Раздел первый

1Л. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Конденсатор - это элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком и предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора есть отношение заряда конденсатора к разности потенциалов, которую заряд сообщает конденсатору

где С - емкость, Ф; q - заряд, Кл; и - разность потенциалов на обкладках конденсатора, В.

За единицу емкости в международной системе СИ принимают емкость такого конленсатора, у которого потенциал возрастает на один вольт при сообщении ему заряда один кулон (Кл). Эту еди­ницу называют фарадой (Ф). Для практических целей она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы ем-кости микрофараду (мкФ), нанофараду (нф) и пикофараду (пФ) 1ф = 10 6 мкФ = 10 9 нФ = 10 12 пФ.

Для конденсатора, обкладки которого представляют собой плос­кие пластины одинакового размера, разделенные диэлектриком, ем­кость (Ф) в системе СИ определяется из выражения

где е 0 - электрическая постоянная вакуума, равная 8,85 -12 Ф/м; е r - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (величина безразмерная); S - площадь пластины, м 2 ; d - толщина диэлектрика, м.

В качестве диэлектрика в конденсаторах используются органи­ческие и неорганические материалы, в том числе оксидные пленки некоторых металлов. Значения относительной диэлектрической про­ницаемости для некоторых материалов, используемых в конденсато­рах, приведены в табл. 1 1.

При приложении к конденсатору постоянного напряжения про­исходит его заряд; при этом затрачивается определенная работа, вы­ражаемая в джоулях (Дж). Она равна запасенной потенциальной энергии

W=CU 2 /2.

Для сравнения конденсаторов используют удельные характери­стики, представляющие собой отношение основных характеристик конденсатора к его объему V или массе m .

Таблица 1.1. Относительные диэлектрические проницаемости некоторых материалов

Для низкочастотных конденсаторов основными удельными ха­рактеристиками являются удельная емкость С уд (мкФ/см 3) или удельный заряд q уд (мкКл/см 3)

С уд = С/V или q уд = CU/V.

Для высокочастотных* высоковольтных конденсаторов удобной характеристикой является удельная реактивная мощность (ВА/см 3)

P уд =wCU 2 /V .

Для энергоемких накопительных конденсаторов используются удельная энергия W уд (Дж/см 3) и удельная масса m уд (г/Дж)

W уд =CU 2 /2V, m уд = 2m/CU 2 .

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

В данном Справочнике приведены две классификации: одна весьма общая (рис. 1.1), в которой ряд признаков присущ не только конденсаторам, но и многим другим электронным элементам, напри­мер по назначению, по способу защиты, по способу монтажа и т. п., и вторая - конкретная, относящаяся только к конденсаторам (рис. 1.2). В основу ее положено дальнейшее деление групп конден­саторов по виду диэлектрика на подгруппы, связанные с использо­ванием их в конкретных цепях аппаратуры, назначением и выполня­емой функцией, например, низковольтные и высоковольтные, низко­частотные и высокочастотные, импульсные и пусковые, полярные и неполярные, помехоподавляющие и дозиметрические и др.

В зависимости от назначения конденсаторы разделяются на две большие группы: общего и специального назначения.

Группа общего назначения включает в себя широко применяе­мые конденсаторы, используемые практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ней относят наиболее распро­страненные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявля­ются особые требования.

Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним от­носятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозимет­рические, пусковые и др.

По характеру изменения емкости различают конденсаторы по­стоянной емкости, переменной емкости и подстроечные (см. рис. 1.1).

Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емко­сти в процессе функционирования аппаратуры. Управление емко­стью может осуществляться механически, электрическим напряже­нием (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их приме­няют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях авто­матики и т. п.

Рис. 1.1. Общая классификация конденсаторов

Емкость подстроенных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функцио­нирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравни­вания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодичес­кой подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначи­тельное изменение емкости и т. п.

В зависимости от способа монтажа конденсаторы могут выпол­няться для печатного и для навесного монтажа, а также для исполь­зования в составе микромодулей и микросхем или для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круг­лого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в ви­де проходных шпилек, опорных винтов и т. п. У конденсаторов для

микросхем и микромодулей, а также СВЧ конденсаторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности. У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выво­дом.

Рис 1 2 Классификация конденсаторов по виду диэлектрика

По характеру защиты от внешних воздействующих факторов конденсаторы выполняются: незащищенными, защищенными, неизо­лированными, изолированными, уплотненными и герметизирован­ными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в усло­виях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппарат уре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покры­тия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. На­против, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы и т. п.) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструк­цию корпуса, который исключает возможность сообщения окружаю­щей среды с его внутренним пространством. Герметизация осущест­вляется с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика все конденсаторы можно разделить на группы: с органическим, неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком, который является также неорганическим, но в силу особой специфики характеристик выделен в отдельную группу.

Конденсаторы с органическим диэлектриком. Эти конденсаторы изготовляют обычно намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фоль­говыми электродами.

Деление конденсаторов с органической изоляцией на низковольт­ные (до 1600 В) и высоковольтные (свыше 1600 В) носит чисто условный характер и не для всех типов строго соблюдается. Напри­мер, для бумажных конденсаторов границей деления является на­пряжение 1000 В.

По назначению и используемым диэлектрическим материалам низковольтные конденсаторы можно разделить на низкочастотные и высокочастотные.

К низкочастотным пленочным относятся конденсаторы на осно­ве полярных и слабополярных органических пленок (бумажные, ме-таллобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лако-пленочные, поликарбонатные и полипропиленовые), тангенс угла ди­электрических потерь -которых имеет.резко -выраженную зависимость от частоты. Они способны работать на частотах до 10 4 -10 5 Гц при существенном снижении амплитуды.переменной составляющей на­пряжения с увеличением частоты.

УС высокочастотным пленочным относятся конденсаторы на осно­ве неполярных органических пленок (полистирольные и фтороплас­товые), имеющих малое значение тангенса угла диэлектрических по­терь, не зависящее от частоты. Они допускают работу на частотах до 10 5 -10 7 Гц. Верхний предел по частоте зависит от конструкции обкладок и контактного узла и от емкости. К этой группе относят и некоторые типы конденсаторов на основе слабополярной полипропи­леновой пленки.

Высоковольтные конденсаторы можно разделить на высоко­вольтные постоянного напряжения и высоковольтные импульсные.

В качестве диэлектрика высоковольтных конденсаторов постоян­ного напряжения используют: бумагу, полистирол, политетрафтор­этилен (фторопласт), полиэтилентерефталат (лавсан) и сочетание бумаги и синтетических пленок (комбинированные).

Высоковольтные импульсные конденсаторы в брльшинстве слу­чаев делают на основе бумажного- и комбинированного диэлектри­ков.

Основное требование, предъявляемое к высоковольтным конден­саторам, - высокая электрическая прочность. Поэтому часто при­бегают к использованию комбинированного диэлектрика, состояще­го, например, из слоев бумаги и пленки, слоев различных органичес­ких пленок и слоя жидкого диэлектрика (пропитанная конденсатор­ная бумага). Комбинированные конденсаторы обладают повышенной по сравнению с бумажными конденсаторами электрической прочно­стью, надежностью и имеют более высокое сопротивление изоля­ции.

Высоковольтные импульсные конденсаторы наряду с высокой

электрической прочностью и сравнительно большими емкостями должны допускать быстрые разряды, т. е. пропускать большие токи. Следовательно, их собственная индуктивность должна быть малой, чтобы не искажать формы импульсов. Этим требованиям лучше все­го удовлетворяют конденсаторы бумажные, металлобумажные и ком­бинированные.

Дозиметрические конденсаторы работают в цепях с низким уров­нем токовых нагрузок. Поэтому они должны обладать очень малым саморазрядом, большим сопротивлением изоляции, а следовательно, и большой постоянной времени. Лучше всего для этой цели подходят фторопластовые конденсаторы.

предназначены для ослабле­ния электромагнитных помех в широком диапазоне частот. Они име­ют малую собственную индуктивность, в результате чего повышается резонансная частота и полоса подавляемых частот. Кроме того, для повышения безопасности обслуживающего персонала, помехоподав-ляющие конденсаторы должны иметь высокую электрическую проч­ность изоляции. Помехоподавляющие конденсаторы делают бумаж­ные, комбинированные и пленочные (в основном лавсановые).

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком. Конденсаторы с неорганическим диэлектриком можно разделить на три группы: низковольтные, высоковольтные и Помехоподавляющие. В качестве диэлектрика в них используется керамика, стекло, стеклоэмаль, стек­локерамика и слюда.. Обкладки выполняются в виде тонкого слоя металла, нанесенного на диэлектрик путем непосредственной его металлизации, или в виде тонкой фольги.

Группа низковольтных конденсаторов включает в себя низко­частотные и высокочастотные конденсаторы.

По назначению они подразделяются на три типа:

тип 1 - конденсаторы, предназначенные для использования в резонансных контурах или других цепях, где малые потери и высо­кая стабильность емкости имеют существенное значение;

тип 2 - конденсаторы, предназначенные для использования в цепях фильтров, блокировки и развязки или других цепях, где ма­лые потери и высокая стабильность емкости не имеют существенно­го значения;

тип 3 - керамические конденсаторы с барьерным слоем, пред­назначенные для работы в тех же цепях, что и конденсаторы ти­па 2, но имеющие несколько меньшее значение сопротивления изо­ляции и большее значение тангенса угла диэлектрических потерь, что ограничивает область применения низкими частотами.

Обычно конденсаторы типа 1 считаются высокочастотными, а ти­пов 2 и 3 - низкочастотными. Определенной границы по частоте между конденсаторами типов 1 и 2 не существует. Высокочастотные конденсаторы работают в цепях с частотой до сотен мегагерц, а не­которые типы используют в гигагерцевом диапазоне.

Слюдяные и стеклоэмалевые (стеклянные) конденсаторы отно­сятся к конденсаторам типа 1, стеклокерампчсскне могут быть как типа 1, так и типа 2, керамические - трех типов.

Высоковольтные конденсаторы большой и малой реактивной мощности делаются в основном с диэлектриком из керамики и слю­ды. По назначению они могут быть типов 1 и 2 и так же, как низ­ковольтные конденсаторы, они разделяются на высокочастотные и низкочастотные.

Основным параметром для высоковольтных низкочастотных кон­денсаторов является удельная энергия, поэтому керамику для них

подбирают с большой диэлектрической проницаемостью. Для высо­кочастотных конденсаторов основным параметром является допусти­мая реактивная мощность. Она характеризует нагрузочную способ­ность конденсатора при наличии больших напряжений высокой ча­стоты. Для увеличения реактивной мощности выбирают керамику с малыми потерями, а конструкцию и выводы конденсаторов рассчи­тывают на возможность прохождения больших токов.

Высоковольтные слюдяные конденсаторы делают фольговыми, так как они предназначены для работы при повышенных токовых нагрузках.

Помехоподавляющие конденсаторы с неорганическим керамиче­ским диэлектриком разделяются на опорные и проходные. Их ос­новное назначение - подавление индустриальных и высокочастот­ных помех, создаваемых промышленными и бытовыми приборами, выпрямительными устройствами и др., а также помех атмосферных и помех, излучаемых различными радиоэлектронными устройствами, т. е. по существу они являются фильтрами нижних частот. К этой группе, исходя из функционального назначения и конструктивного исполнения, условно можно отнести керамические фильтры.

Опорные конденсаторы - это конденсаторы, одним из выводов которых является опорная металлическая пластина с резьбовым креплением.

Проходные конденсаторы делают коаксиальными - один из выводов которых представляет собой токонесущий стержень, по ко­торому протекает полный ток внешней цепи, и некоаксиалькыми - через выводы которых протекает полный ток внешней цепи.

Проходные керамические конденсаторы имеют конструкцию трубчатого или дискового типа в виде многослойных монолитных шайб.

Конденсаторы с ок­сидным диэлектриком (старое название - электролитические). Они разделяются на конден­саторы: общего назначе­ния, неполярные, высо­кочастотные, импульс­ные, пусковые и помехо-подавляющие. В качестве диэлектрика в них, используется оксидный слой, образуемый электрохимическим путем на аноде - металличе­ской обкладке из некоторых металлов.

В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы под­разделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые.

Второй обкладкой конденсатора - катодом служит электролит, пропитывающий бумажную или тканевую прокладку в оксидно-электролитических (жидкостных) алюминиевых и танталовых кон­денсаторах, жидкий или гелеобразный электролит в танталовых объемно-пористых конденсаторах и полупроводник (двуокись мар­ганца) в оксидно-полупроводниковых конденсаторах.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком - низковольтные, с от­носительно большими потерями, но в отличие от других типов низ­ковольтных конденсаторов имеют несравнимо большие заряды и большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад). Они ис­пользуются в фильтрах источников электропитания, цепях развяз­ки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых уст­ройств на низких частотах и т. п.

Конденсаторы группы общего назначения имеют униполярную (одностороннюю) проводимость, вследствие чего их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде. Тем не менее, это наиболее распространенные оксидные конденсаторы. Они могут быть жидкостными, объемно-пористыми и оксидно-полупро­водниковыми.

Неполярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также допускать смену полярности в процессе экс­плуатации.

Неполярные конденсаторы делают оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые и оксидно-полупроводни­ковые танталовые.

Высокочастотные конденсаторы (алюминиевые жидкостные и танталовые оксидно-полупроводниковые) широко применяются в источниках вторичного электропитания, в качестве накопительных и фильтрующих элементов в цепях развязок и переходных цепях по­лупроводниковых устройств в диапазоне частот пульсирующего то­ка от десятков герц до сотен килогерц. Отсюда следует, что понятие «высокочастотные* для оксидных конденсаторов относительное. По частотным характеристикам их нельзя сравнивать с конденсаторами на неорганической основе.

Для расширения возможностей использования оксидных конден­саторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление. Это оказалось возможным при появлении со­вершенно новых конструктивных решений - четырехвыводных кон­струкций и плоской конструкции типа «книга", позволяющих их экс­плуатацию на значительно более высоких частотах.

Импульсные конденсаторы используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, напри­мер в устройствах фотовспышек и др. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение. Наилучшим образом этому требованию удов­летворяют оксидно-электролитические алюминиевые конденсаторы с напряжением до 500 В.

Пусковые конденсаторы используются в асинхронных двигате­лях, п которых емкость включается только на момент пуска двига­теля. При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а магнитный поток увеличи­вается. Все это способствует повышению пускового момента, улуч­шает характеристики двигателя.

В связи с тем что пусковые конденсаторы включаются в сеть пе­ременного тока, они должны быть неполярными и иметь сравни-

тельно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышлен­ной сети. На практике используются пусковые конденсаторы емко­стью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом.

В группу оксидных помеха подавляющих, конденсаторов входят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конден­саторы. Они так же, как и проходные конденсаторы других типов, выполняют роль фильтра нижних частот, но в отличие от них име­ют гораздо большие значения емкостей, что дает возможность сдви­гать частотную характеристику в область более низких частот.

Конденсаторы с газообразным диэлектриком. По выполняемой функции и характеру изменения емкости эти конденсаторы разделя­ются на постоянные и переменные. В качестве диэлектрика в них используется воздух, сжатый газ (азот, фреон, элегаз), вакуум. Осо­бенностью газообразных диэлектриков являются малое значение тангенса угла диэлектрических потерь (до 10 -5) и высокая стабиль­ность электрических параметров. Поэтому основной областью их применения является высоковольтная и высокочастотная аппара­тура.

В радиоэлектронной аппаратуре из конденсаторов с газообраз­ным диэлектриком наибольшее распространение получили вакуум­ные. По сравнению с воздушными они имеют значительно большие удельные емкости, меньшие потери в широком диапазоне частот, бо­лее высокую электрическую прочность и стабильность параметров при изменении окружающей среды. По сравнению с газонаполнен­ными, требующими периодической подкачки газа из-за его утечки, вакуумные конденсаторы имеют более простую и легкую конструк­цию, меньшие потери и лучшую температурную стабильность; они более устойчивы к вибрации, допускают более высокое значение ре­активной мощности.

Вакуумные конденсаторы переменной емкости обладают малым значением момента вращения, а масса и габариты их значительно ниже по сравнению с воздушными конденсаторами. Коэффициент перекрытия по емкости вакуумных переменных конденсаторов мо­жет достигать 100 и более.

Вакуумные конденсаторы применяются в передающих устрой­ствах ДВ, СВ и KB диапазонов на частотах до 30-80 МГц в каче­стве контурных, блокировочных, фильтровых и разделительных кон­денсаторов, используются также в качестве накопителей в импульс­ных искусственных линиях формирования и различного рода мощ­ных высоковольтных высокочастотных установках.

1.3. СИСТЕМА УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И МАРКИРОВКА КОНДЕНСАТОРОВ

Условное обозначение конденсаторов может быть сокращенным и полным.

В соответствии с действующей системой сокращенное условное обозначение состоит из букв и цифр.

Первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающие подкласс конденсатора:

К - постоянной емкости,

КТ - подстроечные,

КП - переменной емкости,

Второй элемент - обозначение группы конденсатора в зависи­мости от материала диэлектрика в соответствии с табл. 1.2

Таблица 1.2. Условное обозначение конденсаторов в зависимости от материала диэлектрика

Подкласс конденсаторов	Группа конденсаторов	Обозна­чение группы
Конденсаторы постоянной	Керамические на номинальное на-
емкости	пряжение ниже 1600 В
	Керамические н i номинальное на-
	пряжение 1000 В и выше
	Стеклянные
	Слеклокерамнчсские
	1 опкотеночные с неорганическим
	диэлектриком
	Слюдяные малой мощности
	Слюдяные Go ibiroil мощности
	Ьумажные па номинальное напря-
	жение ниже 2 кВ, фоты овне
	Ьум.1жныс на поминальное напря-
	жение 2 кВ н выше, фольговые
	Бумажные металлизированные
	Оксидно-электролитические алю-
	миниевые
	Оксидно эчектролитические такта -
	ловые, ниобиевые и др.
	Объемно пористые
	Оксидно полупроводниковые
	С воздушным диэлектриком
	Вакуумные
	Полистиролыше	71(70)
	Фторопластовые
	Полиэтилептерефталатные	73(74)
	Комбинированные
	Лакоплеиочныс
	Поликарбонатные
	Полипропиленовые
Подстроенные конденсаторы	Вакуумные
	С возд>шным диэлектриком
	С газообразным диэлектриком
	С твердым диэлектриком
Конденсаторы переменной	Вакуумные
емкости	С воздушным диэлектриком
	С газообразным диэлектриком
	С твердым диэлектриком

Третий элемент - пишется через дефис и обозначает регистра­ционный номер конкретного типа конденсатора. В состав третьего элемента может входить также буквенное обозначение

Приведенная система не распространяется на условные обозна­чении старых типов конденсаторов, в основу которых брались раз­личные признаки: конструктивные разновидности, технологические особенности, эксплуатационные характеристики, области применения и т. и. Например:

КД - конденсаторы дисковые,

КМ - керамические монолитные,

КЛС -керамические литые секционные,

КСО - конденсаторы слюдяные спрессованные,

СГМ - слюдяные герметизированные малогабаритные,

КБГИ - конденсаторы бумажные герметизированные изолиро­ванные,

МБГЧ - мсталлобумажные герметизированные частотные,

КЭГ - конденсаторы электролитические герметизированные,

ЭТО - электролитические танталовые объемно-пористые,

КПК - конденсаторы подстроечные керамические.

Полное условное обозначение конденсатора состоит из сокра­щенного обозначения, обозначения и величины основных парамет­ров и характеристик, необходимых для заказа и записи в конструк­торской документации, обозначения климатического исполнения и документа на поставку.

Параметры и характеристики, входящие в полное условное обозначение, указываются в следующей последовательности:

обозначение конструктивного исполнения,

номинальное напряжение,

номинальная емкость,

допускаемое отклонение емкости (допуск),

группа и класс по температурной стабильности емкости,

номинальная реактивная мощность,

другие, необходимые дополнительные характеристики.

Рассмотрим примеры условных обозначений конденсаторов.

1.Керамический конденсатор постоянной емкости на номиналь­
ное напряжение до 1600 В с регистрационным номером 17 сокра­
щенно обозначается К10-17.

2. Подстроечный керамический конденсатор с регистрационным
номером 25 сокращенно обозначается КТ4-25.

3. Конденсатор керамический К10-7В, всеклиматического испол­
нения «В», группы ТКЕ М47, номинальной емкостью 27 пФ, с допус­
ком ±10%, поставляемый по ГОСТ 5.621-70, имеет полное услов­
ное обозначение

К10-7В-М47-27пФ±10% ГОСТ 5.621-70.

4. Конденсатор полиэтилентерефталатный К74-5 номинальной
емкостью 0,22 мкФ, с допуском ±20%, поставляемый по
ГОСТ 5,623-70, имеет полное условное обозначение

К74-5-0,22 мкФ±20% ГОСТ 5.623-70.

5. Конденсатор оксидно-электролитический алюминиевый К50-7,
конструктивного варианта «а», на номинальное напряжение 250 В,
номинальной емкостью 100 мкФ, всеклиматического исполнения «В»,
поставляемый по ГОСТ 5.636.-70, имеет полное условное обозначе­
ние

К50-7а-250 В-100 мкФ-В ГОСТ 5.635-70.

6. Конденсатор подстроечный с твердым керамическим диэлек­
триком, малогабаритный КПК-М, с пределами номинальной емко­
сти от 2 до 7 пФ, поставляемый по ГОСТ 5.500-76, имеет полное
условное обозначение

КПК-М-2/7 ГОСТ 5 500-76.

Маркировка на конденсаторах (так же как и условное обозна­чение) буквенно-цифровая. Она содержит: сокращенное обозначе­ние конденсатора, номинальное напряжение, номинальное значение емкости, допуск, обозначение климатического исполнения (буква «В» для конденсаторов всеклиматического исполнения) и дату изго­товления.

В зависимости от размеров маркируемых конденсаторов и вида технической документации могут применяться полные или сокращен­ные (кодированные) обозначения номинальных емкостей и их допус­каемых отклонений. Кодированные обозначения предназначены для маркировки малогабаритных конденсаторов и для записи на мало­форматных многоэлементных принципиальных электрических схе­мах.

Полное обозначение номинальных емкостей состоит из значения номинальной емкости (цифра) и обозначения единицы измерения (пФ - пикофарады, мкФ - микрофарады, Ф - фарады), например: 1,5 пФ; 0,1 мкФ; 10 мкФ; 1 Ф.

Кодированное обозначение номинальных емкостей состоит из трех или четырех знаков, включающих две или три цифры и букву. Буква кода из русского или латинского алфавита (в скобках) обоз­начает множитель, составляющий значение емкости, и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы П(р ), Н (n ), М (мю), И (m ), Ф (F )обозначают множители 10 -12 , 10 -9 , 10 -6 , 10 -3 и 1 соответственно для значений емкости, выраженных в фарадах. Для приведенного примера следует писать: 1П5 (1р 5), 10Н (10n ), 10М (10мю), 1Ф0 (1F 0).

Полное обозначение допускаемого отклонения состоит из цифр, а кодированное из буквы. В связи с тем что буквенное обозначение допусков изменялось и на практике могут встречаться различные варианты, в табл. 1.3 приведены кодированные обозначения допус­ков по стандартам СССР, публикаций Международной электротех­нической комиссии (МЭК) и стандарта СЭВ.

N T а б л и ц а 1.3. Сравнительные данные по составу и обозначению допускаемых отклонений емкостей

ГОСТ 9061-73	ГОСТ 11076-69	Публикация 62 МЭК	Стандарт СЭВ
±0,1	±0,1 Ж	±0,1 (В)	±0,1 В (В)
±0,25	±0,2 У	±0,25 (С)	±0,25 (0,2) С (С)
±0,5	±0,5 Д	±0,5 (D)	±0,5 Д (D)
±1	±1 Р	±1 (F)	±1 Ф (F)
±2	±2 Л	±2(G)	±2 Ж (G)
±5	±5 И	±5 (1)	±5 И (I)
±10	±10 С	±10 (К)	±10 К (К)
±20	±20 В_	±20 (М)	±20 М (М)
±30	±30 Ф	±30 (N)	±30 Н (N)
0+50	-	-	0+50(0+80) А (А)
-	0+100 Я	-	- ,
- 10+ 30 - 10+50	- 10+50 Э	--10+30 (Q) - 10 + 50 (Т)	-10+30 Г (Q) -10+50 Т (Т)
-10+100	-10+100 Ю	__	- 10+100 Ю (У)
-20 + 50	-20+50 Б	-20 + 50 (S)	-20 + 50 Б (S)
-20+80	-20+80 А	-20+80 (Z)	-20+80 (-20+100)
			Э (Z)
±0,1 пФ	_______	±0,1 пФ (В)	±0,1 пФ В (В)
+ 0,25 пФ	_______	±025 пФ (С)	±0,25 лФ С (С)
±0,5 пФ	±0,4 пФ X	±0,5 пФ (D)	±0.5 пФ Д (D)
±1 пФ	-	±1 пФ (Г)	±1 пФ Ф (F)

П р и м с ч а лие В скобках латинскими буквами приведено обозначение допусков, используемое в иностранных стандартах.

Раздел второй

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНДЕНСАТОРОВ

2.1. НОМИНАЛЬНАЯ ЕМКОСТЬ И ДОПУСКАЕМОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ЕМКОСТИ

Номинальная емкость - емкость, значение которой обозначено на конденсаторе или указано в нормативно-технической документа­ции и является исходным для отсчета допускаемого отклонения.

Номинальные значения емкостей стандартизованы и выбирают­ся из определенных рядов чисел. Согласно стандарту СЭВ 1076-78 установлены семь рядов: ЕЗ; Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192. Цифры после буквы Е указывают число номинальных значений в каждом десятичном интервале (декаде). Например, ряд Е6 содержит шесть значений номинальных емкостей в каждой декаде, которые соответ­ствуют числам 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 или числам, полученным пу­тем их умножения или деления на 10 n , где п - целое положитель­ное или отрицательное число.

В производстве конденсаторов чаще -всего используются ряды ЕЗ, Е6, Е12 и Е24 (табл. 2.1), реже Е48, Е96 и Е192. Некоторые специальные конденсаторы могут изготовляться на заданную ем­кость, которая указывается в документе на поставку.

Таблица 2.1. Наиболее употребляемые ряды номинальных значений емкостей

E3	E6	Е12	Е24	E3	Е4	Е12	Е24
1 ,0	1,0	1 ,0	1,0		3,3	3,3	3,3
			1,1				3,6
		1 ,2	1,2			3,9	3,9
			1,3				4,3
	1,5	1 ,5	1,5	4,7	4,7	4,7	4,7
			1,6				5,1
		1,8	1,8			5,6	5,6
			2,0				6,2
2,2	2,2	2,2	2,2		6,8	6,8	6,8
			2,4				7,5
		2,7	2,7			8,2	8,2
			3,0				9, 1

Фактические значения емкостей могут отличаться от номиналь­ных в пределах допускаемых, отклонений. Последние указываются в процентах в соответствии с рядом: ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2; ±10; ±20; ±30; 0+50; -10+30; -10+50; -10+100; -20 + 50; -20 + 80. Для конденсаторов с номинальными емкостями, ниже 10 пФ допускаемые отклонения указываются в абсолютных значениях: ±0,1; ±0,25; ±0,5 и ±1 пФ.

2.2. НОМИНАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК

Номинальное напряжение - значение напряжения, обозначен­ное на конденсаторе или указанное в НТД, при котором он может

работать в заданных условиях в течение срока службы с сохране­нием параметров в допустимых пределах.

Значение номинального напряжения зависит от конструкции конденсатора и физических свойств материалов, примененных при его конструировании.

Номинальное напряжение устанавливается с необходимым запа­сом по отношению к электрической прочности диэлектрика, исклю­чающим возникновение "в течение гарантированного срока службы интенсивного старения диэлектрика, которое приводит к существен­ному ухудшению электрических характеристик конденсатора.

Электрическая прочность диэлектрика зависит от вида электри­ческого напряжения (постоянное, переменное, импульсное), от тем­пературы и влажности окружающей среды, от площади обкладок конденсатора, с увеличением которой растет число «слабых мест» диэлектрика, и от времени его эксплуатации. Соответственно от этих факторов зависит и значение номинального напряжения.

Номинальное напряжение конденсаторов многих типов умень­шается с ростом температуры окружающей среды, так как с увели­чением температуры, как правило, ускоряются процессы старения диэлектрика.

Все виды конденсаторов имеют одинаковое основное устройство, оно состоит из двух токопроводящих пластин (обкладок), на которых концентрируются электрические заряды противоположных полюсов, и слоя изоляционного материала между ними.

Применяемые материалы и величина обкладок с разными параметрами слоя диэлектрика влияют на свойства конденсатора.

Классификация

Конденсаторы делятся на виды по следующим факторам.

По назначению

• Общего назначения . Это популярный вид конденсаторов, которые используют в электронике. К ним не предъявляются особые требования.
• Специальные . Такие конденсаторы обладают повышенной надежностью при заданном напряжении и других параметров при запуске электродвигателей и специального оборудования.

По изменению емкости

• Постоянной емкости . Не имеют возможности изменения емкости.
• Переменной емкости . Они могут изменять значение емкости при воздействии на них температуры, напряжения, регулировки положения обкладок. К конденсаторам переменной емкости относятся:
  Подстроечные конденсаторы не предназначены для постоянной работы, связанной с быстрой настройкой емкости. Они служат только для одноразовой наладки оборудования и периодической подстройки емкости.
  Нелинейные конденсаторы изменяют свою емкость от воздействия температуры и напряжения по нелинейному графику. Конденсаторы, емкость которых зависит от напряжения, называются варикондами , от температуры – термоконденсаторами .

По способу защиты

• Незащищенные работают в обычных условиях, не имеют никакой защиты.
• Защищенные конденсаторы выполнены в защищенном корпусе, поэтому могут работать при высокой влажности.
• Неизолированные имеют открытый корпус и не имеют изоляции от возможного соприкосновения с различными элементами схемы.
• Изолированные конденсаторы выполнены в закрытом корпусе.
• Уплотненные имеют корпус, заполненный специальными материалами.
• Герметизированные имеют герметичный корпус, полностью изолированы от внешней среды.

По виду монтажа

• Навесные делятся на несколько видов:
  — с ленточными выводами;
  — с опорным винтом;
  — с круглыми электродами;
  — с радиальными или аксиальными выводами.
• Конденсаторы с винтовыми выводами оснащены резьбой для соединения со схемой, применяются в силовых цепях. Подобные выводы проще фиксировать на охлаждающих радиаторах для снижения тепловых нагрузок.
• Конденсаторы с защелкивающимися выводами являются новой разработкой, при монтаже на плату они защелкиваются. Это очень удобно, так как нет необходимости использовать пайку.
• Конденсаторы, предназначенные для поверхностной установки , имеют особенность конструкции: части корпуса являются выводами.
• Емкости для печатной установки изготавливают с круглыми выводами для расположения на плате.

По материалу диэлектрика

Сопротивление изоляции между пластинами зависит от параметров изоляционного материала. Также от этого зависят допустимые потери и другие параметры. Рассмотрим виды конденсаторов, которые имеют различные материалы диэлектрика.

• Конденсаторы с неорганическим изолятором из стеклокерамики, стеклоэмали, слюды. На диэлектрический материал нанесено металлическое напыление или фольга.
• Низкочастотные конденсаторы включают в себя изоляционный материал в виде слабополярных органических пленок, у которых диэлектрические потери зависят от частоты тока.
• Высокочастотные модели содержат пленки из фторопласта и полистирола.
• Импульсные модели высокого напряжения имеют изолятор из комбинированных материалов.
• В конденсаторах постоянного напряжени я в качестве диэлектрика используется политетрафторэлитен, бумага, либо комбинированный материал.
• Низковольтные модели работают при напряжении до 1,6 кВ.
• Высоковольтные модели функционируют при напряжении свыше 1,6 кВ.
• Дозиметрические конденсаторы служат для работы с малым током, имеют незначительный саморазряд и большое сопротивление изоляции.
• Помехоподавляющие емкости уменьшают помехи, возникающие от электромагнитного поля, имеют низкую индуктивность.
• Емкости с органическим изолятором выполнены с применением конденсаторной бумаги и различных пленок.
• Вакуумные, воздушные, газонаполненные конденсаторы обладают малыми диэлектрическими потерями, поэтому их применяют в аппаратуре с высокой частотой .

По форме пластин

• Сферические.
• Плоские.
• Цилиндрические.

По полярности

• Электролитические конденсаторы называют оксидными. При их подключении обязательным является соблюдение полярности выводов. Электролитические конденсаторы содержат диэлектрик, состоящий из оксидного слоя, образованный электрохимическим способом на аноде из тантала или алюминия. Катодом является электролит в жидком или гелеобразном виде.
• Неполярные конденсаторы могут включаться в схему без соблюдения полярности.

Конструктивные особенности

Рассмотренные выше виды конденсаторов далеко не все имеют большую популярность. Поэтому подробнее рассмотрим конструктивные особенности наиболее применяемых видов конденсаторов.

Воздушные виды конденсаторов

В качестве диэлектрика используется воздух. Такие виды конденсаторов хорошо зарекомендовали себя при работе на высокой частоте, в качестве настроечных конденсаторов с изменяемой емкостью. Подвижная пластина конденсатора является ротором, а неподвижную называют статором. При смещении пластин друг относительно друга, изменяется общая площадь пересечения этих пластин и емкость конденсатора. Раньше такие конденсаторы были очень популярны в радиоприемниках для настраивания радиостанций.

Керамические

Такие конденсаторы изготавливают в виде одной или нескольких пластин, выполненных из специальной керамики. Металлические обкладки изготавливают путем напыления слоя металла на керамическую пластину, затем соединяют с выводами. Материал керамики может применяться с различными свойствами.

Их разнообразие обуславливается широким интервалом диэлектрической проницаемости. Она может достигать нескольких десятков тысяч фарад на метр, и имеется только у такого вида емкостей. Такая особенность керамических емкостей позволяет создавать большие значения емкостей, которые сопоставимы с электролитическими конденсаторами, но для них не важна полярность подключения.

Керамика имеет нелинейную сложную зависимость свойств от напряжения, частоты и температуры. Из-за небольшого размера корпуса эти виды конденсаторов применяются в компактных устройствах.

Пленочные

В таких моделях в качестве диэлектрика выступает пластиковая пленка: поликарбонат, полипропилен или полиэстер.

Обкладки конденсатора напыляют или выполняют в виде фольги. Новым материалом служит полифениленсульфид.

Параметры пленочных конденсаторов

• Применяются для резонансных цепей.
• Наименьший ток утечки.
• Малая емкость.
• Высокая прочность.
• Выдерживают большой ток.
• Устойчивы к электрическому пробою (выдерживают большое напряжение).
• Наибольшая эксплуатационная температура до 125 градусов.

Полимерные

Эти модели имеют отличие от электролитических емкостей наличием полимерного материала, вместо оксидной пленки между обкладками. Они не подвергаются утечке заряда и раздуванию.

Параметры полимера обеспечивают значительный импульсный ток, постоянный температурный коэффициент, малое сопротивление. Полимерные модели способны заменить электролитические модели в фильтрах импульсных источников и других устройствах.

Электролитические

От бумажных моделей электролитические конденсаторы отличаются материалом диэлектрика, которым является оксид металла, созданный электрохимическим методом на плюсовой обкладке.

Вторая пластина выполнена из сухого или жидкого электролита. Электроды обычно выполнены из тантала или алюминия. Все электролитические емкости считаются поляризованными, и способны нормально работать только на постоянном напряжении при определенной полярности.

Если не соблюдать полярность, то может произойти необратимый химический процесс внутри емкости, которая приведет к выходу его из строя, или даже взрыву, так как будет выделяться газ.

К электролитическим можно отнести суперконденсаторы, которые называют ионисторами. Они обладают очень большой емкостью, достигающей тысячи Фарад.

Танталовые электролитические

Устройство танталовых электролитов имеет особенность в электроде из тантала. Диэлектрик состоит из пентаоксида тантала.

Параметры

• Незначительный ток утечки, в отличие от алюминиевых видов.
• Малые размеры.
• Невосприимчивость к внешним воздействиям.
• Малое активное сопротивление.
• Высокая чувствительность при ошибочном подключении полюсов.

Алюминиевые электролитические

Положительным выводом является электрод из алюминия. В качестве диэлектрика использован триоксид алюминия. Они применяются в импульсных блоках и являются выходным фильтром.

Параметры

• Большая емкость.
• Корректная работа только на низких частотах.
• Повышенное соотношение емкости и размера: конденсаторы других видов при одной емкости имели бы большие размеры.
• Большая утечка тока.
• Низкая индуктивность.

Бумажные

Диэлектриком между фольгированными пластинами служит особая конденсаторная бумага. В электронных устройствах бумажные виды конденсаторов обычно работают в цепях высокой и низкой частоты.

Металлобумажные конденсаторы обладают герметичностью, высокой удельной емкостью, качественной электрической изоляцией. В их конструкции применяется вакуумное металлическое напыление на бумажный диэлектрик, вместо фольги.

Бумажные конденсаторы не обладают высокой механической прочностью. В связи с этим его внутренности располагают в металлическом корпусе, который защищает его устройство.

Классификация конденсаторов

КЛАССИФИКАЦИЯ И СИСТЕМА УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
КОНДЕНСАТОРОВ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ Конденсатор — это элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком и предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора есть отношение заряда конденсатора к разности потенциалов, которую заряд сообщает конденсатору.

Где С — емкость, Ф; q — заряд, Кл; и u - разность потенциалов на обкладках конденсатора, В.
За единицу емкости в международной системе СИ принимают емкость такого конденсатора, у которого потенциал возрастает на один вольт при сообщении ему заряда один кулон (Кл). Эту единицу называют фарадой (Ф). Для практических целей она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы емкости: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ) и пикофараду (пФ)

1Ф = 10 6 , мкФ = 10 9 , нФ = 10 12 пФ.

В качестве диэлектрика в конденсаторах используются органические и неорганические материалы, в том числе оксидные пленки некоторых металлов. Значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых материалов, используемых в конденсаторах, приведены в табл.

При приложении к конденсатору постоянного напряжения происходит его заряд; при этом затрачивается определенная работа, выражаемая в джоулях (Дж). Она равна запасенной потенциальной энергии W = CU 2 /2
Для сравнения конденсаторов используют удельные характеристики, представляющие собой отношение основных характеристик конденсатора к его объему V или массе m .

Таблица 1. Относительные диэлектрические проницаемости некоторых
материалов

Материал	E r	Материал	E r
Воздух	1 ,0006	Конденсаторная бумага	3,5 — 6,5
Кварц	2,8	Триацетат и ацетобутират	3,5 — 4
Стекло	4 - 16	Поликарбонат	2,8 - 3
Слюда	6 - 8	Полиэтилентерефталат (лавсан)	3,2 —3,4
Стеклоэмаль	10 - 20	Полистирол	25
Стеклокерамика	15 -450	Полипропилен	2,2 - 2,3
Керамика	12 - 230	Политетрафторэтилен (фторопласт)	2 - 2,1
Сегнетокерамика	900 - 80000	Оксидные плёнки	10 - 46

КЛАССИФИКАЦИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

В зависимости от назначения конденсаторы разделяются на две большие группы: общего и специального назначения.

Группа общего назначения включает в себя широко применяемые конденсаторы, используемые практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ней относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования.
Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.

По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные. Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

По характеру изменения емкости: - постоянные; переменные; подстроечные.
По способу защиты: - незащищенные; защищенные; неизолированные; изолированные; уплотненные; герметизированные.
По назначению: - общего назначения; специального.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их применяют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях автоматики и т. п. Емкость подстроенных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравни­вания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодичес­кой подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначи­тельное изменение емкости и т. п.

В зависимости от способа монтажа, конденсаторы могут выполняться для печатного и для навесного монтажа, а также для использования в составе микромодулей и микросхем или для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в ви­де проходных шпилек, опорных винтов и т. п. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ конденсаторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности. У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выво­дом.

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика представлена в таблице:

C газообразным диэлектриком	Вакуумные
	Газонаполненные
	С воздушным диэлектриком
C оксидным диэлектриком	Помехоподавляющие
	Пусковые
	Импульсные
	Высокочастотные
	Неполярные
	Общего назначения
C неорганическим диэлектриком	Низковольтные, типов; 1, 2, 3
	Высоковольтные, типов; 1, 2
	Помехоподавляющие
	Нелинейные
C органическим диэлектриком	Низковольтные низкочастотные
	Низковольтные высокочастотные
	Высоковольтные постоянного напряжения
	Высоковольтные импульсные
	Дозиметрические
	Помехоподавляющие

По характеру защиты от внешних воздействующих факторов конденсаторы выполняются:
незащищенными, защищенными, неизолированными, изолированными, уплотненными и герметизированными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы и т. п.) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружаю­щей среды с его внутренним пространством. Герметизация осуществляется с помощью керамических и металлическихкорпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика все конденсаторы можно разделить на группы: с органическим, неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком, который является также неорганическим, но в силу особой специфики характеристик выделен в отдельную группу.

Конденсаторы с органическим диэлектриком

Эти конденсаторы изготовляют обычно намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фоль­говыми электродами.

Деление конденсаторов с органической изоляцией на низковольтные (до 1600 В) и высоковольтные (свыше 1600 В) носит чисто условный характер и не для всех типов строго соблюдается. Напри­мер, для бумажных конденсаторов границей деления является на­пряжение 1000 В.

По назначению и используемым диэлектрическим материалам низковольтные конденсаторы можно разделить на низкочастотные и высокочастотные.

С низкочастотным пленочным относятся конденсаторы на осно­ве полярных и слабополярных органических пленок (бумажные, металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лакопленочные, поликарбонатные и полипропиленовые), тангенс угла диэлектрических потерь которых имеет резко выраженную зависимость от частоты. Они способны работать на частотах до 10 4 —10 5 Гц при существенном снижении амплитуды переменной составляющей на­пряжения с увеличением частоты.

К высокочастотным пленочным относятся конденсаторы на осно­ве неполярных органических пленок (полистирольные и фторопластовые), имеющих малое значение тангенса угла диэлектрических потерь, не зависящее от частоты. Они допускают работу на частотах до 10 5 —10 7 Гц. Верхний предел по частоте зависит от конструкции обкладок и контактного узла и от емкости. К этой группе относят и некоторые типы конденсаторов на основе слабополярной полипропи­леновой пленки.

Высоковольтные конденсаторы можно разделить на высоковольтные постоянного напряжения и высоковольтные импульсные.

В качестве диэлектрика высоковольтных конденсаторов постоянного напряжения используют: бумагу, полистирол, политетрафторэтилен (фторопласт), полиэтилентерефталат (лавсан) и сочетание бумаги и синтетических пленок (комбинированные).

Высоковольтные импульсные конденсаторы в большинстве случаев делают на основе бумажного и комбинированного диэлектриков.

Основное требование, предъявляемое к высоковольтным конденсаторам, — высокая электрическая прочность. Поэтому часто прибегают к использованию комбинированного диэлектрика, состоящего, например, из слоев бумаги и пленки, слоев различных органических пленок и слоя жидкого диэлектрика (пропитанная конденсаторная бумага). Комбинированные конденсаторы обладают повышенной по сравнению с бумажными конденсаторами электрической прочностью, надежностью и имеют более высокое сопротивление изоляции.

Высоковольтные импульсные конденсаторы наряду с высокой электрической прочностью и сравнительно большими емкостями должны допускать быстрые разряды, т. е. пропускать большие токи. Следовательно, их собственная индуктивность должна быть малой, чтобы не искажать формы импульсов. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют конденсаторы бумажные, металлобумажные и комбинированные.

Дозиметрические конденсаторы работают в цепях с низким уровнем токовых нагрузок. Поэтому они должны обладать очень малым саморазрядом, большим сопротивлением изоляции, а следовательно, и большой постоянной времени. Лучше всего для этой цели подходят фторопластовые конденсаторы.

Помехоподавляющие конденсаторы предназначены для ослабления электромагнитных помех в широком диапазоне частот. Они имеют малую собственную индуктивность, в результате чего повышается резонансная частота и полоса подавляемых частот. Кроме того, для повышения безопасности обслуживающего персонала, помехоподавляющие конденсаторы должны иметь высокую электрическую прочность изоляции. Помехоподавляющие конденсаторы делают бумаж­ные, комбинированные и пленочные (в основном лавсановые).

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком можно разделить на три группы: низковольтные, высоковольтные и Помехоподавляющие. В качестве диэлектрика в них используется керамика, стекло, стеклоэмаль, стеклокерамика и слюда. Обкладки выполняются в виде тонкого слоя металла, нанесенного на диэлектрик путем непосредственном его металлизации, или в виде тонкой фольги.

Группа низковольтных конденсаторов включает в себя низкочастотные и высокочастотные конденсаторы.

По назначению они подразделяются на три типа:

тип 1 — конденсаторы, предназначенные для использования в резонансных контурах или других цепях, где малые потерн и высокая стабильность емкости имеют существенное значение;

тип 2— конденсаторы, предназначенные для использования в цепях фильтров, блокировки и развязки или других цепях, где малые потери и высокая стабильность емкости не имеют существенно­го значения;

тип 3 —керамические конденсаторы с барьерным слоем, предназначенные для работы в тех же цепях, что и конденсаторы типа 2, но имеющие несколько меньшее значение сопротивления изоляции и большее значение тангенса угла диэлектрических потерь, что ограничивает область применения низкими частотами.

Обычно конденсаторы типа 1 считаются высокочастотными, а типов 2 и 3 — низкочастотными. Определенной границы по частоте между конденсаторами типов 1 и 2 не существует. Высокочастотные конденсаторы работают в цепях с частотой до сотен мегагерц, а не­которые типы используют в гигагерцевом диапазоне.

Слюдяные и стеклоэмалевые (стеклянные) конденсаторы относятся к конденсаторам типа 1, стеклокерамические могут быть как типа 1, так и типа 2, керамические — трех типов.

Высоковольтные конденсаторы большой и малой реактивной мощности делаются в основном с диэлектриком из керамики и слюды. По назначению они могут быть типов 1 и 2 и так же, как низковольтные конденсаторы, они разделяются на высокочастотные и низкочастотные.

Основным параметром для высоковольтных низкочастотных конденсаторов является удельная энергия, поэтому керамику для них подбирают с большой диэлектрической проницаемостью. Для высокочастотных конденсаторов основным параметром является допустимая реактивная мощность. Она характеризует нагрузочную способность конденсатора при наличии больших напряжений высокой частоты. Для увеличения реактивной мощности, выбирают керамику с малыми потерями, а конструкцию и выводы конденсаторов рассчитывают на возможность прохождения больших токов.

Высоковольтные слюдяные конденсаторы делают фольговыми, так как они предназначены для работы при повышенных токовых нагрузках.

Помехоподавляющие конденсаторы с неорганическим керамическим диэлектриком разделяются на опорные и проходные. Их основное назначение — подавление индустриальных и высокочастотных помех, создаваемых промышленными и бытовыми приборами, выпрямительными устройствами и др., а также помех атмосферных и помех, излучаемых различными радиоэлектронными устройствами, т. е. по существу они являются фильтрами нижних частот. К этой группе, исходя из функционального назначения и конструктивного исполнения, условно можно отнести керамические фильтры.

Опорные конденсаторы — это конденсаторы, одним из выводов которых является опорная металлическая пластина с резьбовым креплением.

Проходные конденсаторы делают коаксиальными — один из выводов которых представляет собой токонесущий стержень, по которому протекает полный ток внешней цепи, и некоаксиальными — через выводы которых протекает полный ток внешней цепи.

Проходные керамические конденсаторы имеют конструкцию трубчатого или дискового типа в виде многослойных монолитных шайб.

Если в конденсаторах с целью повышения резонансной частоты принимаются меры к уменьшению собственной индуктивности, то в фильтрах, наоборот, к емкости добавляют внешнюю индуктивность (ферритовый сердечник) либо используют индуктивность выводов. При этом в зависимости от соединения емкости и индуктивности возможны следующие схемы включения: Г-образные, Т-образные и П-образные.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком
(старое название — электролитические)

Они разделяются на конден­саторы: общего назначения, неполярные, высокочастотные, импульсные, пусковые и помехолодавляющие. В качестве диэлектрика в них, используется оксидный, образуемый электрохимическим путем на аноде — металлической обкладке из некоторых металлов.

В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые. Второй обкладкой конденсатора — катодом служит электролит, пропитывающий бумажную или тканевую прокладку в оксидно-электролитических (жидкостных) алюминиевых и танталовых конденсаторах, жидкий или гелеобразный электролит в танталовых объемно-пористых конденсаторах и полупроводник (двуокись марганца) в оксидно-полупроводниковых конденсаторах.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком — низковольтные, с относительно большими потерями, но в отличие от других типов низковольтных конденсаторов имеют несравнимо большие заряды и большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад). Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых устройств на низких частотах и т. п.

Конденсаторы группы общего назначения имеют униполярную (одностороннюю) проводимость, вследствие чего их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде. Тем не менее, это наиболее распространенные оксидные конденсаторы. Они могут быть жидкостными, объемно-пористыми и оксидно-полупроводниковыми.

Неполярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также допускать смену полярности в процессе эксплуатации.

Неполярные конденсаторы делают оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые и оксидно-полупроводниковые танталовые.

Высокочастотные конденсаторы (алюминиевые жидкостные и танталовые оксидно-полупроводниковые) широко применяются в источниках вторичного электропитания, в качестве накопительных и фильтрующих элементов в цепях развязок и переходных цепях полупроводниковых устройств в диапазоне частот пульсирующего тока от десятков герц до сотен килогерц. Отсюда следует, что понятие «высокочастотные» для оксидных конденсаторов относительное. По частотным характеристикам их нельзя сравнивать с конденсаторами на неорганической основе.

Для расширения возможностей использования оксидных конденсаторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление. Это оказалось возможным при появлений совершенно новых конструктивных решений — четырехвыводных конструкций и плоской конструкции типа «книга», позволяющих их эксплуатацию на значительно более высоких частотах.

Импульсные конденсаторы используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, например в устройствах фотовспышек и др. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяют оксидно-электролитические алюминиевые конденсаторы с напряжением до 500 В.

Пусковые конденсаторы используются в асинхронных двигателях, в которых емкость включается только на момент пуска двигателя. При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Все это способствует повышению пускового момента, улучшает характеристики двигателя.

В связи с тем что пусковые конденсаторы включаются в сеть переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети. На практике используются пусковые конденсаторы емко­стью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом.

В группу оксидных помехоподавляющих конденсаторов входят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы. Они так же, как и проходные конденсаторы других типов, выполняют роль фильтра нижних частот, но в отличие от них имеют гораздо большие значения емкостей, что дает возможность сдвигать частотную характеристику в область более низких частот.

Конденсаторы с газообразным диэлектриком. По выполняемой функции и характеру изменения емкости эти конденсаторы разделяются на постоянные и переменные. В качестве диэлектрика в них используется воздух, сжатый газ (азот, фреон, элегаз), вакуум. Особенностью газообразных диэлектриков являются малое значение тангенса угла диэлектрических потерь (до 10 5) и высокая стабильность электрических параметров. Поэтому основной областью их применения является высоковольтная и высокочастотная аппаратура.

В радиоэлектронной аппаратуре из конденсаторов с газообраз­ным диэлектриком наибольшее распространение получили вакуумные . По сравнению с воздушными они имеют значительно большие удельные емкости, меньшие потери в широком диапазоне частот, более высокую электрическую прочность и стабильность параметров при изменении окружающей среды. По сравнению с газонаполненными, требующими периодической подкачки газа из-за его утечки, вакуумные конденсаторы имеют более простую и легкую конструкцию, меньшие потери и лучшую температурную стабильность; они более устойчивы к вибрации, допускают более высокое значение реактивной мощности.

Вакуумные конденсаторы переменной емкости обладают малым значением момента вращения, а масса и габариты их значительно ниже по сравнению с воздушными конденсаторами. Коэффициент перекрытия по емкости вакуумных переменных конденсаторов мо­жет достигать 100 и. более.

Вакуумные конденсаторы применяются в передающих устройствах ДВ, СВ- и KB диапазонов на частотах до 30—80 МГц в каче­стве контурных, блокировочных, фильтровых и разделительных конденсаторов, используются также в качестве накопителей в импульс­ных искусственных линиях формирования и различного рода мощных высоковольтных высокочастотных установка.