آموزشی: قطعه شناسی الکترونیک--خازن و انواع آن

[mj_blue]

بسیار عالی بود
شما به یک نکته اشاره کردید
(ازمطالب خسته کننده و غیرضروری صرف نظرمی کنیم )
لطفا اگه براتون مقدوره دیود ها و ترانزیستور و مقاومت ها را هم به این شیوه توضیح بدید
با تشکر

​

 

[xwhoogle]

[h=1]خازنها و کاربرد آنها[/h]خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند خازنها در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند.

​

ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:الف – صفحات هادیب – عایق بین هادیها (دی الکتریک)ساختمان خازن:هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولاً صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگ‌تر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است. انواع خازن:

​

الف- خازنهای ثابت • سرامیکی • خازنهای ورقه‌ای • خازنهای میکا • خازنهای الکترولیتی o آلومینیومی o تانتالیومب- خازنهای متغیر • واریابل • تریمر انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها 1. مسطح 2. کروی 3. استوانه‌ای انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها 1. خازن کاغذی 2. خازن الکترونیکی 3. خازن سرامیکی 4. خازن متغییرظرفیتظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. 1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می‌‌باشد. باید گفت که ظرفیت خازن یک کمیت فیزیکی است و به ساختمان خازن وابسته است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی نداردبنابراین استفاده از واحدهای کوچک‌تر نیز در خازنها مرسوم است. میکروفاراد µF، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچک‌تر فاراد هستند.µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1Fn means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µFp means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nFخازن مسطح:

​

خازن مسطح (خازن تخت) دو صفحه فلزی موازی که بین آنها عایقی به نام دی الکتریک قرار دارد، مانند (هوا ، شیشه). با اتصال صفحات خازن به یک مولد می‌توان خازن را باردار کرد. اختلاف پتانسیل بین دو سر صفحات خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر مولد خواهد بود. ظرفیت خازن (C) نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن گویند؛ که مقداری ثابت است.C = kε0 A/dC = ظرفیت خازن بر حسب فارادQ = بار ذخیره شده برحسب کولنV = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولتε0 = قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: 8.85 × 12-10 _ C2/N.m2k (بدون یکا) = ثابت دی الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن 1A = سطح خازن بر حسب m2d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب m
منبع: صبحدم ، رشد

 

[xwhoogle]

...............اینهم PDF های خوبی برای خازن و کاربرد آن...........http://www.chap.sch.ir/sites/default/files/books/91-92/67/080-098-C492-9.pdf

 

[xwhoogle]

اینهم نقل خوب و تخصصی در مورد اینکه خازن چیست و چکار آنجام میدهد

خازن ها انرژی الکتریکی را نگهداری می کنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تایمینگ استفاده می شوند . همچنین از خازن ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می شود . از خازن ها در مدارات بعنوان ***** هم استفاده می شود . زیرا خازن ها به راحتی سیگنالهای .......​

خازن ها انرژی الکتریکی را نگهداری می کنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تایمینگ استفاده می شوند . همچنین از خازن ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می شود . از خازن ها در مدارات بعنوان ***** هم استفاده می شود . زیرا خازن ها به راحتی سیگنالهای غیر مستقیم AC را عبور می دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم DC می شوند .ظرفیت :ظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانائی نگهداری انرژی الکتریکی است . ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است . واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می باشد . بنابراین استفاده از واحدهای کوچکتر نیز در خازنها مرسوم است . میکروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچکتر فاراد هستند .µ means 10[SUP]-6[/SUP] (millionth), so 1000000µF = 1Fn means 10[SUP]-9[/SUP] (thousand-millionth), so 1000nF = 1µFp means 10[SUP]-12[/SUP] (million-millionth), so 1000pF = 1nFانواع مختلفی از خازن ها وجود دارند که میتوان از دو نوع اصلی آنها ، با پلاریته ( قطب دار ) و بدون پلاریته ( بدون قطب ) نام برد .خازنهای قطب دار :الف - خازن های الکترولیتدر خازنهای الکترولیت قطب مثبت و منفی بر روی بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار می گیرند . دو نوع طراحی برای شکل این خازن ها وجود دارد . یکی شکل اَکسیل که در این نوع پایه های یکی در طرف راست و دیگری در طرف چپ قرار دارد و دیگری رادیال که در این نوع هر دو پایه خازن در یک طرف آن قرار دارد . در شکل نمونه ای از خازن اکسیل و رادیال نشان داده شده است .​

در خازن های الکترولیت ظرفیت آنها بصورت یک عدد بر روی بدنه شان نوشته شده است . همچنین ولتاژ تحمل خازن ها نیز بر روی بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب یک خازن باید این ولتاژ مد نظر قرار گیرد . این خازن ها آسیبی نمی بینند مگر اینکه با هویه داغ شوند .

ب - خازن های تانتالیوم
خازن های تانتالیم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهای الکترولیت معمولاً ولتاژ کمی دارند . این خازن ها معمولاً در سایز های کوچک و البته گران تهیه می شوند و بنابراین یک ظرفیت بالا را در سایزی کوچک را ارائه می دهند .
در خازنهای تانتالیوم جدید ، ولتاژ و ظرفیت بر روی بدنه آنها نوشته شده ولی در انواع قدیمی از یک نوار رنگی استفاده می شود که مثلا دو خط دارد ( برای دو رقم ) و یک نقطه رنگی برای تعداد صفرها وجود دارد که ظرفیت بر حست میکروفاراد را مشخص می کنند . برای دو رقم اول کدهای استاندارد رنگی استفاده می شود ولی برای تعداد صفرها و محل رنگی ، رنگ خاکستری به معنی × 0.01 و رنگ سفید به معنی × 0.1 است . نوار رنگی سوم نزدیک به انتها ، ولتاژ را مشخص می کند بطوری که اگر این خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشکی 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبی 20 ولت ، خاکستری 25 ولت و سفید 30 ولت را نشان می دهد .

برای مثال رنگهای آبی - خاکستری و نقطه سیاه به معنی 68 میکروفاراد است .
آبی - خاکستری و نقطه سفید به معنی 8/6 میکروفاراد است .


خازنهای بدون قطب :
خازن های بدون قطب معمولا خازنهای با ظرفیت کم هستند و میتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . این خازنها در برابر گرما تحمل بیشتری دارند و در ولتاژهای بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ... عرضه می شوند .

پیدا کردن ظرفیت این خازنها کمی مشکل است چون انواع زیادی از این نوع خازنها وجود دارد و سیستم های کد گذاری مختلفی برای آنها وجود دارد . در بسیاری از خازن ها با ظرفیت کم ، ظرفیت بر روی خازن نوشته شده ولی هیچ واحد یا مضربی برای آن چاپ نشده و برای دانستن واحد باید به دانش خودتان رجوع کنید . برای مثال بر 1/0 به معنی 0.1µF یا 100 نانوفاراد است . گاهی اوقات بر روی این خازنها چنین نوشته می شود ( 4n7 ) به معنی 7/4 نانوفاراد . در خازن های کوچک چنانچه نوشتن بر روی آنها مشکل باشد از شماره های کد دار بر روی خازن ها استفاده می شود . در این موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهید تا ظرفیت بر حسب پیکوفاراد بدست اید . بطور مثال اگر بر روی خازنی عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفیت برابر خواهد بود با 1000 پیکوفاراد یا 1 نانوفاراد .
​

​

کد رنگی خازن ها :​

در خازن های پلیستر برای سالهای زیادی از کدهای رنگی بر روی بدنه آنها استفاده می شد . در این کد ها سه رنگ اول ظرفیت را نشان می دهند و رنگ چهارم تولرانس ا نشان می دهد .برای مثال قهوه ای - مشکی - نارنجی به معنی 10000 پیکوفاراد یا 10 نانوفاراد است .خازن های پلیستر امروزه به وفور در مدارات الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرند . این خازنها در برابر حرارت زیاد معیوب می شوند و بنابراین هنگام لحیمکاری باید به این نکته توجه داشت . ​

کد رنگی خازنها رنگ شماره سیاه قهوه ای 1 قرمز 2 نارنجی 3 زرد 4 سبز 5 آبی 6 بنفش 7 خاکستری 8 سفید 9

​

خازن ها با هر ظرفیتی وجود ندارند . بطور مثال خازن های 22 میکروفاراد یا 47 میکروفاراد وجود دارند ولی خازن های 25 میکروفاراد یا 117 میکروفاراد وجود ندارند .دلیل اینکار چنین است :فرض کنیم بخواهیم خازن ها را با اختلاف ظرفیت ده تا ده تا بسازیم . مثلاً 10 و 20 و 30 و . . . به همین ترتیب . در ابتدا خوب بنظر می رسد ولی وقتی که به ظرفیت مثلاً 1000 برسیم چه رخ می دهد ؟مثلاً 1000 و 1010 و 1020 و . . . که در اینصورت اختلاف بین خازن 1000 میکروفاراد با 1010 میکروفاراد بسیار کم است و فرقی با هم ندارند پس این مسئله معقول بنظر نمی رسد .برای ساختن یک رنج محسوس از ارزش خازن ها ، میتوان برای اندازه ظرفیت از مضارب استاندارد 10 استفاده نمود . مثلاً 7/4 - 47 - 470 و . . . و یا 2/2 - 220 - 2200 و . . . خازن های متغیر :​

در مدارات تیونینگ رادیوئی از این خازن ها استفاده می شود و به همین دلیل به این خازنها گاهی خازن تیونینگ هم اطلاق می شود . ظرفیت این خازن ها خیلی کم و در حدود 100 تا 500 پیکوفاراد است و بدلیل ظرفیت پائین در مدارات تایمینگ مورد استفاده قرار نمی گیرند .در مدارات تایمینگ از خازن های ثابت استفاده می شود و اگر نیاز باشد دوره تناوب را تغییر دهیم ، این عمل بکمک مقاومت انجام می شود .​

​

خازن های تریمر :​

خازن های تریمر خازن های متغییر کوچک و با ظرفیت بسیار پائین هستند . ظرفیت این خازن ها از حدود 1 تا 100 پیکوفاراد ماست و بیشتر در تیونرهای مدارات با فرکانس بالا مورد استفاده قرار می گیرند .​
​

​

​

 

[xwhoogle]

انواع کاربری خازنها


خازن کوپلاژ خازن کوپلاژ خازنی است که اجازهٔ گذشتن سیگنال AC را از مداری به مدار دیگر می‌دهد ولی مانع عبور سیگنال DC می‌شود. در تقویت‌کننده‌های ترانزیستوری خازن‌های کوپلاژ به صورت سری بین منبع تغذیه، طبقه‌های مختلف تقویت‌کننده و بار جای می‌گیرند و مانع اعمال ولتاژ دی‌سی طبقهٔ پایین‌تر به بیس ترانسزیستور طبقهٔ بالاتر یا به بار می‌شوند. این خازن‌ها معمولا طوری در نظر گرفته می‌شوند که میزان افت ولتاژ در فرکانس سیگنال IC ناچیز باشد. [h=2]نحوهٔ عملکرد خازن کوپلاژ:[/h]مقاومت خازنی (راکتانس) با فرکانس رابطهٔ‌ مع*** دارد و به صورت زیر محاسبه می‌شود:

• C: ظرفیت خازن،
• f: فرکانس،
• Xc: راکتانس خازن

با توجه به این رابطه مقدار مقاومت خازنی در ولتاژ دی‌سی (f=0) بسیار زیاد است و خازن مانند مدار باز عمل می‌کند. اما با افزایش فرکانس راکتانس کاهش می‌یابد و خازن رفته‌رفته به حالت اتصال‌کوتاه نزدیک می‌شود.کاربرد خازن کوپلاژ:

در اغلب مدارات صوتی یا تقویت کننده های فرکانسی جهت جلوگیری از ورود dc به طبقات بعدی از خازن کوپلاژ استفاده میشود. همچنین از خازن کوپلاژ در سیستم مخابراتی PLC نیز استفاده میشود. به طوری که اتصال مستقیم وسیله کوپلاژ CD و سیستمPLC به خطوط فشار قوی عملی نیست معمولاً از یک خازن فشارقوی که خازن کوپلاژ است برای این منظور استفاده می­شود خازن کوپلاژ CC همراه با وسیله کوپلاژ CD باند فرکانسی قابل کاربرد سیستم مخابراتی PLC را تعیین می­نماید، محدوده فرکانسی مورد استفاده در سیستمهای PLC بین KHZ30 تا KHZ500 قرار داشته و ظرفیت خازن کوپلاژ حداقل فرکانس قابل استفاده را مشخص می­کند بعبارت دیگر با افزایش ظرفیت خازن کوپلاژ می­توان تبادل اطلاعات را در فرکانس­های پائین­تری انجام داد.مقدار TYPICAL خازن کوپلاژ در حدود چند nf است. در ولتاژهای انتقال 400 و 230 کیلوولت که به تعداد کانالهای بیشتر و پهنای باند بزرگترین نیاز است باید خازن کوپلاژ با مقدار ظرفیت بیشتری نسبت به ولتاژهای فوق توزیع 132 و 63 کیلوولت در نظر گرفت.

+ .....​

 

[xwhoogle]

انواع کاربری خازنها


​

خازن بای پس
​

خازن بای‌پس:

خازن کنارگذر،خازن بای‌پَس یا خازن د

 

[xwhoogle]

خازن صافی و فیل--تر

خازن ها انرژي الكتريكي را نگهداري مي كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تايمينگ استفاده مي شوند . همچنين از خازن ها براي صاف كردن سطح تغييرات ولتاژ مستقيم استفاده مي شود . از خازن ها در مدارات بعنوان فیل--تر هم استفاده مي شود . زيرا خازن ها به راحتي سيگنالهاي غير مستقيم AC را عبور مي دهند ولي مانع عبور سيگنالهاي مستقيم DC مي شوند .
[h=2]عملکرد خازن در *****[/h]

برای شروع نخست جملاتی را می گویم که بارها شنیده اید و بعد با آنها عملکرد خازن را در ***** ها بیان می کنم خازن دو صفحه دارد که در آنها الکترون را ذخیره می کند
خازن وسیله ای است برای ذخیره ی انرژی.
خازن در ولتاژac از خود مقاومت نشان می دهد ،اگر فرکانس ثابت باشد هر چه ظرفیت خازن بیشتر شود مقاومت آن کمتر می شود .اگر هم ظرفیت ثابت باشد و فرکانس بیشتر شود همچنین است . خازن در ولتاژ dc بعد از پر شدن مانند یک کلید عمل می کند (البته نه بطور کامل ،چرا که خازن خود دارای نشتی است و همیشه بعد از پر شدن از یک جریان برای ذخیره انژی به جای انرژ​

​

 

[xwhoogle]

عملکرد خازن های الکترولیت-شیمیایی یا صافی و تثبیت کننده های ولتاژ

دید کلی
این نوع خازن‌ها شامل مایع یا خمیری است که آن را الکترولیت می‌نامند. در این الکترولیت ، جوشن آلومینیومی جای داده شده ‌است که سطح نسبتا زیادی دارد. ترکیب ماده الکترولیت متفاوت است و هر کارخانه ترکیب مخصوص خود دارد که به‌صورت مایع یا خمیر داخل ظرف استوانه‌ای شکل آلومینیومی آب‌بندی شده قرار دارد.
​عملکردوقتی که فشاری بین الکترولیت و آلومینیوم گذاشته می‌شود (آلومینیوم به پتانسیل مثبت متصل می‌شود) ، جریانی که برقرار می‌شود، باعث تجزیه الکترولیت می‌گردد و پوششی از آلومین (اکسید آلومینیوم) به دور جوشن آلومینیومی بسته می‌شود و چون به این ترتیب آن را عایق می‌کند، باعث قطع شدن جریان می‌گردد. چون ضخامت این پوشش کم است (چند هزارم میلی‌متر) ، بخوبی فهمیده می‌شود که ظرفیت این خازن ها که آلومینیوم و الکترولیت دو جوشن آن را تشکیل می‌دهند تا چه اندازه زیاد است.خازنهای الکترولیت بر خلاف خازنهای معمولی"پلاریزه" یعنی جهت‌دار هستند و اجبارا باید قطب مثبت فشار را به آلومینیوم متصل کرد. اگر قطبها را برعکس متصل کنیم، خطر از بین بردن خازن پیش می‌آید. بنابراین نباید به چنین خازنی فشار متناوب وارد کرد. هر نوع از این خازنها برای فشار معین و کار مشخص از طرف کارخانه سازنده ساخته شده ‌است و از حدود آن نباید تجاوز کرد. حتی ظرفیت این خازن بستگی به فشاری که به دو جوشن آن گذاشته می‌شود، دارد. هر چه فشار بالاتر رود، ظرفیت کم می‌شود.خازن الکترولیت تحت فشار بالا
اگر خازن الکترولیت تحت فشار ، لحظه ای زیادتر از حد مجاز قرار گیرد، انفجار بوجود می‌آید (یعنی دو جوشن ، جرقه زده و صدای انفجار بگوش می‌رسد). ولی خطر زیادی متوجه خازن نمی‌شود، زیرا بزودی پوشش ، آلومین دوباره تشکیل می‌گردد. در مورد خازنهای کاغذی اینطور نیست، زیرا کاغذ در اثر جرقه می‌سوزد و تبدیل به کربن می‌شود و باین ترتیب خاصیت عایق بودن خود را از دست می‌دهد و کم و بیش دو جوشن را به یکدیگر اتصال کوتاه می‌دهد.
مشخصات خازنهای الکترولیتی خازنهای الکترولیتی در اندازه‌های مختلف وجود دارد و از لحاظ اتصال به مدار دو قطب مثبت و منفی کاملا مشخص است تا بطور صحیح به مدار بسته شود و گرنه غشاء نازک عایق آن از میان می‌رود و به اجزائی از مدار که قبل از خازن قرار دارد آسیب می‌رسد. خازنهای الکترولیت با ظرفیت و ولتاژ مجاز زیاد دارای حجم نسبتا بزرگی است و بوسیله سیم پیچ و مهره و پولک یا بست روی شاسی نصب و محکم می‌شود. قطب مثبت با رنگ قرمز و قطب منفی با رنگ سیاه کاملا مشخص است. گاهی نیز قطب مثبت به بدنه آلومینیومی متصل است و گیره مخصوص ندارد. خازنهای الکترولیت معمولا دارای جلد فلزی هستند که به این ترتیب با ماده الکترولیت ارتباط داشته و به قطب منفی متصل می‌شوند. ظرفیت خازنهایی که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، بین 8 تا 32 میکروفاراد است.کاربرد خازنهای الکترولیتی بیشتر در جایی که احتیاج به ذخیره مقدار انرژی زیادی باشد، استفاده می‌شود. از این نوع خازنها تا ظرفیت 20000 میکروفاراد با حجم نسبتا کوچک می‌توان تهیه نمود. این خازنها اغلب به عنوان صافی بکار می‌روند. اغلب در فرکانسهای پایین ، برای دکوپلاژ استفاده می‌شود. بخصوص در مورد دکوپلاژ مقاومتهای پلاریزاسیون.
​

 

[xwhoogle]

نگاهی ساده به کار خازن ..
....

...

...

...

...

....

...

..

 

[xwhoogle]

..