انواع خازن توانایی ذخیره انرژی و آزادسازی آن در مواقع ضروری را دارد. این ویژگی خاص، خازنها را به اجزای کلیدی در بسیاری از مدارهای الکترونیکی تبدیل کرده است. از فیلتر کردن سیگنالها تا تنظیم ولتاژ و ذخیره انرژی، کاربردهای خازنها در تجهیزات مختلف بسیار متنوع است. در این مقاله، به بررسی اینکه خازن چیست، انواع و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت تا بتوانید از این قطعات بهطور مؤثر در پروژههای الکترونیکی خود بهرهبرداری کنید.
خازن چیست؟
قبل از آن که به موضوع انواع خازنها بپردازیم، لازم است تا با خود خازن آشنا شوید. اینکه خازن چیست و انواع خازن الکترونیکی و اینکه چه ساختاری دارند! ؟ همانطور که اشاره شد، خازن قطعهای است که انرژی الکتریکی را در خود ذخیره میکند. این قطعه از دو صفحه فلزی که به صورت موازی در کنار هم قرار گرفتهاند، تشکیل است.
علاوه بر این دو صفحه، صفحه دیگری به نام دیالکتریک وجود دارد که در بین این دو صفحه قرار میگیرد (دیالکتریک یک صفحه عایق است). حال اگر باتری در بین این دو صفحه قرار گیرد، انرژی آن درون این صفحات ذخیره میشود و همانند باتری عمل میکند. با این تفاوت که خازنها قادر به نگهداری انرژی برای مدت طولانی نیستند و الکترونهای آن بعد از مدتی از بین خواهند رفت. بنابراین تنها ظرفیت مشخصی از انرژی را درون خود ذخیره میکنند.
برای آشنایی با روش تشخیص سالم بودن خازن مقاله نحوه تست خازن بخوانید.
هر خازن بسته به نوع آن مقدار مشخصی از انرژی را درون خود ذخیره میکند. عواملی که بر ظرفیت خازنها تأثیرگذار هستند، شامل: مساحت هر صفحه، ضخامت و جنس آنها است. انواع خازن همچنین بر اساس نوع ماده دیالکتریکی که در آنها به کار میرود، دارای خصوصیات و ویژگیهای متفاوتی هستند. معمولاً نیز بر اساس نوع دیالکتریک به کار رفته در ساختار آنها نامگذاری میشوند (الکترولیت، سرامیک، میکا، آلومینیوم و ...).
انواع خازن چیست؟
مهمترین کاربرد خازن در مدارهای الکترونیکی، جلوگیری از جریان مستقیم و در عین حال عبور یک جریان متناوب است. به عنوان مثال: خازنها در شبکههای فیلتر آنالوگ باعث صاف شدن خروجی منابع تغذیه میشوند و در مدارهای تشدیدکننده رادیوها را با فرکانسهای خاص تنظیم میکنند. برای درک بهتر این کاربردها، میتوانید تصویر انواع خازن را مشاهده کنید که انواع مختلف آن را نشان میدهد. همچنین، درک عملکرد هر نوع خازن با دیدن تصویر انواع خازن میتواند به شما کمک کند.
همچنین باعث تثبیت جریان برق و ولتاژ در سیستمهای انتقال قدرت الکتریکی میشوند. خازنها به طور کلی در دو گروه ثابت و متغیر قرار میگیرند. خازنهای ثابت دارای ظرفیت ثابت و غیرقابل تغییری هستند. در حالی که ظرفیت خازنهای متغیر قابل تغییر است. در ادامه شما را با انواع خازن و کاربردهای آن آشنا خواهیم کرد.
ترمینال شاخه ای به عنوان یکی از اجزای اصلی در مدارهای الکترونیکی، ارتباط مستقیمی با انواع خازنها دارد. این ترمینالها برای اتصال خازنها به مدارها به کار میروند. برای آشنایی با انواع خازنها و کاربردهای آنها، مقاله را بخوانید.
خازن های ثابت
همانطور که از نامشان پیداست، دارای ظرفیت ذخیره انرژی ثابتی هستند و بر اساس نوع ماده دیالکتریک به کار رفته در ساختارشان نامگذاری میشوند. از این نوع خازنها میتوان به خازنهای الکترولیتی، سرامیکی، پلیاستر و تانتالیوم اشاره کرد که در ادامه با آنها آشنا میشوید.
اگر به دنبال اطلاعات بیشتر در مورد اینکه شار مغناطیسی چیست و چگونگی محاسبه آن در مدارهای خازنی هستید، مقاله مورد نظر را مطالعه کنید.
خازن الکترولیتی
خازنهای الکترولیتی معمولاً استوانهای شکل هستند و حجم کمی دارند. اما برخلاف حجم کم آنها، ظرفیت بالایی در ذخیره انرژی دارند. بر روی بدنه این نوع خازنها حداکثر ولتاژ قابل تحمل دیالکتریک درج شده و دارای دو پایه مثبت و منفی هستند.
قطب منفی خازن الکترولیتی با نوار سفید رنگ مشخص شده است. از این نوع خازن به منظور صاف کردن، حذف نویزهایی با فرکانس پایین و حذف ریپل ولتاژ در بخش تغذیه مدارها استفاده میشود.
خازن سرامیکی
دیالکتریک به کار رفته در ساختار این نوع خازن از جنس سرامیک است. بالا بودن ثابت دیالکتریک سرامیک باعث شده تا امکان ساخت خازنهایی با ظرفیت بسیار بالا و در اندازههای کوچک فراهم شود. از این رو خازنهای سرامیکی را خازنهای عدسی نیز میگویند. زیرا اندازه آنها در حد یک عدس کوچک است.
با این حال ولتاژ کاری بسیار بالایی دارند. اما برخلاف خازنهای الکترولیتی دارای قطب مثبت و منفی نیستند و ظرفیت آنها به دمای محیط بستگی دارد. این وابستگی به دمای محیط را میتوان بزرگترین عیب این نوع خازن معرفی کرد.
از کاربرد مهم خازن سرامیکی میتوان به حذف نویز موجود در تغذیه مدارها اشاره کرد. از طرفی با توجه به حساس بودن بیش از حد مدارات دیجیتالی به نوسانات ولتاژ تغذیه، این نوع خازن به منظور بهبود تغذیه در نزدیکترین نقطه به آیسی قرار میگیرد.
پیشنهاد می شود درباره کاربرد مولتی متر بخوانید.
خازن پلیاستر
خازنهای پلیاستری به دلیل دارا بودن مشخصات خوب در مدارات، کاربرد بسیار زیادی دارند. در این نوع قطعات از ورقههای نازک پلاستیک به عنوان دیالکتریک استفاده شده که همراه با ورقههای نازک آلومینیومی درون یک قاب از جنس پلاستیک قرار داده میشوند.
خازنهای پلیاستری حساسیت زیادی نسبت به تغییرات دما ندارند. به همنی دلیل از آنها در مواردی که نیاز به خازنی با ظرفیت ثابت نسبت به حرارت است، استفاده میشود. نام این نوع خازن نیز به دلیل یکی از مواد دیالکتریکی است که در آن به کار رفته، این ماده پلیاستایرن نام دارد. این نوع قطعات نیز همانند نوع سرامیکی فاقد قطب مثبت و منفی است.
پیشنهاد می شود مقاله دیگر ما درباره فیدر برق چیست را بخوانید.
خازن تانتالیوم
خازن تانتالیوم نوعی خازن الکترولیتی است که در آن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده شده است. تانتالیوم ثابت دیالکتریک بسیار بالاتری نسبت به آلومینیوم دارد. همین موضوع باعث شده تا این نوع خازن نسبت به نوع آلومینیومی آن در یک حجم مساوی، ظرفیت بسیار بالاتری داشته باشد. همچنین قیمت آن نسبت به دیگر خازنها بیشتر است.
این نوع خازن در دو مدل تولید و عرضه میشود. در نوع DIP قطب مثبت خازن در کنار پایه آن نوشته شده و در مدل SMD با یک خط علامتگذاری شده است. ظرفیت بالای خازنهای تانتالیوم باعث شده تا بتوان آنها در ابعاد کوچکتر تولید کرد.
همچنین جریان نشتی بسیار کم و طول عمر بیشتری نیز نسبت به دیگر انواع خازن دارد. با این حال توانایی تحمل در مقابل جریانها شارژ و دشارژ در انها کم و ظرفیت محدودی معمولاً تا 330 میکروفاراد دارند.
اگر میخواهید در مورد دیود اطلاعات کسب کنید پیشنهاد می شود مقاله دیگر ما درباره دیود چیست را بخوانید.
خازن متغیر
خازنهای متغیر میزان ظرفیتشان از نظر مکانیکی و الکتریکی قابل تغییر است و معمولاً در مدارات مخابراتی مورد استفاده قرار میگیرند. از این رو ظرفیت مشخصی ندارند. ولی میتوانند محدودهای از مقادیر را فراهم کنند. در واقع ظرفیت خازنهای متغیر نسبت مستقیمی با سطح مشترک دو صفحه خازن با هم دارد. این خازنها با توجه به نحوه تغییر ظرفیتشان در دو نوع تولید میشوند.
ترمینال ترانس به عنوان نقطه اتصال مهم در مدارهای الکتریکی، در ترکیب با انواع خازنها به کار میرود تا عملکرد بهینه مدارها تضمین شود. برای آشنایی بیشتر با نحوه عملکرد انواع خازن و ارتباط آنها با ترمینال ترانس، مقاله را بخوانید.
نوع اول که تغییر ظرفیت با استفاده از دسته متحرک تغییر میکند و به آنواریابل گفته میشود. نوع دوم نیز تریمر نام دارند که تغییر ظرفیت آن از طریق پیچگوشتی انجام میشود. واریابلها ظرفیتشان در بازه 10 تا 400 پیکو فاراد و تریمرها در بازه 5 تا 30 پیکو فاراد تغییر میکند. از کاربرد این نوع خازنها نیز میتوان به تنظیم مدارهای LC برای گیرنده رادیو و تطابق امپدانس در آنتنها اشاره کرد. پیشنهاد می شود در مقاله ای دیگر درباره تست دیود در مدار بخوانید.
سخن آخر
در این مطلب درمورد اینکه انواع خازن چیست صحبت کردیم. خازنها اجزای حیاتی در بسیاری از مدارهای الکترونیکی هستند که با ذخیره انرژی و تنظیم ولتاژ، عملکرد مدارها را بهبود میبخشند. با آگاهی از انواع مختلف خازن و کاربردهای آنها، میتوانید انتخابهای بهتری برای پروژههای خود داشته باشید. امیدواریم این مقاله به شما کمک کرده باشد تا اطلاعات مفیدی در مورد خازنها به دست آورید و از آنها در طراحی مدارهای الکترونیکی خود بهرهبرداری کنید.
سوالات متداول
1. خازن چیست؟
خازن قطعهای است که انرژی الکتریکی را در خود ذخیره میکند. این قطعه از دو صفحه فلزی که به صورت موازی در کنار هم قرار گرفتهاند، تشکیل است.
2. انواع خازن و کاربرد آن ها را نام ببرید؟
1. خازن های ثابت: دارای ظرفیت ذخیره انرژی ثابتی هستند و باعث تثبیت جریان برق و ولتاژ در سیستمهای انتقال قدرت الکتریکی میشوند 2. خازن متغیر: خازنهای متغیر میزان ظرفیتشان از نظر مکانیکی و الکتریکی قابل تغییر است و معمولاً در مدارات مخابراتی مورد استفاده قرار میگیرند.
