Основные параметры постоянных конденсаторов

1. Номинальное значение емкости конденсатора.

2. Допускаемое отклонение действительной емкости от номинального значения (в ).

3. Тангенс угла потерь или добротность .

4. Ток утечки (в основном для электролитических конденсаторов).

5. Сопротивление изоляции или постоянная времени саморазряда. Сопротивление изоляции определяют из формулы , где — постоянное напряжение, приложенное к конденсатору, вызвавшее ток .

6. Температурный коэффициент емкости.

7. Номинальное напряжение.

Переменные и подстроечные конденсаторы выполняются с механически или электрически изменяемой емкостью.

В конденсаторах с механически изменяемой емкостью одна группа пластин или пластина перемещается относительно других пластин или пластины, составляющих обкладки конденсатора. При этом может меняться или взаимное перекрытие пластин, или расстояние между ними. На практике в основном используют изменение взаимного перекрытия пластин.

При этом легко получить линейное (рис. ) или функциональное изменение емкости — в зависимости от перемещения подвижной части. Чаще всего применяют вращательное движение и одну обкладку конденсатора выполняют в виде ротора, а другую — статора (рис. 1.8, в). Известны также конструкции с линейно перемещающимися пластинами обкладок.

Промышленность выпускает переменные и подстроечные конденсаторы с воздушным, твердыми неорганическими (керамическими, слюдяными) и органическими (полистироловыми, полиэтиленовыми и т. д.) диэлектриками. При введении диэлектриков в зазор между подвижными и неподвижными обкладками конденсатора существенно увеличивается емкость и снижаются габаритные размеры. Однако при этом не удается избежать воздушных зазоров, значения которых не остаются стабильными. Поэтому при каждой новой установке ротора в одно и то же положение значения емкости несколько отличаются от предыдущих. Конденсаторы с твердым диэлектриком чаще всего используют в качестве подстроечных. Воздушные конденсаторы обычно применяют в тех цепях, в которых требуется хорошая повторяемость значений емкости.

Переменные и подстроечные конденсаторы различаются в основном конструктивным выполнением. Переменные конденсаторы имеют ручку, с помощью которой вращается подвижная часть. Их конструкция рассчитана на долговременную работу в режиме вращения ротора. У подстроечных конденсаторов подвижная часть, как правило, имеет шлиц для ее вращения отверткой и конструкция подвижной части упрощена. Она не рассчитана на долговременную работу в режиме вращения.

Максимальные значения емкости, которые можно получить у переменных конденсаторов, как правило, не превышают значений , при этом воздушные зазоры между подвижными и неподвижными пластинами порядка 0,1 — 0,25 мм. Закон изменения емкости зависит от геометрической формы пластин.

Для переменных и подстроечных конденсаторов важны максимальная Стах и минимальная емкости, коэффициент перекрытия по емкости , ТКЕ, и закон изменения емкости.

Кроме линейных конденсаторов некоторое распространение в электронике получили нелинейные конденсаторы, у которых емкость зависит от напряженности электрического поля и соответственно статические значения емкости — заряд емкости, — напряжение на ней) и дифференциальные значения не равны. Нелинейные конденсаторы, выполненные на основе сегнетоэлектриков (керамических диэлектриков со спонтанной поляризацией), получили название варикондов.

Рис. 1.9. Зависимость емкости варикондов от напряжения

Рис. 1.10. Схема колебательного контура, резонансная частота которого управляется с помощью вариконда

Нелинейные конденсаторы на основе использования свойств -перехода называют варикапами. Они рассмотрены в § 2.6.

Для керамических материалов, называемых сегнетоэлектрика и (титанат бария, стронция, кальция и т. д.), характерны высокие значения относительной диэлектрической проницаемости и ее сильная зависимость от напряженности электрического поля (рис. 1.9) и температуры. Емкость конденсаторов с такими диэлектриками зависит от напряжения, приложенного к ним.

При практическом применении в основном используется зависимость дифференциальной емкости от значения приложенного напряжения. Так, например, если вариконд включить в цепь резонансного LC контура, то его резонансная частота при малой амплитуде колебаний .

Изменяя постоянное напряжение на вариконде с помощью источника, имеющего высокое внутреннее сопротивление (необходимо для того, чтобы источник не шунтировал конденсатор и индуктивность по переменной составляющей), можно управлять резонансной частотой контура (рис. 1.10).

Для нелинейных конденсаторов вводят понятие эффективной емкости

Эффективная емкость — это емкость такого линейного конденсатора, заряд которого Q при максимальном напряжении U равен заряду нелинейного конденсатора при том же напряжении.

Кроме того, иногда используют реверсивную емкость . Реверсивная емкость — это усредненное в пределах амплитуды переменного напряжения, воздействующего на вариконд, значение дифференциальной емкости

где — постоянное напряжение, приложенное к вариконду; — изменение заряда и напряжения на вариконде под влиянием переменного сигнала.

Рис. 1.11. Условное обозначение конденсаторов: а - постоянной емкости; б — электролитический полярный; в переменной емкости; г — подстроенный; д — вариконд; е — дифференциальный; — многосекционный

Характеристики вариконда оценивают с помощью коэффициента нелинейности К:

где — максимальное значение емкости; — значение емкости при напряжении U (обычно ); — емкости вариконда при напряжениях 30 и 5 В. Вариконды имеют значения емкостей , при этом (на частоте 50 Гц). Номинальные напряжения варикондов достигают 250—300 В. В их обозначение входят буквы КН, цифры, соответствующие точке Кюри, и порядковый номер изделия, например — вариконд из материала с температурой точки Кюри и порядковым номером 5. Условные обозначения конденсаторов показаны на рис. .