بلاگ

خازن یک قطعه الکترونیکی است که توانایی ذخیره بار الکتریکی را دارد. خازن ها از جمله قطعاتی هستند که اغلب روی بیشتر مدارها قرار می گیرند. هر خازن مقدار معینی از انرژی را ذخیره می کند که ظرفیت خازن گفته می شود. ظرفیت خازن ها به سطح صفحات، جنس دی الکتریک و طول صفحات بستگی دارد. واحد سنجش ظرفیت فاراد است.

هر خازن از دو پایه و دو صفحه هادی از جنس فلز تشکیل می شود. بین این دو صفحه با صفحه ای دی الکتریک پر می شود. خازن ها از نظر شکل و اندازه و نوع دی الکتریک و خصوصیات دیگر انواع مختلفی دارند که در ادامه به شناخت انواع خازن ها می پردازیم.

شناخت انواع خازن

خازن ها طبق فرم، اندازه و ظرفیت شان در دسته های متفاوتی قرار می گیرند. برای شناخت انواع خازن لازم است تا با ساختار و کارایی انواع مختلف خازن ها آشنایی پیدا کنید.به طور کلی خازن ها بر اساس ظرفیت دو نوع را شامل می شوند: خازن های ثابت و خازن های متغیر. در دسته بندی دیگر خازن ها را به صورت قطبی و ناقطبی نیز تقسیم بندی می کنند.ظرفیت در خازن های ثابت بدون تغییر و یکسان است اما در خازن های متغیر می توان با روش های الکتریکی یا مکانیکی ظرفیت را کاهش یا افزایش دهیم.

خازن های ثابت

خازن های ثابت خازن هایی با ظرفیت مشخص و ثابت هستند که اصولاً قابل تغییر نیست. نوع ماده ی دی الکتریک در تقسیم و انتخاب نام برای خازن های ثابت بسیار مؤثر است.برای شناخت انواع خازن های ثابت لازم است بدانید که در انواع الکترولیتی، میکا، سرامیکی، ورقه ای و روغنی و گازی دسته بندی می شوند. در خازن های الکترولیتی ماده دی الکتریک از طریق یک فرآیند شیمیایی شکل می گیرد. به خازنی که الکترولیتی نباشد، خازن خشک یا غیر الکترولیتی گفته می شود.

خازن الکترولیتی

خازن های الکترولیتی را با عنوان خازن های قطبی نیز می شناسند. ظرفیت خازن الکترولیتی عموماً میکرو فاراد است. به دلیل شکل خاصی که خازن های الکترولیتی دارا هستند، ظرفیت بالایی دارند.ظرفیت این نوع خازن با افزایش درجه ی حرارت افزایش می یابد. با خشک شدن مایع الکترولیتی در خازن های الکترولیتی، ظرفیت آن نیز کمتر می شود. به همین دلیل خازن های الکترولیتی عمر تقریباً کوتاهی دارند.

از جمله عواملی که سبب معیوب شدن وسایل الکترونیکی می شوند می توان به متغیر بودن ظرفیت خازن های الکترولیتی در گذر زمان اشاره کرد. همچنین هر خازن الکترولیتی دارای دو سر منفی و مثبت است. سر مثبت خازن به مثبت منبع تغذیه و سر منفی آن به سر منفی منبع تغذیه متصل است‌. اگر خلاف این کار را انجام دهید، خازن می سوزد.برای شناخت انواع خازن الکترولیتی بدانید که دو نوع خازن الکترولیتی وجود دارد‌. خازن های آلومینیومی و خازن های تانتالیومی.

خازن الکترولیتی آلومینیومی

خازن آلومینیوم از دو ورقه از جنس آلومینیوم است. یک لایه ی اکسید روی یک ورقه قرار می گیرد که آند می گویند. ورقه دوم کاتد گفته می شود.ساختار داخلی آن شامل دو ورقه آلومینیومی و دو ورقه کاغذ متخلخل درون آن است که با هم لوله می شوند. خازن آلومینیومی با پر کردن بین کاتد و آند از مایع الکترولیتی پر می شود. در نتیجه فرآیند اکسید سریع تر رخ خواهد داد.

خازن الکترولیتی تانتالیومی

خازن های تانتالیومی همانند خازن آلومینیومی ساخته می شوند با این تفاوت که به جای آلومینیوم، فلز تانتالیوم به کار برده می شود.ثابت دی الکتریک اکسید شده در خازن تانتالیومی بسیار بزرگ تر از خازن آلومینیومی است. به همین دلیل در اندازه های برابر، خازن تانتالیومی از ظرفیت بیشتری برخوردار است.از مهم ترین علت های برتری خازن تانتالیومی نسبت به خازن آلومینیومی عمر طولانی و کوچک بودن آن است. البته خازن های تانتالیومی گران قیمت تر هستند.

خازن سرامیکی

خازن های سرامیکی همانطور که از نامشان پیداست، دارای دی الکتریک سرامیکی هستند. این نوع خازن از جمله رایج ترین خازن های غیر الکترولیتی و خشک است.این خازن در ظرفیت های بالا اما ابعاد کوچک ساخته می شود؛ زیرا ثابت دی الکتریک بالا در سرامیک آن را به عایق مناسبی تبدیل کرده است. به همین دلیل ولتاژ بالایی را در مدار اعمال می کند.

خازن های سرامیکی در اشکال عدسی و استوانه ای در بازار موجود هستند. ظرفیت آن ها ۵ پیکو فاراد تا ۱ میکرو فاراد است.یک مشکل عمده این خازن ها تغییر ظرفیت در هنگام تغییر دما است؛ یعنی ظرفیت به تغییرات دمایی بستگی دارد. خازن های سرامیکی در مدارهای مخابراتی و رادیویی به کار برده می شوند.

خازن میکا

از جمله دیگر خازن های خشک می توان به خازن میکا اشاره کرد. میکا از جمله مواد معدنی است که در طبیعت بسیار وجود دارد. در ساخت خازن میکا، عایق از جنس میکا استفاده شده و در بین این لایه ها از روی به عنوان جوشن استفاده می شود.ظرفیت خازن های میکا به طور تقریبی ۰.۰۱ تا ۱ میکرو فاراد است. عمر طولانی و ولتاژ کاری بالا از خواص بالقوه ی این خازن ها است که به همین دلیل از آن ها در مدارهای با فرکانس بالا استفاده می کنند.

خازن ورقه ای

خازن های ورقه ای به دو دسته خازن های کاغذی و خازن های پلاستیکی تقسیم می شوند‌. موادی مانند کاغذ و پلاستیک در برابر حرارت مقاومند و با تغییرات دمایی سازگار هستند.جنس دی الکتریک خازن های کاغذی از کاغذ نازک است. میان دو صفحه ی کاغذی را دی الکتریک دیگری می پوشاند تا از جذب رطوبت به کاغذ جلوگیری کند. ثابت دی الکتریک در خازن های کاغذی کم است به همین دلیل صفحات آن اندازه ی بزرگی دارند. البته این نوع خازن در جریان ها و ولتاژ های زیاد به کار برده می شوند.

دومین نوع از انواع خازن ورقه ای خازن های پلاستیکی هستند که در حضور حرارت ظرفیت شان ثابت باقی می ماند. بین این ورقه های پلاستیکی با ورقه های نازک فلزی لوله شده پوشیده می شود. کاربرد خازن های پلاستیکی در مدارهایی است که تغییرات دمایی در اطراف آن زیاد است.

خازن های روغنی و گازی

برای راه انداختن یا اصلاح ضریب توان مدارهای الکترونیکی از خازن های روغنی و گازی استفاده می کنند. در حال حاضر بیشترین استفاده از خازن های گازی و روغنی در صنعت برق مخصوصاً تولید برق برای کارخانه ها است.

خازن های متغیر

خازن های متغیر بر خلاف خازن های ثابت ظرفیت ثابت و مشخصی ندارند بلکه بازه ای از ظرفیت را در اختیار ما قرار می دهند تا مقدارش را تعیین کنیم.خازن متغیر دارای دو صفحه از جنس فلز است. یک صفحه ی ثابت و یک صفحه ی متغیر. خازن های متغیر دارای دو خازن ثابت هستند. دو سر انتهایی این دو خازن توسط بازویی به هم متصل است که امکان تغییر مقدار خازن را فراهم می کند‌.

مقادیر این خازن ها بین ۱۰ تا ۵۰۰ پیکو فاراد است که به طور مکانیکی یا الکتریکی این مقدار قابل تغییر است. یعنی با تغییر فاصله یا سطح صفحات و یا تغییر نوع دی الکتریک می توان مقدار خازن را به دلخواه تنظیم کرد.خازن های تریمر و خازن های واریابل از انواع اصلی خازن های متغیر محسوب می شوند.

کاربرد خازن های متغیر

تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی در گیرنده های رادیویی با استفاده از خازن های متغیر انجام می شود.برای این که مدارهای LC را در گیرنده های رادیویی تنظیم کنید یا جهت تطبیق امپدانس در آنتن ها از خازن های متغیر استفاده می شود.

خازن تریمر

در این خازن ها توسط پیچ گوشتی می توان ظرفیت خازن را در محدوده ی ۵ تا ۳۰ پیکو فاراد تغییر داد. اصولاً در مدارهایی استفاده می شوند که بعد از قرار گرفتن در محل نهایی، نیاز به تغییر ظرفیت خازن نداشته باشیم.

هر خازن تریمر متشکل از سه پایه است: پایه ای که با صفحه ی ثابت اتصال دارد، یک پایه به صفحه دوار متصل است و پایه ی آخر بین هر دو مشترک قرار گرفته است. صفحه ی دوار صفحه ای مانند نیم دایره است.بین این دو صفحه، با صفحات فلزی رسانا و دی الکتریک پر شده است. جنس این دی الکتریک هوا یا سرامیک است.

کاربرد خازن تریمر

خازن های متغیر از نوع تریمر قابلیت نصب راحتی بر روی بردهای PBC دارند. همچنین در کالیبره کردن دستگاه های الکترونیکی بسیار مفید هستند.با منطبق شدن صفحه ی متحرک و ثابت خازن تریمر بر روی همدیگر، خازن به نهایت ظرفیت خود دست پیدا می کند. در بیشترین مقدار ظرفیت، صفحات متحرک و ثابت خازن مانند صفحات یک خازن کار می کنند.

خازن واریابل

خازن واریابل محوری دارد که با استفاده از آن می توان مقدار ظرفیت در مدار را کاهش یا افزایش داد. ظرفیت این خازن ها در رنج بین ۱۰ تا ۴۰۰ پیکو فاراد می باشد.خازن های واریابل بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع خازن ها از ۴ قسمت روتور، استاتور، بدنه ی استاتور و خازن میکا ساخته می شود.

استاتور به عنوان بخش ثابت و روتور به عنوان بخش متحرک فعالیت می کنند. روتور توسط یک اهرم می چرخد. هنگامی که روتور در شکاف های استاتور جای گرفت، یک خازن به وجود می آید. وقتی که صفحات روتور با شکاف های استاتور کاملاً هم پوشانی داشته باشند، خازن به بیشترین ظرفیت خود می رسد.این خازن ها در مدارات گیرنده های رادیویی استفاده می شوند.