خازن الکترولیت چیست و چه کاربردی دارد؟
در برخی لوازم الکتریکی بعضی قطعات از اهمیت بیشتری برخوردارند که خازن های الکترولیت از جمله این تجهیزات می باشد. خازن های الکترولیتی که به آن خازن DC نیز می گویند به علت ساخت و ساز نامتقارنی که دارند به اجزای قطبی معروف اند. برای آشنایی بیشتر با خازن الکترولیت این مقاله را که توسط فرا الکترونیک ارائه شده را مطالعه کنید.
خازن های الکترولیت به نسبت خازن های دیگر از ظرفیت بالاتری برخوردار هستند به این معنا که ذخیره برق و انرژی بیشتری در خود دارند و الکترولیت داخل آن حاوی مایع یا ژل است که محلولی با غلظت بالای یون می باشند.به عبارت دیگرازمایع رسانا یونیزه شده اند . قطب مثبت در خازن الکترولیت بیشتر است که اصطلاحا میگوییم خازن ها پلاریزه می باشند به این صورت که دارای یک قطب مثبت و یک قطب منفی دائمی است که جای این دو قطب را نمی توان با یکدیگر عوض کرد. به همین دلیل است که خازن های الکترولیت را در مدار معکوس نصب نمی کنند. این طوری است که قطب مثبت آن به منفی منبع ولتاژ و قطب منفی آن به مثبت منبع ولتاژ DC وصل گردد. در خازن های الکترولیت اگر پایه ها جابجا بسته شوند به خاطر جریان زیادی که به خودوارد می کنند منفجر می شوند.
خازن های الکترولیتی که برگرفته از نام لاتین electrolytic capacitor می باشد را با e-cap نمایش می دهند. خازن الکترولیت به عنوان خازن قطبی شناخته شده اند، که در آن آند دارای ولتاژ مثبت بالاتری از کاتد می باشد که از طریق یونیزاسیون یک لایه اکسید عایق تشکیل می دهد. این لایه اکسید به عنوان دی الکتریک خازن عمل می کند. الکترولیت جامد ، مایع یا ژل سطح این لایه اکسید را پوشانده و به عنوان کاتد یا صفحه منفی خازن عمل می کند. با توجه به لایه اکسید دی الکتریک بسیار نازک و سطح آند بزرگ می شود .
نام دیگرخازن اکترولیتی خازن شیمیایی است و علت این نامگذاری آغشته کردن دی الکتریک با نوعی ماده شیمیایی است که حالت کاتالیزر دارد ، که باعث افزایش ظرفیت خازن می شود.
همانطور که در مقاله قبلی گفتیم در کل خازن ها از دو صفحه فلزی تشکیل شده اند که دارای آند ( پایه مثبت ) و کاتد ( پایه منفی ) می باشند که توسط دی الکتریک ( ماده عایق ) از هم جدا شدند که با تفاوت هایی که در جنس صفحات فلزی و
دی الکتریک دارند ، انواع مختلفی را در خانواده
خازن تشکیل دادند که عمدتا از جنس
تانتال و
آلومینیوم هستند.
خازن ها با توجه به جنس صفحه آند که نقش قطب مثبت را در خازن دارد نوع خازن الکترولیت هم تغییر می کند که به سه دسته تقسیم می شوند :
در آند خازن های الکترولیتی آلومینیوم خالص به کاررفته و عایق این خازن ها از تشکیل اکسید آلومینیوم ساخته می شوند . الکترولیت این خازن ها معمولا جامد هستند. خازن های آلومینیوم کاربردهای بسیاری در تجهیزات و وسایل از جمله منبع تغذیه ، مادربرد کامپیوتر و لوازم خانگی دارد.
به خازن تانتالیوم معروف اند ، آند آن ( قطب مثبت ) از فلز تانتالیوم به شکل گوی یا استوانه ساخته شده و کاتد آن ( قطب منفی ) به این شکل است که روی تانتالیوم یک لایه اکسید نازک به عنوان عایق کار شده که الکترولیت به صورت مایع به کار رفته است و ضریب گذردهی بالایی دارد و ظرفیت خیلی بالاتری به نسبت حجم خازن دارد.
آند خازن های نیوبیوم از فلز نیوبیوم هست که ازلحاظ شیمیایی شبیه به
تانتالیوم است، ساخته می شوند. عایق نیز از تشکیل پنتااکسید نیوبیوم بر روی آند به وجود می‌آید. کاتد آن نیز از
الکترولیت جامد تشکیل شده‌است. خازن الکترولیت نیوبیوم در مدارهای چاپی
SMD کاربرد دارند که تهیه ی آن از تانتالیوم راحت تر است.
حال به مزایا ومعایب خازن های الکترولیتی میپردازیم :
• عمرطولانی
• ابعاد کوچکتر
• جریان نشتی کمتر
• گرانتر هستند
• محدودیت در ظرفیت دارند حداکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند
• قابلیت تحمل جریان شارژ و دشارژ زیاد را ندارند
• نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن، هم‌چنین معکوس شدن پلاریته حساس‌ترند.
خازن های الکترولیت به دلیل طراحی قوی و فشرده ای که دارند در انواع
لوازم الکتریکی مانند مادر برد کامپیوتر استفاده می شوند. به طور گسترده ای به عنوان نویز گیر در مدارهای الکترونیکی ، فیلترهای هارمونیک در منابع تغذیه ، SMPS و.... استفاده می شوند. خازن های الکترولیت بر خلاف انواع دیگر خازن ها پلاریزه هستند پس باید در مدارهایی با قطبیت مشخص به درستی متصل شوند.
خازن های الکترولیت کابردهای زیادی دارند که به چند مورد پرکاربردترین های مورد استفاده میپردازیم :
• در فیلتر کردن برنامه ها برای کاهش موج در منبع تغذیه استفاده می شود
• در مدارهای تقویت صدا به عنوان فیلتر برای کاهش نویز صدا استفاده می شود
• به عنوان فیلتر کم گذر برای نرم کردن سیگنال های ورودی و خروجی استفاده می شود
درمورد
خازن های داخل حفره ای ،مقدار طرفیت و حداکثر ولتاژ قابل تحمل روی خازن درج می شود.در خازن های الکترولیتی دو مدل روی بدنه
خازن ها نوشته می شود :
در مدل اول ) ظرفیت با میکروفاراد و حداکثر ولتاژ کاری نوشته می شود. . به عنوان مثال خازنی روی آن نوشته شده "
Fµ 4.7 – V25" به این معناست که ظرفیت آن Fµ 4.7 ، 4.7 میکرو فاراد و 25 V یعنی حداکثر ولتاژ کاری آن 25 ولت است که این مقادیر بیشتر نخواهد شد..
مدل دوم ) یک حرف وجود دارد که به دنبال آن سه عدد آمده است. حرف حک شده طبق جدول زیر، نشان دهنده ولتاژ خازن است. دو عدد اول نشان دهنده مقدار ظرفیت به پیکوفاراد و عدد سوم مربوط به تعداد صفرهایی است که باید به دو عدد اول اضافه شوند. برای مثال یک
خازن 4.7 میکروفارادی با ولتاژ 25 ولت به صورت
E476 روی خازن نوشته می شود. این علامت به صورت 47000000 پیکوفاراد، 47000 نانوفاراد یا 47 میکروفاراد نمایش داده می شود.
Letter Voltage
e 2.5
G 4
J 6.3
A 10
C 16
D 20
E 25
V 35
H 50در مقالات دیگر به ویژگی های انواع مختلف خازن ها می پردازیم....
