Differenza principale: condensatore ceramico e condensatore elettrolitico

I condensatori ceramici ed elettrolitici sono due tipi di condensatori utilizzati nei circuiti elettronici. Il differenza principale tra condensatore ceramico ed elettrolitico è che, nei condensatori ceramici, le due piastre conduttive sono separate da un materiale ceramico invece, nei condensatori elettrolitici le due armature conduttive sono separate da un elettrolita e da uno strato di ossido metallico.

Struttura di un condensatore

Un condensatore è un dispositivo in grado di immagazzinare energia elettrica. Sebbene esistano diversi tipi di condensatori, la maggior parte di essi si basa sullo stesso progetto di base. Preso semplicemente, un condensatore è costituito da due piastre conduttive separate da un materiale isolante chiamato "dielettrico“. La struttura principale è mostrata di seguito:

Struttura di base di un condensatore

Il capacità del condensatore descrive quanta carica immagazzina un condensatore quando c'è una data differenza di potenziale attraverso di esso. Se ciascuna delle piastre conduttive ha un'area

e sono separati da una distanza

, quindi la capacità

è dato da:

dove

è il permettività, che è una proprietà della sostanza dielettrica.

Che cos'è un condensatore ceramico?

Un condensatore ceramico è un tipo di condensatore la cui il dielettrico è un materiale ceramico. Nella costruzione più semplice di questi, uno strato di materiale ceramico si trova tra due piastre conduttive. Tuttavia, il tipo più utilizzato di condensatori ceramici è il cosiddetto condensatori a chip multistrato (MLCC). Negli MLCC, c'è un numero di piastre conduttive e un materiale ceramico è inserito tra ogni coppia di piastre. In effetti, funzionano come se fossero molti piccoli condensatori in parallelo, il che fornisce una grande capacità combinata.

Condensatori ceramici: singolo strato (sinistra) e multistrato (destra)

Esistono due tipi principali di condensatori ceramici: classe 1 e classe 2. Condensatori di classe 1 sono più precisi e stabili su una gamma più ampia di temperature mentre condensatori di classe 2 offrono una maggiore efficienza volumetrica (più capacità per unità di volume).

Che cos'è un condensatore elettrolitico

Un condensatore elettrolitico è un tipo di condensatore che utilizza un elettrolita per aumentare la sua capacità. Tipicamente alluminio, tantalio o niobio agisce come materiale conduttivo. Il dielettrico in questi condensatori è lo strato di ossido che si forma su questi metalli. Poiché questi strati di ossido sono molto sottili, il

nell'equazione della capacità sopra è molto piccola, rendendo la capacità del condensatore molto alta. Nello spazio tra i conduttori, ci sono carte imbevute di un elettrolita. L'elettrolita stesso funge da anodo mentre una delle piastre metalliche funge da catodo.

Alcuni condensatori elettrolitici

I condensatori elettrolitici sono polarizzato. Ciò significa che quando sono collegati ai circuiti, a ciascun terminale deve essere data la polarità corretta. Se sono collegati con la polarità sbagliata, possono diventare molto caldi e persino esplodere. Per i condensatori elettrolitici, il resistenza in serie equivalente (ESR) è un concetto importante. Se l'ESR è troppo alto, il flusso di corrente attraverso il circuito sarebbe troppo piccolo. La figura seguente mostra come l'ESR (impedenza) di un condensatore cambia con la resistenza. Ogni curva mostra diversi valori di capacità:

Impedenza in funzione della frequenza per condensatori di capacità diverse

Si noti che per ogni tipo di condensatore esiste una frequenza alla quale l'impedenza è al minimo. Questa frequenza è la frequenza di risonanza del condensatore. Notare che quando la capacità diventa più grande, la frequenza di risonanza diventa più piccola.

Differenza tra condensatore ceramico ed elettrolitico

Struttura:

In condensatori ceramici, la ceramica separa le superfici conduttive.

In condensatori elettrolitici, strati di ossido di metallo e un elettrolita separano le superfici conduttive.

Dielettrico:

In condensatori ceramici, una sostanza ceramica costituisce il dielettrico.

In condensatori elettrolitici, il dielettrico è costituito da uno strato di ossido molto sottile.

Polarizzazione:

Condensatori ceramici non sono polarizzati.

Condensatori elettrolitici sono polarizzati.

VES:

Condensatori ceramici in genere hanno ESR bassi.

L'ESR in condensatori elettrolitici è tipicamente più alto e più fortemente dipendente dalla frequenza.

Microfonia:

Condensatori ceramici mostra microfono: un effetto in cui le vibrazioni meccaniche portano a disturbi elettrici nei circuiti.

Condensatori elettrolitici non esibire la microfonia.

Cortesia dell'immagine:

"Un diagramma di un semplice condensatore a piastre parallele" di inductiveload (disegno proprio, fatto in Inkscape 0.44) [Public Domain], tramite Wikimedia Commons

"Keramik-Scheibenkondensator" di Elcap, Jens Both (opera propria) [GFDLv1.2], tramite Wikimedia Commons (modificato)

"Mlcc-Bauformen" di Elcap, Jens Both (opera propria) [GFDLv1.2], tramite Wikimedia Commons (modificato)

"Alcuni diversi stili di condensatori elettrolitici in alluminio e tantalio" di Elcap (opera propria) [CC0 1.0], tramite Wikimedia Commons

"Impedanzkurven verschiedener Kapazitätswerte aus unterschiedlichen Kondensatorfamilien" di Elcap, Jens Both (opera propria) [GFDLv1.2], tramite Wikimedia Commons