Kapasitör Türleri: Seramik (X7R, C0G), Elektrolitik, Tantal, Film ve Süper Kondansatör Karşılaştırması

Harita: beş aile, beş karakter#

Kapasitör yazısında C = ε·A/d formülünü gördük. Bütün türler bu formülün üç değişkeniyle oynar: hangi dielektrik (ε), ne kadar alan (A), ne kadar ince (d). Her seçim bir bedel getirir: yüksek ε kararsızlık, ince dielektrik düşük gerilim, büyük alan büyük kılıf demektir.

Tür	Aralık	Kutup	ESR	Güçlü yanı	Zayıf yanı	Tipik iş
Seramik C0G/NP0	1 pF – 100 nF	hayır	çok düşük	kararlı, kayıpsız	küçük değer	osilatör, filtre, zamanlama
Seramik X7R/X5R	1 nF – 100 µF	hayır	çok düşük	küçük, ucuz, hızlı	DC bias, mikrofonik, çatlama	decoupling, regülatör çıkışı
Alüminyum elektrolitik	0,1 µF – 1 F	evet	yüksek	µF başına ucuz	ömür, sıcaklık, ESR	besleme filtresi, toplu depolama
Tantal / polimer	0,1 µF – 1 mF	evet	orta / düşük	küçük, kararlı	tantal: kısa devre arızası, yanar	LDO çıkışı, kompakt besleme
Film (PP, PET)	1 nF – 100 µF	hayır	çok düşük	kendini onarır, yüksek gerilim	büyük	ses, snubber, şebeke (X2)
Süper kondansatör	0,1 F – 3000 F	evet	orta	çok büyük enerji	2,7 V/hücre, kaçak	yedekleme, RTC

Seramik (MLCC): kodları okumak#

Çok katmanlı seramik kondansatör (MLCC), metal ve seramik katmanlarının yüzlercesinin sandviçidir. Sınıf 1 (C0G/NP0) titanat içermeyen kararlı bir seramiktir: sıcaklıkla ±30 ppm/°C, gerilimle hiç değişmez; ama ε küçük olduğu için değerler pF–nF'tır. Sınıf 2 (X7R, X5R, Y5V) baryum titanat kullanır: ε binlerce, bu yüzden 0402 kılıfa 10 µF sığar; bedeli sıcaklık, gerilim ve zamanla değişen kapasitedir.

Alüminyum elektrolitik: sıvı bir kalp#

İçinde sarılmış iki alüminyum folyo ve aralarında bir elektrolit emdirilmiş kâğıt vardır. Dielektrik, anot folyosunun yüzeyinde elektrokimyasal olarak büyütülmüş nanometre incelikte bir oksittir: d çok küçük, A pürüzlendirilmiş folyo sayesinde çok büyük. Bu yüzden µF başına en ucuz tür. Ama üç zaafı var:

• Kutuplu. Ters gerilimde oksit çözülür, gaz üretir, kapak (havalandırma çentiği) açılır. Silkscreen'deki eksi şeridi kontrol et.
• ESR ve dalgalanma akımı. ESR yüzlerce mΩ olabilir; doğrultucu sonrası dalgalanma akımı I²·ESR kadar iç ısı üretir. Datasheet'teki "ripple current" değerini aşma.
• Ömür. Elektrolit yavaşça buharlaşır. Datasheet ömrü en yüksek sıcaklıkta verir (ör. 2000 saat @ 105 °C) ve her 10 °C düşüşte ömür iki katına çıkar: 65 °C'de 2000 × 2⁴ = 32 000 saat ≈ 3,7 yıl sürekli çalışma. Bozuk anakartlarda şişmiş kondansatörler bu yüzden en sık arızadır.

Tantal, polimer ve film#

Tantal küçük ve kararlıdır ama arızası kısa devredir ve yüksek akımlı bir hatta (ör. bir pilin doğrudan çıkışında) alevlenerek yanabilir; nominal gerilimin en fazla yarısında kullan. Polimer (alüminyum ya da tantal polimer) sıvı elektrolit yerine iletken bir polimer kullanır: ESR çok düşük, ömür uzun, kuru kalır; anakart VRM'lerinde standarttır. Film kondansatörler (polipropilen, polyester) kendini onarır: dielektrikte bir delinme olursa etraftaki ince metal buharlaşır ve kısa devre kaybolur. Bu yüzden şebekeye bağlanan X2 kondansatörler, snubber'lar ve ses devreleri film kullanır.

Sık sorulan sorular#

Bu sayfada cevabını bulabileceğin aramalar#

İnsanlar bu konuyu genelde şu kelimelerle arıyor; hepsinin cevabı yukarıdaki yazıda ve simülatörde var:

Kaynaklar ve ileri okuma#

Bu yazıyı yazarken ve ders çalışırken baktığım kaynaklar. Bölüm numaraları baskıya göre değiştiği için konu adıyla ararsın.

• The Art of Electronics Paul Horowitz, Winfield Hill"Capacitors": tür karşılaştırması, ESR, dielektrik soğurma.
• Electromagnetic Compatibility Engineering Henry W. OttKondansatörlerin yüksek frekans davranışı (ESL, rezonans) ve X/Y sınıfları.
• Murata / TDK MLCC technical notes: DC bias characteristics Murata, TDKSınıf 2 seramiklerde DC bias ve yaşlanma.
• Aluminum Electrolytic Capacitor Application Guide Cornell DubilierÖmür hesabı, dalgalanma akımı ve sıcaklık.