خازنهای ثابت و خازنهای متغیر

آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی
خازنهای ثابت
این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.
خازنهای متغیر
به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغیییر داد: “فاصله صفحات” ، “سطح صفحات” و “نوع دی الکتریک”. اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود “واریابل” نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن “تریمر” گویند.
خازنهای سرامیکی
خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین 5 پیکو فاراد تا 1/0 میکرو فاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و فرکانس کار خازنهای سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.
خازنهای ورقه‌ای
در خازنهای ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ، برای دی الکتریک استفاده می‌شود. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته می‌شوند:
A) خازنهای کاغذی
دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار می‌دهند.
B) خازنهای پلاستیکی
در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می‌روند. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد.
خازنهاي ميکا
در اين نوع خازن از ورقه‌هاي نازک ميکا در بين صفحات خازن (ورقه‌هاي فلزي – آلومينيوم) استفاده مي‌شود و در پايان ، مجموعه در يک محفظه قرار داده مي‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگيري شود. ظرفيت خازنهاي ميکا تقريبا بين 01/0 تا 1 ميکرو فاراد است.
خازنهاي الکتروليتي
اين نوع خازنها معمولاً در رنج ميکرو فاراد هستند. خازنهاي الکتروليتي همان خازنهاي ثابت هستند، اما اندازه و ظرفيتشان از خازنهاي ثابت بزرگتر است. نام ديگر اين خازنها، شيميايي است. علت ناميدن آنها به اين نام اين است که دي ‌الکتريک اين خازنها را به نوعي مواد شيميايي آغشته مي‌کنند که در عمل ، حالت يک کاتاليزور را دارا مي‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفيت خازن مي‌شوند. برخلاف خازنهاي عدسي ، اين خازنها داراي قطب يا پايه مثبت و منفي مي‌باشند. روي بدنه خازن کنار پايه منفي ، علامت – نوشته شده است. مقدار واقعي ظرفيت و ولتاژ قابل تحمل آنها نيز روي بدنه درج شده است .خازنهاي الکتروليتي در دو نوع آلومينيومي و تانتاليومي ساخته مي‌شوند.
a) خازن آلومينيومي
اين خازن همانند خازنهاي ورقه‌اي از دو ورقه آلومينيومي تشکيل شده است. يکي از اين ورقه‌ها که لايه اکسيد روي آن ايجاد مي‌شود “آند” ناميده مي‌شود و ورقه آلومينيومي ديگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلي آن بدين صورت است که دو ورقه آلومينيومي به همراه دو لايه کاغذ متخلخل که در بين آنها قرار دارند هم زمان پيچيده شده و سيمهاي اتصال نيز به انتهاي ورقه‌هاي آلومينيومي متصل مي‌شوند. پس از پيچيدن ورقه‌ها آن را درون يک الکتروليت مناسب که شکل گيري لايه اکسيد را سرعت مي‌بخشد غوطه‌ور مي‌سازند تا دو لايه کاغذ متخلخل از الکتروليت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون يک قاب فلزي قرار داده و با يک پولک پلاستيکي که سيمهاي خازن از آن مي‌گذرد محکم بسته مي‌شود.
b) خازن تانتاليوم
در اين نوع خازن به جاي آلومينيوم از فلز تانتاليوم استفاده مي‌شود زياد بودن ثابت دي الکتريک اکسيد تانتاليوم نسبت به اکسيد آلومينيوم (حدودا 3 برابر) سبب مي‌شود خازنهاي تانتاليومي نسبت به نوع آلومينيومي درحجم مساوي داراي ظرفيت بيشتري باشند. محاسن خازن تانتاليومي نسبت به نوع آلومينيومي بدين قرار است:
ابعاد کوچکتر جريان نشتي کمتر عمر کارکرد طولاني از جمله معايب اين نوع خازن در مقايسه با خازنهاي آلومينيومي عبارتند از:
خازنهاي تانتاليوم گرانتر هستند. نسبت به افزايش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، همچنين معکوس شدن پلاريته حساس ترند. قابليت تحمل جريانهاي شارژ و دشارژ زياد را ندارند. خازنهاي تانتاليوم داراي محدوديت ظرفيت هستند (حد اکثر تا 330 ميکرو فاراد ساخته مي شوند).
کد رنگي خازن ها
در خازن‌هاي پليستر براي سالهاي زيادي از کدهاي رنگي بر روي بدنه آنها استفاده مي‌‌شد. در اين کدها سه رنگ اول ظرفيت را نشان مي‌‌دهند و رنگ چهارم تولرانس(درصد خطا) را نشان مي‌‌دهد . براي مثال قهوه‌اي - مشکي - نارنجي به معني 10000 پيکوفاراد يا 10 نانوفاراد است. خازن‌هاي پليستر امروزه به وفور در مدارات الکترونيک مورد استفاده قرار مي‌‌گيرند. اين خازنها در برابر حرارت زياد معيوب مي‌شوند و بنابراين هنگام لحيمکاري بايد به اين نکته توجه داشت.