condensador electrolítico es obvio y la carga puede existir para siempre, que son sus características. ). Tiene una amplia gama de usos y es un componente electrónico indispensable en los campos de la electrónica, la electricidad y otros campos. Se utiliza principalmente en filtrado de fuentes de alimentación, filtrado de señales, acoplamiento de señales, resonancia, aislamiento de CC y otros circuitos.

El símbolo del condensador es c.

C=εS/4πkd=Q/U

En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de capacitancia es faradio y el símbolo es F. Las unidades de capacitancia comúnmente utilizadas son milifaradio (mF ), microfaradio (μF), nanofaradio (nF), picofaradio (pF). La relación de conversión es la siguiente:

1 Faradio (F) = 1000 miliFaradio (mF) = 1000000 microfaradio (μF)

1 microfaradio (μF) = 1000 nanofaradio (nF) = 1.000.000 picofaradios (pF).

Fórmula relacionada:

Para un capacitor, si la diferencia de potencial entre los dos niveles es 1V cuando se carga con 1V, entonces la capacitancia de este capacitor es 1F, es decir, C= Q/U, pero la capacitancia no está determinada por Q o U, es decir, C=εS/4πkd. Donde ε es una constante, S es el área relativa de las placas del capacitor, D es la distancia entre las placas del capacitor y K es la constante de fuerza electrostática. La capacitancia de un capacitor de placas paralelas común es C=εS/d (ε es la constante dieléctrica del medio entre las placas, S es el área de las placas y D es la distancia entre las placas).

Fórmula de cálculo de la energía potencial eléctrica del condensador Para e = Cu 2/2 = Qu/2.

La fórmula de cálculo para múltiples capacitores conectados en paralelo: C=C1+C2+C3+…+Cn

La fórmula de cálculo para múltiples capacitores conectados en serie: 1/c = 1/ c1+1/C2+ …+1/CN.

Múltiples condensadores conectados en paralelo y en serie C = (C 1 * C2 * C3)/(C 1 + C2 + C3) El modelo de condensadores domésticos generalmente consta de cuatro partes (no aplicable a sensibles a la presión). , condensador variable y de vacío). Representan nombre, material, clasificación y número de serie respectivamente.

Parte 1:

El nombre está representado por letras y el condensador está representado por c.

Parte 2:

Materiales, representados por letras.

Parte 3:

Categoría, expresada generalmente por números, y de forma individual por letras.

Parte 4:

Número de serie, representado por números.

Utilice letras para indicar el material del producto: membranas no polares como A-electrólisis de tantalio, B-poliestireno, C-cerámica de alta frecuencia, D-electrólisis de aluminio, E-electrólisis de otros materiales, G -Electrólisis de aleación, medio compuesto H, esmalte de vidrio I, papel metalizado J, películas orgánicas polares como poliéster L, electrólisis de N-niobio, membrana de vidrio O, electrólisis de aleación Q. Nombre: Condensador de poliéster (poliéster) (CL)

Símbolo:

Capacitancia: 40p - 4μ

Tensión nominal: 63-630 voltios

Características principales: tamaño pequeño, gran capacidad, resistencia a la humedad y al calor, poca estabilidad.

Uso: Circuitos de baja frecuencia con bajos requisitos de estabilidad y pérdidas.

Nombre: Condensador de poliestireno (CB)

Símbolo:

Capacitancia: 10p-1μ

Tensión nominal: 100V- 30 kV

Características principales: estable, baja pérdida, gran volumen.

Aplicación: Circuitos con altos requisitos de estabilidad y pérdidas.

Nombre: Condensador de Polipropileno (CBB)

Símbolo:

Capacitancia: 1000p-10μ.

Tensión nominal: 63-2000 voltios

Características principales: rendimiento similar al poliestireno, pero de menor tamaño y ligeramente menos estable.

Usos: Reemplaza la mayoría de condensadores de poliestireno o mica en circuitos exigentes.

Nombre: Condensador de Mica (CY)

Símbolo:

Capacitancia: 10p-0.1μ

Tensión nominal: 100V-7 Kilovoltios

Características principales: alta estabilidad, alta fiabilidad, bajo coeficiente de temperatura.

Aplicación: Oscilación de alta frecuencia, pulso y otros circuitos exigentes.

Nombre: Condensador cerámico de alta frecuencia (CC)

Símbolo:

Capacitancia: 1-6800p

Tensión nominal: 63-500 Volt

Características principales: baja pérdida de alta frecuencia y buena estabilidad.

Uso: circuito de alta frecuencia

Nombre: condensador cerámico (CT) de baja frecuencia

Símbolo:

Capacitancia: 10p-4,7μ

Tensión nominal: 50V 50V - 100V

Características principales: tamaño pequeño, precio bajo, gran pérdida y poca estabilidad.

Usos: circuitos de baja frecuencia y bajos requerimientos.

Nombre: Condensador de vidriado (CI)

Símbolo:

Capacitancia: 10p-0,1μ

Tensión nominal: 63-400 Volt

Características principales: buena estabilidad, baja pérdida, resistencia a altas temperaturas (200 grados).

Aplicación: circuitos de impulsos, acoplamiento, bypass y otros.

Nombre: Condensador electrolítico de aluminio (CD)

Símbolo:

Capacitancia: 0,47-10000 μ

Tensión nominal: 6,3-450 voltios

Características principales: tamaño pequeño, gran capacidad, grandes pérdidas y grandes fugas.

Aplicaciones: filtrado de alimentación, acoplamiento de baja frecuencia, desacoplamiento, bypass, etc.

Nombre: Condensador electrolítico de tantalio (CA) Condensador electrolítico de niobio (CN).

Símbolo:

Capacitancia: 0,1-1000μ

Tensión nominal: 6,3-125 V.

Características principales: Las pérdidas y fugas son menores que los condensadores electrolíticos de aluminio.

Uso: Reemplazar condensadores electrolíticos de aluminio en circuitos exigentes.

Nombre: Condensador variable dieléctrico de aire

Símbolo:

Capacitancia variable: 100-1500p

Características principales: baja pérdida, alta eficiencia ; se puede convertir en tipo lineal, tipo de longitud de onda lineal, tipo de frecuencia lineal y tipo logarítmico según las necesidades.

Aplicación: instrumentos electrónicos, equipos de radio y televisión, etc.

Nombre: Condensador variable dieléctrico de película delgada

Símbolo:

Capacitancia variable: 15-550p

Características principales: Tamaño pequeño, Ligero peso; mayor pérdida que el medio aéreo.

Aplicaciones: comunicaciones, receptores de radiodifusión, etc.

Nombre: Condensador recortador dieléctrico de película delgada

Símbolo:

Capacitancia variable: 1-29P

Características principales: gran pérdida, volumen Pequeño.

Aplicación: Se utiliza para compensación de circuitos en grabadoras de radio, instrumentos electrónicos y otros circuitos.

Nombre: Condensador recortador dieléctrico cerámico

Símbolo:

Capacitancia variable: 0,3 - 22p

Características principales: pequeña pérdida, volumen pequeño .

Propósito: Circuito de oscilación de alta frecuencia sintonizado con precisión.

Nombre: Condensador monolítico

Rango de capacidad: 0,5 pf-1 μ f

Tensión soportada: el doble de la tensión nominal.

Usos: Ampliamente utilizado en instrumentos electrónicos de precisión. Resonancia, acoplamiento, filtrado y bypass de diversos equipos electrónicos pequeños.

Las características de los condensadores monolíticos son: gran capacitancia, tamaño pequeño, alta confiabilidad, capacitancia estable, buena resistencia a altas temperaturas y humedad, etc.

La mayor desventaja es que el coeficiente de temperatura es muy alto, lo que hace insoportable que el oscilador se desvíe de manera estable. El condensador de un oscilador 555 que hicimos está justo al lado del 7805. Después del inicio, la frecuencia cambia muy lentamente cuando se utiliza un osciloscopio. Será mucho mejor utilizar condensadores de poliéster más adelante.

En términos de deriva de temperatura, la cerámica monolítica tiene un coeficiente de temperatura positivo de aproximadamente +130, mientras que el CBB tiene un coeficiente de temperatura negativo de -230. Cuando se utilizan en paralelo en proporciones adecuadas, la variación de temperatura se puede reducir a niveles muy pequeños.

En términos de precio, los condensadores de tantalio y niobio son los más caros, el monolito y el CBB son más baratos y los cerámicos son los más bajos, pero algunas cerámicas de punto negro blanqueantes a temperatura cero y alta frecuencia son un poco más caras. y los condensadores de mica tienen un valor Q más alto y también son un poco más caros.

Se dice que los condensadores monolíticos también se llaman condensadores cerámicos multicapa, y se dividen en dos tipos. El tipo 1 tiene mejor rendimiento, pero menor capacidad, generalmente menos de 0,2U. El otro tipo se llama Tipo II, que tiene gran capacidad pero rendimiento medio. En muchos productos electrónicos, los condensadores son componentes electrónicos esenciales, que desempeñan la función de filtro suavizante, fuente de alimentación y desacoplamiento de rectificadores, derivación de señales de CA, acoplamiento de CA de circuitos de CA/CC, etc. Debido a que existen muchos tipos y estructuras de capacitores, los usuarios deben comprender no solo los indicadores de rendimiento y las características generales de varios capacitores, sino también las ventajas y desventajas de varios componentes en un uso determinado, las limitaciones mecánicas o ambientales, etc. Los principales parámetros y usos de los condensadores se presentan a continuación para que los lectores los utilicen al seleccionar los tipos de condensadores.

1. Capacitancia nominal (CR): el valor de capacitancia marcado en el producto del capacitor.

La capacitancia de los condensadores dieléctricos cerámicos y de mica es baja (aproximadamente 5000 pF o menos); la capacitancia del papel, el plástico y algunos dieléctricos cerámicos está en el medio (aproximadamente 0005 μf 10 μf generalmente la capacidad de los condensadores electrolíticos); es relativamente grande. Ésta es una clasificación aproximada.

2. Rango de temperatura de categoría: El rango de temperatura ambiente para funcionamiento continuo determinado por el diseño del capacitor depende del límite de temperatura de su categoría correspondiente, como la temperatura de categoría superior, la temperatura de categoría inferior, la temperatura nominal (puede ser tensión nominal aplicada continuamente, temperatura ambiente máxima), etc.

3. Tensión nominal (UR): La tensión CC máxima o el valor efectivo de la tensión CA máxima o el valor pico de la tensión de pulso que se puede aplicar continuamente al condensador a cualquier temperatura entre las más bajas. temperatura límite y la temperatura nominal.

Cuando se utilizan condensadores en aplicaciones de alta tensión, debemos prestar atención a los efectos de la corona. La corona es causada por el espacio entre la capa dieléctrica y la capa del electrodo, que no solo produce señales parásitas que dañan el dispositivo, sino que también provoca una ruptura dieléctrica del capacitor. Es particularmente probable que se produzca corona en condiciones de CA o pulsantes. Como ocurre con todos los condensadores, la suma del voltaje de CC y el voltaje pico de CA no debe exceder la tensión nominal de CC en uso.

4. Tangente del ángulo de pérdida (tanδ): bajo un voltaje sinusoidal con una frecuencia específica, la potencia de pérdida del capacitor se divide por la potencia reactiva del capacitor.

Lo que hay que explicar aquí es que en aplicaciones prácticas, el condensador no es un condensador puro, sino que hay una resistencia equivalente en su interior. Su circuito equivalente simplificado se muestra en la siguiente figura. En la figura, C es la capacitancia real del capacitor, Rs es la resistencia equivalente en serie del capacitor, Rp es la resistencia de aislamiento del medio y Ro es la resistencia equivalente de absorción del medio. Para equipos electrónicos, cuanto menor sea Rs, mejor, es decir, se requiere que la pérdida de potencia sea pequeña y que el ángulo δ con la potencia del capacitor sea menor.

Esta relación se expresa mediante la siguiente fórmula: tanδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs. Por lo tanto, este parámetro debe seleccionarse cuidadosamente en la aplicación para evitar un calentamiento excesivo y reducir las fallas del equipo.

5. Características de temperatura de los condensadores: generalmente expresadas como el porcentaje de la capacitancia a una temperatura de referencia de 20°C y la capacitancia a la temperatura relevante.

Suplemento:

1. La capacitancia generalmente se representa mediante "C" más un número en el circuito (por ejemplo, C13 usa el número 13 para representar la capacitancia). Un condensador es un componente formado por dos películas metálicas unidas entre sí y separadas por un material aislante. Las principales características de los condensadores son bloquear CC y hacer fluir corriente alterna.

El tamaño del condensador significa la cantidad de energía eléctrica que se puede almacenar. El efecto de bloqueo del capacitor sobre la señal de CA se llama reactancia capacitiva, que está relacionada con la frecuencia y la capacitancia de la señal de CA.

Capacitancia Condensador de poliéster.

2. Método de identificación: el método de identificación de la capacitancia es básicamente el mismo que el de la resistencia, que se divide en tres tipos: método estándar directo, método estándar de color y método estándar numérico. La unidad básica de capacitancia es faradio (F), y otras unidades son milifaradio (mF), microfaradio (μF)/mju:/, nanofaradio (nF) y picofaradio (pF). Entre ellos: 1 faradio = 1000 milifaradios (mF), 1 milifaradios = 1000 microfaradios (μF), 1 microfaradio = 1000 nanofaradios (nF), 1 nanofaradio.

El valor de capacitancia del condensador grande está marcado directamente en el condensador, como 10 μF/16 V.

El valor de capacitancia de un capacitor pequeño está representado por las letras o números en el capacitor.

Símbolos alfabéticos: 1m = 1000μf 1p 2 = 1,2 pf 1n = 1000 pf.

Representación digital: La representación de tres dígitos también se denomina representación digital de capacitancia. Los primeros dos dígitos del número de tres dígitos son los dígitos efectivos de la capacidad nominal, y el tercer dígito representa el número de ceros después del dígito efectivo y sus unidades son pF.

Por ejemplo, 102 significa que la capacidad nominal es 1000 pF.

221 significa que la capacidad nominal es 220 pF.

224 significa que la capacidad nominal es 22x10(4)pF.

Existe un caso especial de esta representación, es decir, cuando el tercer dígito está representado por 9, el número significativo se multiplica por 10-1 para expresar la capacidad.

Por ejemplo, 229 significa que la capacidad nominal es 22x (10-1) pf = 2,2pf..

Error permitido 1% 2% 5% 10% 15% 20%

Por ejemplo, la capacitancia de un chip cerámico es 104J, lo que significa que la capacitancia es 0,1 μF y el error es 5%.

6 Vida útil: La vida útil del condensador disminuye a medida que aumenta la temperatura. La razón principal es que la temperatura acelera las reacciones químicas, lo que hace que los medios se degraden con el tiempo.

7 Resistencia de aislamiento: A medida que aumenta la actividad de los electrones debido al aumento de temperatura, la resistencia de aislamiento disminuirá debido al aumento de temperatura.

Los condensadores incluyen condensadores fijos y condensadores variables. Los condensadores fijos se pueden dividir en condensadores de mica, condensadores cerámicos, condensadores de película de papel/plástico, condensadores electrolíticos y condensadores de vidrio vidriado según los materiales dieléctricos utilizados. Los condensadores variables también pueden ser estructuras dieléctricas de vidrio, aire o cerámica. 1. Capacitancia nominal y desviación permitida

2. Tensión nominal

3. Resistencia de aislamiento

4. Características de frecuencia

Análisis de características de falla de componentes electrónicos

Aunque existe una gran cantidad de componentes electrónicos en los equipos eléctricos, sus fallas son regulares.

1. Características de la resistencia al daño

Las resistencias son los componentes más numerosos en los equipos eléctricos, pero no son los componentes con mayor índice de daño. El daño a la resistencia es más común cuando el circuito está abierto, pero la resistencia rara vez aumenta y la resistencia disminuye muy raramente. Los más comunes incluyen resistencias de película de carbono, resistencias de película metálica, resistencias bobinadas y resistencias de seguridad. Los dos primeros tipos de resistencias son los más utilizados y sus características de daño son: primero, la resistencia baja (por debajo de 100 ω) y la resistencia alta (por encima de 100 kω) tienen tasas de daño altas y la resistencia media (como varios cientos de ohmios a decenas de miles de ohmios) rara vez se dañan; en segundo lugar, cuando las resistencias de baja resistencia están dañadas, a menudo se queman y son fáciles de encontrar, mientras que cuando las resistencias de alta resistencia están dañadas, hay pocos rastros. Las resistencias bobinadas se utilizan generalmente para limitar grandes corrientes y su resistencia no es grande. Después de quemar la resistencia bobinada cilíndrica, algunas se volverán negras o la superficie explotará, y otras no dejarán rastro. Las resistencias de cemento son un tipo de resistencias bobinadas. Pueden romperse si se queman; de lo contrario, no se verán rastros. Cuando la resistencia de seguridad se quema, en algunas superficies se desprenderá un trozo de piel, en otras no quedará rastro, pero nunca se quemará hasta quedar negro. Según las características anteriores, puede concentrarse en verificar la resistencia y encontrar rápidamente la resistencia dañada.

2. Características del daño de los condensadores electrolíticos

Los condensadores electrolíticos se utilizan ampliamente en equipos eléctricos con altas tasas de falla. El daño de los condensadores electrolíticos tiene los siguientes síntomas: primero, pérdida total o reducción de capacidad; segundo, fuga leve o grave, tercero, pérdida o reducción de capacidad y fuga. El método para encontrar condensadores electrolíticos dañados es el siguiente:

(1) Mire: algunos condensadores tendrán fugas cuando estén dañados y habrá una capa de manchas de aceite en la superficie de la placa de circuito debajo del condensador y incluso en la superficie del condensador. Este condensador nunca se podrá volver a utilizar; algunos condensadores se hincharán después de dañarse, por lo que ya no se podrá utilizar.

(2) Toque: algunos condensadores electrolíticos con fugas graves se calentarán después de arrancar e incluso se calentarán al tocarlos con los dedos. El capacitor debe ser reemplazado;

(3) Hay electrolito en el capacitor electrolítico. El horneado prolongado hará que el electrolito se seque y reduzca la capacitancia. Por lo tanto, es importante comprobar la capacitancia cerca del disipador de calor y de los componentes de alta potencia. Cuanto menor sea la distancia, mayor será el potencial de daño.

3. En segundo lugar, las características de los dispositivos semiconductores, como los transistores, están dañadas.

En segundo lugar, el daño a los transistores generalmente es causado por una ruptura de la unión PN o un circuito abierto, de los cuales ruptura y cortocircuito. circuito son la mayoría. Además, hay dos tipos de manifestaciones de daño: uno es que la estabilidad térmica empeora, es normal al arrancar y se produce una rotura suave después de trabajar durante un período de tiempo; el otro es el deterioro de las características de la unión PN;

Cuando se miden con un multímetro R×1k, todas las uniones PN son normales, pero no pueden funcionar correctamente después de colocarlas en la computadora. Si utiliza un instrumento de rango bajo R×10 o R×1 para medir, encontrará que la resistencia directa de la unión PN es mayor que el valor normal. Medida 2. Los transistores se pueden probar en la carretera con un multímetro de puntero. Un método más preciso es configurar el multímetro en R×10 o R×1 (generalmente use R×10 y luego use R×1 cuando no sea obvio) para medir la resistencia directa e inversa de la unión PN de II y transistores en la carretera. Si la resistencia directa no es demasiado grande, esto se debe a que la resistencia periférica de los diodos y transistores en los circuitos generales es en su mayoría de cientos o miles de ohmios. Cuando se mide con un multímetro de baja resistencia, la influencia de la resistencia periférica en la resistencia de la unión PN. puede ser básicamente ignorado.

4. Características de los circuitos integrados dañados

La estructura interna de los circuitos integrados es compleja y tiene muchas funciones. Si alguna pieza se daña, no funcionará correctamente. También existen dos tipos de daños en los circuitos integrados: daño total y mala estabilidad térmica. Cuando esté completamente dañado, se puede quitar. Comparando circuitos integrados normales del mismo modelo, siempre podemos encontrar resistencias positivas y negativas anormales entre cada pin y tierra. Para aquellos con mala estabilidad térmica, pueden usar alcohol absoluto para enfriar el circuito integrado sospechoso mientras el dispositivo está funcionando. Se puede determinar si la falla ocurre más tarde o ya no ocurre. Por lo general, esto sólo se puede eliminar reemplazando el circuito integrado por uno nuevo.