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Condensatori

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ing. Patrizia Ferrara
I Condensatori
ing. Patrizia Ferrara
Definizione
Il condensatore è un
componente elettrico
caratterizzato da un ben
determinato valore di
capacità
ing. Patrizia Ferrara
Struttura
I condensatori sono in genere strutturati da
2 superfici parallele in materiale conduttore,
chiamate armature, fra le quali vi è posto
uno strato isolante detto dielettrico.
Simbolo
Condensatore a facce
piane e parallele
ing. Patrizia Ferrara
Capacità
La grandezza elettrica che caratterizza i
condensatori è la capacità e questa si misura in
farad, e il suo valore è legato alle dimensioni
delle armature e alla natura del dielettrico.
S
C = ε rε 0
d
Condensatore a facce
piane e parallele
Costante Dielettrica
relativa del dielettrico
ing. Patrizia Ferrara
Capacità
La grandezza elettrica che caratterizza i
condensatori è la capacità e questa si misura in
farad, e il suo valore è legato alle dimensioni
delle armature e alla natura del dielettrico.
S
C = ε rε 0
d
Condensatore a facce
piane e parallele
Costante Dielettrica
relativa del dielettrico
ing. Patrizia Ferrara
Capacità
La grandezza elettrica che caratterizza i
condensatori è la capacità e questa si misura in
farad, e il suo valore è legato alle dimensioni
delle armature e alla natura del dielettrico.
S
C = ε rε 0
d
Condensatore a facce
piane e parallele
Costante Dielettrica del
vuoto
ing. Patrizia Ferrara
Capacità
La grandezza elettrica che caratterizza i
condensatori è la capacità e questa si misura in
farad, e il suo valore è legato alle dimensioni
delle armature e alla natura del dielettrico.
S
C = ε rε 0
d
Condensatore a facce
piane e parallele
Superficie delle 2
armature
ing. Patrizia Ferrara
Capacità
La grandezza elettrica che caratterizza i
condensatori è la capacità e questa si misura in
farad, e il suo valore è legato alle dimensioni
delle armature e alla natura del dielettrico.
S
C = ε rε 0
d
Condensatore a facce
piane e parallele
Spessore del materiale
dielettrico
ing. Patrizia Ferrara
Quantità di carica & Energia
I condensatori possono accumulare
elettricità sotto forma elettrostatica durante
la fase di carica, la conservano e nella fase
di scarica la rilasciano
ing. Patrizia Ferrara
Quantità di carica & Energia
Quindi un condensatore di capacità C
sottoposto a una tensione V accumula sulle
sue armature una quantità di carica Q
Q =CV
ing. Patrizia Ferrara
Quantità di carica & Energia
Quindi si crea fra le armature un campo
elettrico
e viene immagazzinata una quantità di
energia espressa da:
2
1
E = CV
2
ing. Patrizia Ferrara
Quantità di carica & Energia
Quindi
crea fra lee armature
un campo
Poiché si
l’accumulo
la dissipazione
dell’
elettrico
energia non possono
essere istantanei, il
e viene immagazzinata
unatransitorio
quantità di
condensatore
presenta un
di
energia
caricaespressa
e scaricada:
2
1
E = CV
2
ing. Patrizia Ferrara
Impedenza
In un regime sinusoidale i
condensatori presentano
un’impedenza chiamata Z
f
Z
1
Z= j
2πfC
ing. Patrizia Ferrara
Parametri
I parametri forniti dai costruttori consentono
di individuare il corretto campo di utilizzazione
di un condensatore
Modello
equivalente
Coefficiente di
temperatura
Capacità
nominale
Tensione di
lavoro
Tolleranza
Corrente di fuga
Corrente di ripple
ing. Patrizia Ferrara
Modello
equivalente
Parametri
Circuito equivalente parallelo
Tiene conto della
resistenza dei terminali,
delle armature, dei
contatti
Capacità del
condensatore
ing. Patrizia Ferrara
Modello
equivalente
Parametri
Circuito equivalente parallelo
Induttanza parassita dei
terminali (e del
condensatore)
Resistenza di
isolamento: tiene conto
della corrente di perdita
nel dielettrico
ing. Patrizia Ferrara
Modello
equivalente
Parametri
Andamento
dell’impedenza in
funzione della frequenza
per due condensatori
ceramici.
Comportamento
Capacitivo
Comportamento
Induttivo
ing. Patrizia Ferrara
Capacità
Modello
equivalente
Nominale
Parametri
Valore della capacità dichiarato dal
costruttore
ing. Patrizia Ferrara
Capacità
Tolleranza
Nominale
Parametri
Scarto percentuale massimo rispetto
al valore nominale
ing. Patrizia Ferrara
Tensione di
Tolleranza
Lavoro
Parametri
Massima tensione che può essere
applicata al condensatore senza
danneggiarlo
ing. Patrizia Ferrara
Coefficiente
Tensione di di
temperatura
Lavoro
Parametri
Al variare della
temperatura varia anche la
capacità
Vengono fornite
curve che mostrano
la variazione
percentuale della
capacità al variare
della temperatura
ing. Patrizia Ferrara
Coefficiente
Tensione di di
temperatura
Lavoro
Parametri
Quando la variazione è con
buona approssimazione
lineare, viene definito il
coefficiente di temperatura TC
Indica come, al variare della
temperatura, varia la capacità
rispetto al suo valore a 25 °C
ing. Patrizia Ferrara
Parametri
Condensatori
Elettrolitici
Corrente di fuga
E’ la corrente di perdita che scorre nel
dielettrico quando alle armature è
applicata una specificata tensione
continua.
ing. Patrizia Ferrara
Parametri
Condensatori
Elettrolitici
Tensione di ripple
Quando i condensatori sono usati come
filtro negli alimentatori, tra le armature si
rileva una tensione alternata a 100Hz
(tensione di ripple) che si sovrappone
alla tensione continua
ing. Patrizia Ferrara
Parametri
Condensatori
Elettrolitici
Corrente di ripple
Alla tensione di ripple si associa una
corrente di ripple che determina una
dissipazione di potenza sugli elementi
resistivi del condensatore
ing. Patrizia Ferrara
Parametri
Condensatori
Elettrolitici
Corrente di ripple
La corrente di ripple non può superare
un valore specificato dal costruttore,
altrimenti la potenza dissipata e di
conseguenza la temperatura del
condensatore diventano eccessivi
ing. Patrizia Ferrara
Tipi di Condensatori
Condensatori
Elettrolitici
Plastici
Ceramici
In alluminio
Classe 1
Al tantalio
Classe 2
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Plastici
Sono
condensatori di
tipo avvolto
Sono costituiti da:
•2 nastri di materiale plastico (dielettrico)
• alternati da 2 nastri di materiale conduttore
(armature)
avvolti tra loro.
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Plastici
Sono
condensatori di
tipo avvolto
Non presenta una gran
costante dielettrica ma
dato che vengono
realizzate strisce
lunghe e sottili si
possono ottenere alti
valori di capacità
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Plastici
Avvolgimento
antinduttivo
Le 2 armature
sporgono l’una da un
lato, l’altra dall’altro
rispetto ai nastri
isolanti
• I 2 terminali possono essere saldati
direttamente ai bordi delle armature
• La corrente non è costretta a
percorrere tratti di avvolgimento
Si riduce l’effetto
dell’induttanza
parassita
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Ceramici
Il dielettrico è costituito
da materiale ceramico
Si distinguono
Condensatori a
piastrina
Sono ottenuti depositando
sulle facce di una piastrina
sottile di materiale ceramico le
metallizzazioni di armatura alle
quali vengono saldati i reofori
Condensatori
multistrato
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Ceramici
Il dielettrico è costituito
da materiale ceramico
Si distinguono
Condensatori a
piastrina
Condensatori
multistrato
Vengono sovrapposti
alternativamente strati
conduttori (armature) e
strati ceramici (dielettrico)
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Ceramici
Il dielettrico è costituito
da materiale ceramico
Si distinguono
Condensatori a
piastrina
classe 1:
con costante dielettrica
relativa bassa
classe 2:
con costante dielettrica relativa
più alta
Condensatori
multistrato
Si
distinguono
Vengono sovrapposti
alternativamente strati
conduttori (armature) e
strati ceramici (dielettrico)
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
A contatto con
l’anodo vi è
uno strato di
ossido isolante
Fra le due armature troviamo la massa
dell’elettrolita
L’elettrolita può essere di tipo “non solido” o di tipo
“solido”.
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
+
-
+
-
Sono di tipo polarizzato, cioè le loro armature
possono essere distinte in anodo (+) e catodo (-).
•
•
Durante il funzionamento
gli ioni negativi vengono attratti dall’anodo
quelli positivi dal catodo
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
+
-
+
-
A contatto con l’anodo gli ioni negativi rigenerano lo
strato di ossido isolante che funge da dielettrico.
A contatto con il catodo gli ioni positivi sviluppano
ossigeno
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
-
+
Nel caso in cui la polarità della tensione fosse invertita
• si distrugge lo strato di ossido isolante sull’anodo e la
corrente ionica verrebbe ad assumere valori elevati
• aumenta la produzione di gas in corrispondenza
dell’anodo
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
-
+
Se si inverte la polarità possono scoppiare !!!
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Condensatori Elettrolitici
NON
POLARIZZATI
In essi lo strato di ossido è presente su entrambe le
armature ed il suo spessore cresce o decresce a seconda
della polarità applicata ai terminali del condensatore
Possono essere usati in regime alternato
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
Condensatori Elettrolitici
Si distinguono
In Alluminio
Al tantalio
Le armature sono costituite da due fogli di alluminio.
La superficie dell’anodo è resa rugosa in modo da renderla
molto estesa
•La superficie molto estesa
•lo strato di ossido molto sottile
•la costante dielettrica alta.
La capacità
è alta
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
Condensatori Elettrolitici
Si distinguono
In Alluminio
Questi presentano una forma
cilindrica con i terminali
fuoriuscenti alle due basi
(struttura assiale) o da una
base solamente (struttura
verticale)
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Condensatori Elettrolitici
Condensatori Elettrolitici
Si distinguono
In Alluminio
Al tantalio
Nei condensatori al tantalio le
armature sono costituite da
tantalio e presentano la forma
di una goccia.
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori Elettrolitici
Condensatori Elettrolitici
Si distinguono
Al tantalio
Nei condensatori al tantalio le
Il tantalio presenta un ossido
armature sono costituite da
con caratteristiche migliori
tantalio e presentano la forma
dell’ossido di alluminio
d una goccia.
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Condensatori Elettrolitici
Condensatori Elettrolitici
Si distinguono
Al tantalio
L’unico difetto e che
presentano tensioni di
lavoro inferiori a quelle in
alluminio
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori SMD
Sono utilizzati nella tecnologia a
montaggio superficiale
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Condensatori a Carta
Sono quelli avvolti come plastici, ma
hanno per dielettrico uno strato di
carta impregnato di oli
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Condensatori a Mica
Sono simili ai condensatori ceramici, ma
presentano come dielettrico un sottile
strato di mica.
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Condensatori variabili
Permettono di ottenere valori di capacità
variabili
Ciò si ottiene modificando la posizione
reciproca delle armature e quindi l’area
delle superfici affacciate
ing. Patrizia Ferrara
Condensatori variabili
Armatura
Mobile
Armatura
fissa
•Il dielettrico è generalmente aria
•Sono usati nei circuiti di sintonia
•Sono stati sostituiti dai varicap (condensatori
variabili statici) che sono più piccoli
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Condensatori variabili
Varicap
Sfruttano la capacità di una giunzione
polarizzata inversamente. Essa varia al
variare della tensione applicata
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Compensatori o Trimmer Capacitivi
I compensatori o trimmer capacitivi
• sono strutturalmente simili
• ma hanno dimensioni più piccole
ing. Patrizia Ferrara
Codici di identificazione
Condensatori elettrolitici
I valori di capacità sono indicati in
chiaro sul corpo del condensatore
ing. Patrizia Ferrara
Codici di identificazione
Condensatori plastici
Codice a 5 bande
colorate
Cifre significative
Fattore moltiplicativo
Tolleranza
Tensione di lavoro
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Codici di identificazione
Condensatori plastici
Codice a 5 bande
Codice a 3 cifre
colorate
Cifre significative
Fattore moltiplicativo
ing. Patrizia Ferrara
Codici di identificazione
Condensatori plastici
Codice
Codice
alfanumerico
a 3 cifre
Cifre del valore nominale
ing. Patrizia Ferrara
Codici di identificazione
Condensatori plastici
Codice
Codice
alfanumerico
a 3 cifre
Posizione della virgola
Unità di misura (=nF)
Se N è omessa allora
l’unità è il µF
ing. Patrizia Ferrara
Codici di identificazione
Condensatori plastici
Codice
Codice
alfanumerico
a 3 cifre
Tolleranza
ing. Patrizia Ferrara
Codici di identificazione
Condensatori plastici
Codice
Codice
alfanumerico
a 3 cifre
Tensione di Lavoro
ing. Patrizia Ferrara
Fine
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