تفاوت انواع خازن‌ها — راهنمای سریع برای مهندسان و علاقه‌مندان

در طراحی مدارها، انتخاب نوع خازن مناسب می‌تواند بین عملکرد پایدار و مشکلات ناپایدار تفاوت ایجاد کند. در این مطلب چهار خانواده‌ی پر کاربرد خازن‌ها را با هم مقایسه می‌کنیم: الکترولیت، پلی‌استر (فیلم)، سرامیک (عدسی) و مایلار — هر کدام ساختار، مزایا، محدودیت‌ها و کاربردهای ویژه‌ای دارند.

۱. خازن‌های الکترولیت (Electrolytic)

ویژگی‌ها و ساختار:
خازن‌های الکترولیت معمولاً از یک آند فلزی (مثل آلومینیوم یا تانتالوم) با یک لایه اکسید بسیار نازک به‌عنوان دی‌الکتریک و یک الکترولیت تشکیل می‌شوند. این ساختار باعث می‌شود چگالی ظرفیت نسبت به حجم بسیار بالا باشد؛ یعنی به‌ازای حجم کم می‌توانید ظرفیت میکروفاراد تا میلی‌فاراد دریافت کنید. به همین دلیل اغلب در منابع تغذیه و فیلترینگ استفاده می‌شوند. این نوع خازن‌ها معمولاً قطب‌دار (پولاریته دارند) و باید با قطب صحیح در مدار نصب شوند.

مزایا:

• ظرفیت زیاد در حجم کوچک
• مناسب برای فیلترینگ کانال‌های DC، صاف‌سازی ریپل و ذخیره‌ی انرژی

محدودیت‌ها:

• قطب‌دار بودن (قابل استفاده در مدارهای AC مستقیم نیستند مگر نوع خاص بای‌پلار)
• ESR (مقاومت معادل سری) و نشت جریان بالاتر نسبت به بعضی انواع دیگر
• عمر محدودتر به‌خصوص در دماهای بالا یا زمانی که الکترولیت خشک شود.

کاربرد معمول:
فیلترینگ منابع تغذیه، ذخیره‌ی انرژی برای راه‌اندازی، بلوک‌های بای‌پس در مدارهای آنالوگ و پاور.

اگر در پروژه‌تان به خازن‌های الکترولیت با ظرفیت بالا نیاز دارید،
اینجا می‌توانید مدل‌های موجود را مشاهده کنید.

۲. خازن‌های پلی‌استر / فیلم (Polyester / Film)

ویژگی‌ها و ساختار:
خازن‌های فیلم (که شامل پلی‌استر یا مایلار هم می‌شوند) از یک لایه‌ی پلاستیکی متالیزه یا لایه‌های متقابل ساخته می‌شوند. آنها غیر‌قطب‌دار هستند و برای مقادیر میانه تا پایین در ولتاژهای کاری گوناگون تولید می‌شوند. از آن‌جا که ساختار لایه‌ای و جامد است، پایداری و عمر خوب و تلفات کم دارند.

مزایا:

• ناپولاریته (قابل استفاده در AC و DC)
• خطی‌تر و با تلفات کمتر نسبت به الکترولیت در فرکانس‌های میانی
• عمر و پایداری حرارتی بهتر در کاربردهای صنعتی

محدودیت‌ها:

• برای رسیدن به ظرفیت‌های خیلی بالا نیاز به اندازه بزرگ‌تر نسبت به الکترولیت دارد
• در برخی فرکانس‌ها یا کاربردهای دقیق صوتی، انواع مخصوص‌تری (NP0 یا COG) بهتر عمل می‌کنند.

کاربرد معمول:
مدارهای فیلترینگ فرکانس‌پایین/میانی، اسنابرها، کاربردهای EMI/RFI و ونتیلاسیون سیگنال‌‌ها.

برای مدارهای صوتی یا فیلترهای سیگنال، خازن‌های پلی‌استر و مایلار گزینه‌ای دقیق و پایدار هستند.
مشاهده خازن‌های پلی‌استر و مایلار در فروشگاه.

۳. خازن‌های سرامیک (عدسی — Ceramic Disc)

ویژگی‌ها و ساختار:
خازن‌های سرامیک از لایه‌های سرامیکی به‌عنوان دی‌الکتریک ساخته می‌شوند. نوع «عدسی» (disc) شکل متداولی برای مقادیر پایین تا متوسط است. این خازن‌ها معمولاً غیرقطب‌دار و برای فرکانس‌های بالا و حذف نویز عالی هستند. ساختار سرامیکی باعث می‌شود ظرفیت در واحد حجم پایین‌تر از الکترولیت باشد اما پاسخ فرکانسی و ESR بسیار مناسب باشد.

مزایا:

• مناسب برای بای‌پس و دیکؤپلینگ در فرکانس‌های بالا
• اندازه کوچک و رفتار فرکانسی خوب
• عمر طولانی و تلفات بسیار کم

محدودیت‌ها:

• مقدار ظرفیت محدود (برای ظرفیت‌های بالا غیر اقتصادی)
• در برخی نوع‌های سرامیک با تغییر درجه حرارت یا ولتاژ، ظرفیت می‌تواند تغییر کند (بسته به جنس دی‌الکتریک: NP0/C0G پایدارترند، در حالی که X7R/Y5V ناپایدارترند).

کاربرد معمول:
دیکوپلینگ در بردهای دیجیتال، فیلترهای RF، و استفاده در مدارهای با نیاز به نویز پایین.

در مدارهای فرکانس بالا یا پروژه‌های آموزشی، خازن‌های سرامیکی (عدسی) به‌خاطر اندازه کوچک و قیمت مناسب کاربرد زیادی دارند.
هم‌اکنون خازن‌های سرامیکی را بررسی کنید.

۴. خازن‌های مایلار (Mylar)

ویژگی‌ها و ساختار:
«مایلار» در واقع نوعی فیلم پلیمری (پلی‌استر) است که در صنعت خازن‌سازی کاربرد فراوان دارد؛ بنابراین بسیاری از خازن‌های پلی‌استر را با نام مایلار هم می‌شناسند. این خازن‌ها ناپولاریته، پایداری حرارتی خوب و نرخ اتلاف پایین دارند. بسته به نوع متالیزاسیون و ساختار، می‌توانند برای کاربردهای صوتی یا قدرت مناسب باشند.

مزایا و کاربرد:
مشابه خازن‌های فیلم: برای اسنابرها، فیلترها و مدارهای آنالوگ با نیاز به پایداری و عمر بالا مناسب‌اند.

نکات قابل توجه هنگام انتخاب خازن مناسب

• برای فیلترینگ منابع تغذیه و ذخیره انرژی از الکترولیت (با توجه به دما و ESR انتخاب‌شده) استفاده کنید.
• برای دیکوپلینگ فرکانس بالا، نویزگیری و مدارهای دیجیتال از خازن‌های سرامیکی نزدیک پایه تغذیه مدار استفاده کنید.
• وقتی به پایداری دما و طول عمر نیاز دارید، خازن‌های فیلم/مایلار گزینه‌ی مناسب‌تری هستند.

نیکوالکترونیک تأمین‌کننده انواع خازن‌های صنعتی و الکترونیکی از برندهای معتبر است.
ورود به بخش خازن‌ها