Asas Terperinci Mengenai Kapasitor

1. Definisi

Kapasitor ialah komponen elektrik yang digunakan untuk menyimpan dan membebaskan tenaga dalam medan elektrik. Apabila voltan dikenakan merentasi terminalnya, medan elektrik diwujudkan di antara konduktor (plat), membenarkan kapasitor menyimpan tenaga.

 

Unit kemuatan ialah farad (F). Dalam aplikasi praktikal, unit yang lebih kecil seperti mikrofarad (μF), nanofarad (nF), dan picofarad (pF) lebih biasa digunakan.

 

2.Prinsip Kerja

Kapasitor terdiri daripada dua plat konduktif yang dipisahkan oleh bahan penebat yang dipanggil dielektrik. Apabila voltan DC digunakan merentasi plat, elektron terkumpul pada satu plat, memberikannya cas negatif, manakala bilangan elektron yang sama dikeluarkan dari plat bertentangan, menjadikannya bercas positif.

 

Pemisahan cas ini mewujudkan medan elektrik dalam dielektrik. Kapasitor menyimpan tenaga dalam medan elektrik ini dan mengekalkan cas selagi voltan dikenakan dan tiada laluan nyahcas disediakan. Apabila laluan konduktif diperkenalkan, tenaga yang disimpan dilepaskan apabila arus mengalir melalui litar luaran.

 

3.Kapasitansi

Kapasiti C pemuat bergantung kepada faktor berikut:

 

Kawasan platA:Kawasan plat yang lebih besar menghasilkan kapasiti yang lebih tinggi.

 

Jarak platd:Jarak yang lebih kecil antara plat meningkatkan kapasiti.

 

Keizinanε:Jenis bahan dielektrik mempengaruhi kemuatan; bahan yang mempunyai kemiringan yang lebih tinggi menghasilkan kapasiti yang lebih tinggi.

 

Hubungan itu diberikan oleh:

 

 

di mana:

• Ε ialah kebolehtelapan bahan dielektrik

 

• A ialah luas berkesan plat

 

• d ialah jarak antara plat

 

4.Unit Kapasitans

 

Unit kemuatan ialah farad (F). Oleh kerana farad adalah unit yang sangat besar, kebanyakan kapasitor praktikal dinilai dalam unit yang lebih kecil seperti picofarads (pF), nanofarad (nF), dan mikrofarad (μF).

Kapasitansi menunjukkan berapa banyak cas elektrik yang boleh disimpan oleh kapasitor bagi setiap voltan unit. Ia ditakrifkan oleh hubungan:

di mana:

 

• Q ialah caj tersimpan,

 

• C ialah kapasitansi, dan

 

• V ialah voltan yang dikenakan.

 

Oleh itu, kapasiti yang lebih tinggi bermakna lebih banyak cas boleh disimpan pada voltan yang sama.

 

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa kapasiti tidak mewakili kapasiti cas mutlak dengan sendirinya; sebaliknya, ia menerangkan hubungan antara cas dan voltan. Untuk kapasitansi tertentu, jumlah cas tetap sepadan dengan perubahan berkadar dalam voltan.

 

Penarafan voltan kapasitor merujuk kepada voltan maksimum yang boleh ditahan dengan selamat tanpa kerosakan. Jumlah cas yang disimpan meningkat dengan kedua-dua kapasitansi dan voltan yang digunakan.

 

Secara umum, kapasitor yang lebih besar (dengan nilai kapasitans yang lebih tinggi) cenderung mempunyai saiz fizikal yang lebih besar dan kos yang lebih tinggi.

 

5.Klasifikasi Kapasitor

Kapasitor Berkutub

Kapasitor terkutub mempunyai terminal positif dan negatif yang jelas. Mereka mesti disambungkan dengan kekutuban yang betul; jika tidak, sambungan terbalik boleh menyebabkan terlalu panas, kebocoran, atau bahkan pecah dan letupan.

 

Kapasitor Elektrolitik Cecair

Kapasitor elektrolitik cecair adalah sejenis kapasitor terkutub. Ia menawarkan kemuatan yang agak tinggi dan boleh mengendalikan tahap voltan yang lebih tinggi, tetapi ia biasanya bersaiz lebih besar, mempunyai prestasi frekuensi tinggi-terhad dan hayat perkhidmatan yang sederhana.

 

Kapasitor ini digunakan secara meluas dalam litar bekalan kuasa untuk penapisan dan pelicinan voltan.

 

Contoh biasa ialah kapasitor elektrolitik aluminium. Ia sering dipasang berhampiran bekalan kuasa untuk menyediakan simpanan tenaga dan menstabilkan voltan.

 

Pepejal-Kapasitor Elektrolitik

 

Kapasitor tantalum ialah sejenis kapasitor elektrolitik yang menggunakan logam tantalum sebagai anod dan elektrolit pepejal. Ia tergolong dalam kategori kapasitor elektrolitik keadaan pepejal-.

 

Mereka menawarkan kapasiti tinggi per unit volum (saiz kecil), kestabilan yang baik, arus bocor yang rendah, dan prestasi yang boleh dipercayai dalam julat suhu yang luas.

Walau bagaimanapun, mereka biasanya mempunyai penarafan voltan yang lebih rendah berbanding dengan beberapa jenis kapasitor lain dan sensitif kepada voltan lampau dan kekutuban terbalik.

 

Kapasitor Tantalum terkutub dan mesti disambungkan dengan kekutuban yang betul. Ia biasanya digunakan dalam-voltan rendah, peranti elektronik padat untuk penapisan bekalan kuasa, penyahgandingan dan aplikasi audio.

 

Sebagai contoh, kapasitor tantalum digunakan secara meluas dalam telefon bimbit dan juga biasa ditemui dalam komputer.

 

Kapasitor Tidak-Terkutub

 

Kapasitor Seramik

Kapasitor seramik (juga dikenali sebagai kapasitor cakera seramik) ialah komponen tidak-terkutub, bermakna ia tidak mempunyai terminal positif atau negatif dan boleh disambungkan ke mana-mana arah.

 

Ia dicirikan oleh nilai kapasitans kecil, penilaian voltan tinggi, saiz padat dan prestasi frekuensi tinggi-tinggi yang sangat baik. Disebabkan sifat ini, kapasitor seramik digunakan secara meluas dalam aplikasi seperti penyahgandingan, penapisan, dan gandingan isyarat dalam litar elektronik.

 

6. DimensiToleransi

 

Kapasitor umumnya mempunyai toleransi yang agak luas berbanding dengan komponen elektronik lain.

 

Untuk kapasitor seramik, gred toleransi biasa termasuk:

 

±5% (J)- toleransi yang lebih ketat

 

±10% (K)– biasa digunakan

 

±20% (M)– digunakan secara meluas

 

+80% / −20% (Z)- toleransi yang sangat longgar

 

Dalam amalan:

 

kapasitor aras pF-.selalunya menggunakan ±5% toleransi

 

kapasitor aras nF-.biasanya menggunakan ±10% toleransi

 

μF-kapasitor arasbiasa menggunakan ±20% toleransi

 

Kapasitor elektrolitikbiasanya dinilai pada ±20% atau lebih luas

 

-Kapasitor berketepatan tinggi kurang biasa digunakan kerana banyak aplikasi kapasitor-seperti penapisan bekalan kuasa dan pelicinan voltan-tidak memerlukan nilai kemuatan yang sangat tepat. Penyimpangan kecil biasanya mempunyai kesan yang minimum terhadap prestasi litar.

 

Walau bagaimanapun, dalam aplikasi seperti padanan RF dan rangkaian penapis, toleransi yang lebih ketat (cth, ±5%) mungkin diperlukan untuk memastikan ciri frekuensi yang stabil. Walaupun dalam kes ini, ketepatan yang sangat tinggi selalunya tidak diperlukan, kerana toleransi standard adalah mencukupi untuk mengekalkan operasi yang betul.

 

7. Dimensi Kapasitor

 

Untuk kapasitor seramik dan tantalum, saiz pakej mengikut piawaian yang sama digunakan untuk perintang. Komponen lekap-permukaan yang lebih kecil menggunakan kod imperial seperti 0201, 0402, 0603 dan 0805, manakala pakej yang lebih besar juga boleh dinyatakan dalam kod metrik seperti 2520, 3525, dsb.

 

Untuk kapasitor elektrolitik silinder, dimensi biasanya ditentukan sebagai diameter × ketinggian (cth, 6 mm × 11 mm).

 

Dalam reka bentuk perkakasan, biasanya disyorkan untuk menempah tapak yang lebih besar sedikit untuk kapasitor apabila boleh. Sebagai contoh, jika jejak 6 × 11 mm diperuntukkan, spesifikasi tipikal maksimum mungkin sekitar 100 μF, 25 V. Walaupun mudah untuk menggantikan kapasitor yang lebih kecil untuk pengurangan kos, peningkatan kepada kapasitansi yang jauh lebih tinggi dalam saiz yang sama biasanya tidak boleh dilaksanakan. Sebagai contoh, kapasitor 470 μF, 25 V biasanya tidak boleh dihasilkan dalam pakej 6 × 11 mm.

 

Pertimbangan yang sama berlaku untuk kapasitor seramik. Sebagai contoh, dengan pakej 0805, spesifikasi maksimum yang biasa didapati adalah sekitar 22 μF, 6.3 V. Kapasitor dengan kapasitans yang lebih tinggi atau penarafan voltan yang lebih tinggi sukar diperoleh dalam saiz pakej ini.