הסברים על סוגי קבלים

בפוסט זה אנו לומדים לגבי יסודות הקבלים, וכן לגבי סוגי הקבלים השונים אשר בדרך כלל זמינים בשוק ומשמשים ברוב המעגלים האלקטרוניים.

סקירה כללית

קבל הוא פשוט חלק אלקטרוני פסיבי אשר נועד לאחסן מטען חשמלי.

בצורה פיזיקלית, הוא עשוי מצמד לוחות מתכת או אלקטרודות המופרדות על ידי תוכן בידוד או דיאלקטרי. הפעלת מתח DC על גבי מסופי הקבלים מייצרת באופן מיידי מחסור של אלקטרונים על הלוח החיובי ושפע יתר של אלקטרונים על הלוח השלילי, כפי שהודגם באיור הבא.

הצטברות דיפרנציאלית זו של אלקטרונים מולידה מטען חשמלי, המצטבר רמה מסוימת (על בסיס המתח) שלאחריה נשארת באותה רמה. אם מדובר במנוע DC, המבודד בתוך הקבל פועל כמו מערכת חסימה לזרימת הזרם (אולם יכול להיות זרם טעינה חולף קל המונע את טעינת הקבל לחלוטין).

כאשר משתמשים ב- AC על פני הקבל, המטען המצטבר לאורך מחזור ה- AC מתהפך עם מחצית המחצית השנייה הבאה, הגורמת לקבל לאפשר לזרם דרכו לפעול ביעילות, כאילו הבידוד הדיאלקטרי מעולם לא היה קיים.

לכן כאשר מעורב AC, קבל פשוט עובד כמו מכשיר צימוד. כמעט ולא תמצא מעגלים אלקטרוניים הנושאים זרם זרם ואינם כוללים כמה קבלים, אולי לצורך צימוד או לייעול תגובת התדרים הכללית של המערכת.

בתרחיש האחרון שהוזכר, מחובר קבל עם נגר ליצירת שילוב RC. התרחשות הטעינה / הפריקה הקשורה בקבלים יכולה לשמש גם במעגלים שונים אחרים, למשל. , הפלאש האלקטרוני המצולם.

בדיוק כמו נגדים, ניתן להגדיר קבלים לעבוד עם ערכים קבועים או להיות מתכווננים בסדר הגודל שלהם. קבלים קבועים הם היסודות העיקריים למעגל (יחד עם נגדים). קבלים משתנים מיועדים בעיקר לאופטימיזציה של מעגלים מכוונים.

ה פרמטרים של ביצועים של כל קבלים שונים ולכן גם היישומים שלהם נבדלים בהתאם.

אחת הצורות של הרכיבים האלקטרוניים בהן נעשה שימוש נרחב הן הקבלים האלקטרוניים. מלבד זאת, הקבלים האחרים המשמשים בתעשייה כוללים קרמיקה, נציץ כסף, אלקטרוליטי, פלסטיק, טנטלום ואחרים.

כל סוג של קבלים משמש ביישומים שונים על פי החסרונות והיתרונות שלהם.

חשוב ביותר כי יש לבחור את סוג הקבל הנכון כמעגל שבו נעשה שימוש בקבל הוא מאוד על ידי הקבל.

לפיכך, במקרה שלא נבחר סוג קבלים נכון להכניס למעגל על ​​בסיס הפרמטרים שלו, זה יכול לגרום לתפקוד לא תקין או לקוי של המעגל.

יסודות הקבלים

החוקים הפיזיקליים השולטים ביסודם על סוגים שונים של קבלים זהים ונשמרים בהתאם.

חוקים בסיסיים אלה קובעים פרמטרים שונים של הקבלים כגון אופן פעולתו של הקבל, ה- ערך הקבל , והקיבול שלו (כמות הטעינה המקסימלית בה יקבל הקבל).

לפיכך, התיאוריה הבסיסית שעליה נבנים ועובדים קבלים מאפשרת להבין את צורות הקבלים השונות וכיצד ניתן להשתמש בהם או להשתמש בהם.

הערה: למרות שחלו התפתחויות רבות בתחום הדיאלקטריה, החוקים הבסיסיים עליהם עובדים הקבלים לא השתנו והם חלים עד היום.

סוגי קבלים ודיאלקטריקה

כפי שנדון לעיל, למרות שהחוקים הבסיסיים עליהם עובדים הקבלים, מאפייני הקבלים שונים מאוד בגלל האופן שבו כל סוג של קבלים בנוי.

המאפיינים השונים שיש לסוגים שונים של קבלים ניתנים על ידי האלמנט העיקרי שלהם שנמצא בין שתי לוחות הקבל ומכונה 'דיאלקטרי'.

הקבוע הדיאלקטרי של הקבל יכול להשפיע על רמת הקיבול אשר הקבל יכול להשיג בנפח ספציפי נתון. כמו כן, ניתן למצוא קבלים שונים מסוגים שונים כמקוטבים באופיים שבהם המתח שעובר על הקבל נסבל בכיוון אחד בלבד.

מצד שני, ניתן למצוא קבלים שונים מסוגים שונים שאינם מקוטבים באופיים, כאשר המתח העובר על פני הקבל נסבל בשני הכיוונים.

הקבלים נקראים בדרך כלל על בסיס אופי הדיאלקטרי הקיים בקבל.

זה מעיד על המאפיינים הכלליים שהקבל יציג יחד עם הסוגים השונים של פונקציות המעגל שבהן ניתן להשתמש בהם.

סקירה כללית של קבלים וסוגיה השונים

צורות שונות של עיצוב משמשות עבור קבלים שאינם מקוטבים, אשר כמעט כולם מזוהים בסגנון הקבל. אתה לא צריך לבדוק לפרטי פרטים לגבי הקונסטרוקציות האמיתיות. המאפיינים הספציפיים שלהם הם מכריעים, אם כי מכיוון שאלה יכולים להחליט על המגוון האידיאלי לעבוד איתו עבור יישום ספציפי.

קבלים שאינם מקוטבים

1. קבלים דיאלקטריים מנייר , שניתן לזהות בדרך כלל באמצעות צורתם הצינורית, הם הזולים ביותר אך בדרך כלל מגושמים. מגבלת המפתח הרבות האחרות שלהם היא שהם לא מתאימים לשימוש בתדרים גבוהים מעל 1 מגה-הרץ, מה שמגביל כמעט את היישום שלהם למעגלי שמע. אלה נמצאים בדרך כלל בערכים מ 0.05 µF עד 1 או 2 µF, עם מתח הפעלה בין 200 ל 1,000 וולט. בקבלים דיאלקטריים מנייר מצופה פלסטיק יכולים להיות מתח הפעלה גדול בהרבה.
2. קבלים קרמיים פופולריים מאוד במעגלי שמע קטנים ו- RF. אלה די זולים והם ניתנים להשגה במגוון ערכים בין 1 pF ל 1 µF עם מתח הפעלה משמעותי, ובנוסף לזהות בזליגה נמוכה מאוד. הם עשויים להיות מיוצרים בשני הדיסקים והמבנים הגליליים וכצלחות קרמיקה ממתכת.
3. קבלים כסף-נציצים הם יקרים יותר מקבלים קרמיים, אך הם בעלי יכולת עבודה בתדירות גבוהה יוצאת מן הכלל וסבילות קטנות בהרבה, ולכן הם נחשבים בדרך כלל מתאימים ליישומים חיוניים. הם יכולים להיות מיוצרים עם מתח הפעלה גבוה במיוחד.
4. קבלים פוליסטירן נוצרים מנייר כסף מתכתי המופרד באמצעות סרט פוליסטירן, ובדרך כלל מכסה פוליסטירן משולב כדי להבטיח תכונת בידוד משופרת. אלה ידועים בהפסדים המינימליים שלהם בתדרים גבוהים, יציבות ועקביות מצוינים. הערכים עשויים להשתנות בין 10 pF ל 100,000 pF, אולם מתח העבודה בדרך כלל יורד משמעותית עם עליית ערכי הקיבול.
5. קבלים פוליקרבונט נוטים להיות מיוצרים בדרך כלל בצורה של חלקים מלבניים שקצהם מסתיים כחוטים אותם ניתן להכניס בקלות לחורי PCB. הם מספקים ערכים גבוהים (עד 1 µF) בממדים זעירים, יחד עם מאפיינים של הפסדים מופחתים והשראות מינימליות. בדיוק כמו קבלים פוליסטירן, מתח ההפעלה נפגע עם ערכי קיבול גבוהים יותר.
6. קבלים לסרטי פוליאסטר מיוצרים באותה מידה להרכבה ישירה במעגלים מודפסים, בעלי ערכים של 0.01 µF עד 2.2 µF. אלה הם בדרך כלל גדולים יותר בהשוואה לקבלים פוליקרבונט. ההשראות הפנימית הקטנה שלהם מאפשרת להם להתאים במיוחד לפונקציות צימוד וניתוק במעגלים אלקטרוניים. ערכים של קבלים לסרטי פוליאסטר מוזכרים בדרך כלל עם קוד צבע הכולל 5 טבעות צבע.
7. קבלים לסרט מיילר יכול להיחשב כקבל סרט סטנדרטי, הנפוץ בערכים של 0.001 µF עד 0.22 µF, עם מתח הפעלה של עד 100 וולט DC.

הסוגים השונים של קבלים המשמשים ברוב המעגלים האלקטרוניים הם כדלקמן:

קבל קרמי:

הקבל כלומר קבלים קרמיים משמש ליישומים מרובים כולל RF ואודיו.

טווח הערכים של הקבל הקרמי הוא בין מעט פיקופארדות ל- 0.1 מיקרו-פארדות. הקבלים הקרמיים הם הנפוצים ביותר בתעשייה מכיוון שהם סוג הקבלים האמין והזול ביותר שיש.

כמו כן, סיבה נוספת לשימוש הנפוץ והרחב שלה היא שגורם האובדן של הקבל הקרמי נמוך מאוד. אך גורם ההפסד של הקבל תלוי גם בדיאלקטרי המשמש בקבל.

הקבלים הקרמיים משמשים בשני הפורמטים של הרכבה על פני השטח ומובילים בגלל התכונות הקונסטרוקטיביות של הקבלים.

קבל אלקטרוליטי:

סוג אחד של קבלים שמקוטב בטבע הוא קבלים אלקטרוליטיים.

ערכי הקיבול המוצעים על ידי הקבל האלקטרוליטי גבוהים מאוד אשר נעים יותר מ 1 µF. הקבלים האלקטרוליטים משמשים בתעשייה בדרך כלל ליישומים המתנהלים בתדירות נמוכה כגון יישומי ניתוק, ספקי כוח ויישומי צימוד שמע.

הסיבה לכך היא שליישומים אלה מגבלת התדרים היא כמעט 100 קילוהרץ.

קבלים טנטלום:

סוג אחר של קבלים אשר מקוטב בטבעו הוא קבלים טנטלום. רמת הקיבול שמספק קבל הטנטלום בנפח שלהם גבוהה מאוד.

אחד החסרונות של קבל הטנטלום הוא שאין קבל בקבל הטנטלום כלפי הטיה הפוכה אשר עלולה לגרום להתפוצצות הקבל בעת חשיפה למתח.

חסרון נוסף הוא שיש לו סובלנות נמוכה מאוד לזרמי האדווה ולכן אסור להם להיחשף למתחים גבוהים (כגון מתח גבוה ממתח העבודה שלהם) וזרם אדווה גבוה. קבלים הטנטלום זמינים בשני הפורמטים של הרכבה עילית ועופרת.

קבלים נציצים כסופים:

למרות שהשימוש בקבלים הנציצים מכסף פחת משמעותית בעידן הנוכחי, היציבות המסופקת על ידי קבלים הנציצים מכסף עדיין גבוהה מאוד יחד עם מתן דיוק גבוה ואובדן נמוך.

כמו כן, יש מספיק מקום פנוי בקבלים הנציצים מכסף. היישומים שבהם הם משמשים בעיקר כוללים את יישומי ה- RF.

הערכים המקסימליים אליהם מוגבל קבל הנציץ מכסף הם בערך 100pF.

קבל סרט פוליסטירן:

קבלים סרטי פוליסטירן מספקים קבלים בעלי סובלנות קרובה בכל מקום שנדרש. כמו כן, קבלים אלה זולים יחסית לזו של קבלים אחרים.

הסנדוויץ 'הדיאלקטרי או הלוחות הקיימים בקבלים של הסרט פוליסטירן מגלגלים יחד, מה שמביא לצורת הקבל בצורה צינורית.

מיקום הכריך הדיאלקטרי וצורת הקבל מגבילים את תגובת הקבל לתדרים גבוהים עקב תוספת השראות ובכך מגיב למספר 100kHz בלבד.

הזמינות הכללית של קבלים סרטי פוליסטירן היא בצורת רכיבי אלקטרוניקה עופרת.

קבל סרט פוליאסטר:

הסובלנות המסופקת על ידי קבל סרטי הפוליאסטר נמוכה מאוד ועל ידי כך משתמשים בקבלים אלו במצבים בהם השיקול המוקדם הוא העלות.

רמת הסובלנות של אחוז גדול מקבלים של סרטי פוליאסטר זמינים היא 10% או 5% וזה נחשב כמספיק למגוון יישומים.

הזמינות הכללית של קבלים סרטי הפוליאסטר היא בצורה של רכיבי אלקטרוניקה עופרת.

קבל סרטי פוליאסטר מתכתיים

סוג קבלים של סרטי פוליאסטר מתכתיים מורכב מסרטי פוליאסטר אשר מתכתיים ובכל מובן אחר, הוא דומה לקבלים של סרטי פוליאסטר או צורה אחרת שלו.

אחד היתרונות המושגים על ידי סרט פוליאסטר מתכתי הוא בכך שהוא מייצר את האלקטרודות ברוחב קטן מאוד ובכך מאפשר גם מעטפת הקבל באריזה בגדלים קטנים מאוד.

הזמינות הכללית של קבלים סרטי פוליאסטר מתכתיים היא בצורה של רכיבי אלקטרוניקה עופרת.

קבלים פוליקרבונט:

היישומים שבהם הדרישה הקריטית והמכריעה ביותר היא ביצועים ואמינות גבוהים, יישומים אלה משתמשים בקבלים פוליקרבונט.

ערך הקיבול מוחזק לאורך זמן על ידי קבלים הפוליקרבונט מכיוון שרמת הסובלנות שלהם גבוהה מאוד. רמות סובלנות כה גבוהות מושגות בגלל יציבותו של סרט הפוליקרבונט המשמש בקבל הפוליקרבונט.

בנוסף, גורם הפיזור של קבל הפוליקרבונט נמוך מאוד והם יכולים לעמוד בטמפרטורה בטווח הרחב ולהישאר יציבים.

טווח הטמפרטורה אשר קבל זה יכול לעמוד הוא בין -55 מעלות צלזיוס ל- + 125 מעלות צלזיוס. למרות כל המאפיינים הללו, הייצור והייצור של קבלים הפוליקרבונט פחתו משמעותית.

קבלים PPC או פוליפרופילן:

בקבלים מסוג זה רמת הסובלנות הנדרשת גבוהה ממה שקבל הפוליאסטר יכול לספק, ואז משתמשים בקבלים מפוליפרופילן במקרים אלה.

החומר המשמש לדיאלקטרי בקבל הפוליפרופילן הוא סרט פוליפרופילן.

היתרון שיש לקבל הפוליפרופילן על פני הקבלים האחרים הוא שהוא יכול לעמוד במתח גבוה מאוד לאורך פרק זמן ובכך השינוי ברמת הקיבול עקב עליית וירידת המתח לאורך תקופה הוא נמוך מאוד.

הקבל מפוליפרופילן משמש גם במקרים בהם התדירות הנמצאת בשימוש נמוכה מאוד, בעיקר בטווח של 100kHz בהיותה המגבלה המקסימלית.

הזמינות הכללית של קבל הפוליפרופילן היא בצורה של רכיבי אלקטרוניקה עופרת.

קבלים זכוכית:

הדיאלקטרי המשמש בקבל הזכוכית מורכב מזכוכית. למרות שקבלים הזכוכית יקרים, רמות הביצועים שלהם גבוהות מאוד.

יכולת ה- RF הנוכחית של קבלים הזכוכית גבוהה מאוד יחד עם ההפסד נמוך במיוחד. בנוסף, קיים שום רעש פיזו-חשמלי בקבלים הזכוכית.

כל אלה וכמה מאפיינים נוספים של קבלים הזכוכית הופכים אותם למתאימים ביותר ואידיאליים ליישומי RF שדורשים ביצועים גבוהים.

קבלים-על:

השמות האחרים בהם ידוע סופר-סופר הם סיב-קבלים או סופר-קבלים.

ערכי הקיבול של הקבלים האלה הם גדולים מאוד כשמה כן הם שמם. רמות הקיבול של הקולט-אולטרה-קבלים הולכות כמעט לעבר אלפים רבים של פארדים.

הקולט האולטרה-קולי משמש בתעשייה לאספקת אספקת אחסון זיכרון יחד עם שימושים שונים בתחום יישומי הרכב. הסוגים העיקריים השונים של הקבלים נכללים תחת סופר-מכסה.

יחד איתם, ישנם סוגי קבלים שונים אחרים של קבלים המשמשים כאשר היישומים מתמחים בטבע.

זיהוי הקבלים נעשה בעיקר באמצעות הפרמטרים שלהם, כגון ערכים המסומנים על פני מקרי הקבלים. על מנת להציג את הפרמטרים בצורה קומפקטית, הסימונים של הפרמטרים נעשים בצורה של קוד.

קיבולים שונים

קבלים משתנים בנויים עם פיסות חלופיות של לוחות מתכת, סט אחד קבוע ולא ניתן להזזה והשני ניתן למטלטל.

הלוחות מופרדים עם דיאלקטרי שיכול להיות אוויר או דיאלקטרי מוצק. תנועה של מערכת צלחות אחת מעבירה את החלק הכללי של הלוחות, ובכך משנה את הקיבול על פני הלוחות.

בנוסף, בידול סטנדרטי בין קבלים כוונון המשמשים למניפולציה חוזרת (למשל, להתאמת תחנת מקלט רדיו) לבין קבלים גוזמים המיועדים להקמה ראשונית של מעגל מכוון.

קבלים לכוונון נוטים להיות גדולים יותר, חזקים יותר במבנה ובדרך כלל מסוג דיאלקטרי אוויר.

קבלים גוזמים נקבעים לעיתים קרובות על ידי דיכאון נציץ או סרט בעל כמות מופחתת של צלחות, כאשר הקיבול מתכוונן על ידי סיבוב בריח אמצעי כדי לשנות את המתח על פני הלוחות והמיקה הדיאלקטרית.

בשל העובדה שאלה בגודל קומפקטי יותר, למרות זאת, קבלים גוזם עשויים להיות מיושמים כמו קבלים כוונון על מעגל רדיו FM בגודל כיס, אם כי קבלים מיני כוונון בלעדיים מיוצרים להתקנה מיד על גבי PCB.

בכל הקשור לכוונון קבלים, מבנה השבשים אומר את האופן בו הקיבול משתנה עם העברת הציר.

כל התכונות הללו בדרך כלל מסווגות באחד מהתיאורים הבאים:

1. לינארי: כאשר כל דרגת סיבוב ציר מייצרת שינוי דומה בקיבוליות. זהו הסוג האופייני ביותר שנבחר למקלטי רדיו.

2. לוגריתמית: כאשר כל דרגת תנועת ציר מייצרת רמת תדרים משתנה באופן עקבי של מעגל מכוון.

3. תדירות אחידה: כאשר כל דרגת תנועת ציר אחת מספקת אותה וריאציה בתדירות במעגל המכוון. 4. חוק ריבועי: בו השונות בקיבול פרופורציונאלית לריבוע זווית תנועת הציר.