انواع خازن سرامیکی چیست؟ + کاربردها و جایگزین آن

منظور از خازن سرامیکی چیست؟

خازن‌های سرامیکی دسته‌ای از خازن‌ها هستند که از مواد سرامیکی دی‌الکتریک ساخته و برای آزادسازی و ذخیره کارآمد انرژی الکتریکی طراحی شده‌اند. این ویژگی باعث شده تا خازن سرامیکی برای مهندسان و طراحانی که به دنبال عملکرد بهینه در مدارهای خود هستند، انتخاب مناسبی باشد. دی‌الکتریک نوعی ماده عایق است که بین دو صفحه رسانا قرار گرفته و باعث افزایش ظرفیت خازن می‌شود. در مباحث مرتبط با تجهیزات الکترونیکی، دانستن اینکه بانک خازنی چیست نیز می‌تواند درک عمیق‌تری از عملکرد خازن‌ها فراهم کند. خازن سرامیکی از یک لایه دی‌الکتریک که همان سرامیک است و دو صفحه فلزی تشکیل شده و حتی به شکل چند لایه هم قابل دسترس است.

خازن‌های سرامیکی به دلیل ویژگی‌های فراوان در کاربردهای گوناگونی نظیر نوسان سازها، فیلترها و مدارات تقویت کننده قابل استفاده هستند. دیگر ویژگی خازن‌های سرامیکی عبارت است از:

• به دلیل حجم کوچک و وزن کم بهترین گزینه برای طراحی مدارات الکترونیکی هستند.
• با داشتن خاصیت پایداری دما، تغییرات کوچک دما بر روی ظرفیت خازن سرامیکی اثری ندارد.
• چون بهترین عایق الکتریکی هستند، از نشتی جریان جلوگیری می‌کنند.
• به دلیل سرعت بالا، خازن سرامیکی قادر است بارها را به سرعت شارژ و دشارژ کند.
• در مقایسه با خازن‌های الکترونیکی، خازن سرامیکی طول عمر بیشتری داشته و کمتر نیاز به تعریض پیدا می‌کند.

انواع خازن سرامیکی

خازن‌های سرامیکی در انواع مختلفی ساخته می‌شوند که شامل موارد زیر است:

• خازن سرامیکی کلاس یک؛ خازن سرامیکی کلاس 1 خاصیت نوسان کم و دی‌الکتریک پایدار داشته و به خازن‌های NP0، P100، N75 و N33 تقسیم‌بندی می‌شود.
• خازن سرامیکی کلاس دو؛ خازن سرامیکی کلاس 2 دارای ظرفیت بالاتری است و به خازن‌های X5R، X7R، Z5U و Y5V تقسیم‌بندی می‌شوند. البته خازن‌های کلاس دو ممکن است در ولتاژ، دما و زمان با نوسان مواجه شوند.
• خازن سرامیکی مولتی لایر یا MLCC؛ این نوع خازن سرامیکی که از چند لایه از مواد دی‌الکتریک سرامیکی ساخته شده، می‌تواند در ابعاد کوچک، ظرفیت بالایی را به شما ارائه دهد.
• خازن سرامیکی دیسکی؛ خازن‌های سرامیکی دیسکی شبیه به دیسک هستند و در دو کلاس 1 و 2 تولید می‌شوند. ابعاد خاص آنها باعث شده که در حال حاضر کاربرد کمتری داشته باشند.
• خازن سرامیکی جبران‌ساز؛ این نوع خازن سرامیکی به صورتی طراحی شده که حداقل تغییرات خازنی را با نوسانات دما داشته باشد. برای کاربرد در مدارهای دقیق و سنسورهایی که پایداری دما در آنها امری حیاتی است، از خازن‌های جبران‌ساز استفاده می‌شود. در همین راستا، آشنایی با مفاهیمی مانند تریستور چیست نیز می‌تواند درک بهتری از عملکرد قطعات نیمه‌هادی در چنین مدارهایی ایجاد کند.
• خازن سرامیکی ولتاژ بالا؛ این نوع خازن سرامیکی با استفاده از مواد دی‌الکتریک تخصصی تولید شده و می‌تواند بدون خرابی ولتاژهای بالا را تحمل کند. از خازن‌های سرامیکی ولتاژ بالا در تجهیزات صنعتی، مدارهای منبع تغذیه و کاربردهای RF استفاده می‌شود.

کاربرد خازن سرامیکی چیست؟

به دلیل اینکه خازن‌های سرامیکی ویژگی‌های منحصربه‌فرد و عملکرد بالا دارند، در طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی از اهمیت زیادی برخوردار هستند. به طور کلی کاربرد خازن سرامیکی عبارت است از:

• تنظیم فرکانس؛ خازن‌های سرامیکی در مدارهای نوسان‌ساز و RF برای تنظیم فرکانس به عنوان جزء اصلی عمل می‌کنند.
• فیلتر کردن سیگنال‌ها؛ خازن‌های سرامیکی برای فیلتر کردن سیگنال‌های ناخواسته و محافظت از سیگنال‌های اصلی در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• حفظ انرژی؛ خازن‌های سرامیکی برای ذخیره سازی و بازیابی انرژی در برخی از سیستم‌های ذخیره سازی انرژی به کار برده می‌شوند.
• تغذیه AC و DC؛ دیگر کاربرد خازن سرامیکی استفاده از آنها در منابع تغذیه به منظور کاهش نوسانات ولتاژ و صاف کردن ولتاژ است.
• حفاظت از مدار؛ خازن‌های سرامیکی در برخی از کاربردها به عنوان عناصر حفاظتی در برابر نوسانات ولتاژ و اضافه بار عمل می‌کنند.

نحوه خواندن خازن سرامیکی

آشنایی با مارک‌ها و علائمی که بر روی خازن‌های سرامیکی نوشته شده، برای خواندن ظرفیت آنها امری ضروری است، هر چند که احتمال دارد این موارد بر اساس شرکت تولیدکننده خازن، متفاوت باشد. معمولا از نمادهای خاص که از اعداد، ارقام و کاراکترهای الفبایی تشکیل شده و نشان‌دهنده مقدار و ویژگی‌های گوناگون خازن است، برای خواندن خازن سرامیکی استفاده می‌شود. چرا که این خازن‌ها به دلیل کوچک بودن، جایی برای چاپ ولتاژ و ظرفیت خازن سرامیکی ندارند. به صورت کلی مقادیر خازن‌های سرامیکی بر حسب پیکوفاراد یا PF است. در حوزه تجهیزات الکترونیکی و اتصالات صنعتی، آشنایی با مفاهیمی مانند ترمینال ریلی چیست نیز می‌تواند درک بهتری از نحوه اتصال و نظم‌دهی به اجزای مدار ایجاد کند.

مقادیر عددی: خواندن خازن سرامیکی در صورتی که دو مقدار عددی یا دو رقم و حرفی مثل 33P داشته باشد، به این صورت است که مقدار آن برابر 33 پیکو فاراد خواهد بود. اما اگر در وسط دو رقم یک حرف مثل 6R2 وجود داشته باشد، نحوه خواندن خازن سرامیکی به این صورت است که 6R2=6.2Pf خواهد بود و اگر حرف اول یا وسط به جای p، R یا μ حرف n باشد، نشان دهنده واحدهای اصلی ظرفیت خازن سرامیکی مثل زیر است:

5μ = 5 میکروفاراد
 3μ1 = 3.1 میکروفاراد
 P42 = 42 پیکوفاراد

در بیشتر خازن‌های سرامیکی سه مقدار عددی درج شده است. مثلاً 103، 104، 105 و... فرض کنید که مقدار چاپ شده روی خازن سرامیکی عدد 103 باشد، در این صورت:
 
103= 10 * 103 = 10000pf (پیکوفاراد)
102= 10 * 102= 1000pf (پیکوفاراد)
105 = 10 * 104 = 1000000 pf (پیکوفاراد) = 1μF (میکروفاراد)
 
عدد دیگری که ممکن است بر روی خازن سرامیکی ببینید، ولتاژ آن است که معمولاً یک عدد و بعد آن یک حرف V قرار دارد. مثلاً V50 به معنای 50 ولت است. بعضی خازن‌ها نیز که دارای مقدار تلرانس هستند، به صورت حروف انگلیسی نمایش داده می‌شود. مثلا K به معنای 10% تلرانس است.

آیا خازنی به عنوان جایگزین برای خازن سرامیکی وجود دارد؟

در سال 2018 میلادی شرکت تولیدکننده انواع خازن، اعلام کرد که تولید خازن سرامیکی نوع سرب متوقف شده است؛ چرا که در تصویر‌برداری از خازن‌های سرامیکی نوع سربی مشخص شده که این محصول قدیمی است و وسایلی مانند تلفن هوشمند، لپ‌تاپ، ماشین الکتریکی و شارژ تلفن بی‌سیم همه از خازن‌های نوع SMD استفاده می‌کنند. همچنین، خازن سرامیکی نوع سربی نیاز به برنامه‌های ویژه‌ای نظیر ولتاژ بالا، دستگاه اشعه ایکس، برنامه‌ای برای امکان‌سنجی بهتر و گواهی ایمنی دارد. در همین زمینه، آشنایی با مفاهیمی مانند ترایاک چیست نیز می‌تواند به درک بهتر روند تکامل قطعات الکترونیکی کمک کند.

اگرچه مارک خازن سرامیکی مثل PANASONIC، KEMET، AVX و TDK همه خط تولید خازن‌های نوع اصلی خود را متوقف کرده بودند، اما مشتری هنوز به دنبال خازن سرامیکی نوع سربی منسوخ شده و یک جایگزین خوب بود. تا اینکه خازن HVC به عنوان حرفه‌ای‌ترین جایگزین خازن سرامیکی نوع سربی تولید شد. این خازن دارای تجربه غنی برای جایگزینی خازن‌های سرامیکی ولتاژ بالا Murata است.

نکات مهم برای انتخاب و استفاده از انواع خازن سرامیکی

از آنجایی که در مدارات الکترونیک، کاربرد خازن سرامیکی اهمیت زیادی دارد، هنگام استفاده و انتخاب آن لازم است به نکاتی توجه کنید که عبارت است از:

• دما؛ خازن‌های سرامیکی در دماهای بالا دچار تغییر ظرفیت می‌شوند، بنابراین دمای کار آنها را در نظر داشته باشید و نمونه‌ای را انتخاب کنید که عملکرد مناسبی را در محدوده زمانی مورد نظر به شما ارائه دهد.
• ندازه و نوع؛ به دلیل کاربردهای گسترده خازن سرامیکی، تولید آنها در اندازه‌ها و انواع مختلف صورت می‌گیرد؛ بنابراین لازم است هنگام خرید، اندازه و نوع مناسب را انتخاب کنید تا با فضای موجود در مدار و کاربرد آن همخوانی داشته باشد.
• ظرفیت و ولتاژ؛ بر اساس نیاز مدار و با واحد فاراد، ظرفیت خازن سرامیکی را انتخاب نمایید. ولتاژ کاری خازن نیز باید از حداکثر ولتاژ مدار بیشتر باشد تا خازن سرامیکی آسیب نبیند.
• ESR؛ برای مدارهای با فرکانس بالا، خازن سرامیکی با ESR پایین و برای مدارهای با فرکانس پایین، خازن سرامیکی با ESR بالا را انتخاب کنید.

با توجه به مطالب بیان شده؛ یکی از خازن‌های موجود در دنیای الکترونیک، خازن‌های سرامیکی هستند که به عنوان دی‌الکتریک به کار برده می‌شوند و دارای ویژگی‌هایی مثل پایداری حرارتی، طول عمر بالا، پاسخ فرکانسی سریع، قیمت پایین و دسترسی آسان است. در صورتی که برای طراحی مدارهای خود به دنبال خرید خازن سرامیکی با کیفیت هستید، می‌توانید با خرید از محصولات مجموعه ما از مزایایی نظیر ضمانت اصالت کالا، پشتیبانی فنی، ارسال فوری و.... بهره‌مند شوید. همچنین، برای انتخاب انواع خازن سرامیکی نیز می‌توانید با کارشناسان بخش فروش ما در ارتباط باشید.