Một chất điện phân tụ điện thường được biết đến như một tụ điện phân cực, trong đó cực dương có nhiều dương hơn Vôn so với cực âm. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng lọc, bộ lọc thông thấp, mạch khuếch đại âm thanh, v.v. Các kim loại như nhôm, tantali, niobi, mangan, ... tạo thành một lớp oxit trong quá trình điện hóa, lớp này ngăn dòng điện chạy theo một hướng nhưng cho phép dòng điện chạy theo hướng ngược lại. Hiện tượng này lần đầu tiên được quan sát bởi Johann Heinrich Buff (1805–1878), nhà vật lý và hóa học người Đức vào năm 1857. Nhà nghiên cứu và nhà sáng lập người Pháp Eugene Ducretet vào năm 1875 là người đầu tiên thực hiện ý tưởng này và phát minh ra thuật ngữ 'van kim loại' cho những kim loại. Sự phát triển thực tế của tụ điện có các lá quấn được phân tách bằng giấy do A. Eckel ở Hydra-Werke (Đức) bắt đầu vào năm 1927 kết hợp với ý tưởng xây dựng xếp chồng lên nhau của Samuel Ruben.
Tụ điện là gì?
Một định nghĩa về tụ điện là, nó là một tụ điện phân cực mà cực dương có điện áp dương cao hơn hoặc nhiều hơn cực âm. Như tên cho thấy nó là một tụ điện phân cực và chức năng của tụ điện, nó sử dụng một chất điện phân để hoạt động với điện áp dương trên cực dương hoặc nhiều hơn so với cực âm. Do đó, cực dương được ký hiệu là cực dương, còn cực âm là cực âm. Đặt điện áp phân cực ngược từ 1 đến 1,5 vôn có thể phá hủy tụ điện và chất điện môi và kết quả là nguy hiểm, dẫn đến cháy nổ.
Tụ điện sử dụng chất điện phân, ở dạng rắn, lỏng hoặc gel - đóng vai trò như cực âm hoặc tấm âm để đạt được điện dung cao hơn nhiều trên một đơn vị thể tích. Mặt khác, một bản cực dương hoặc cực dương làm bằng kim loại đóng vai trò như một lớp oxit cách điện được hình thành thông qua quá trình anot hóa. Điều này cho phép một lớp oxit hoạt động như chất điện môi của tụ điện.
Xây dựng
Cấu tạo của tụ điện bao gồm hai lớp mỏng của lá nhôm - lá thường và lá khắc. Hai lá này được ngăn cách bởi một chất điện phân. Để thiết lập sự phân cực của hai lá, chúng được anốt hóa bằng cách trồng một lớp nhôm oxit mỏng về mặt hóa học để tạo thành cực dương và phân biệt chính nó với cực âm. Trong quá trình cấu tạo tụ điện, cực âm và cực dương được tạo thành, được ngăn cách bởi một chất điện phân (giấy tẩm chất điện phân).
Trong quá trình hoạt động tiêu chuẩn, cực dương được giữ ở cực dương liên quan đến cực âm, do đó cực âm được biểu thị bằng dấu (-) âm trên thân tụ điện. Vì nhôm là một thiết bị phân cực, việc đặt điện áp ngược lên các cực này sẽ tạo ra cách điện trong tụ điện, làm hỏng tụ điện.
Tính chất độc đáo của tụ điện nhôm là quá trình tự phục hồi của tụ điện bị hỏng. Trong quá trình điện áp ngược, lớp oxit bị tách ra khỏi lá, nhưng vẫn cho phép dòng điện truyền từ lá này sang lá khác.
Ký hiệu tụ điện
Ký hiệu tụ điện được thể hiện trong hình bên dưới. Các ký hiệu tụ điện có hai loại. Ký hiệu thứ hai (b) đại diện cho tụ điện phân cực, có thể là tụ điện hoặc tụ tantali. Tấm cong trên biểu tượng ngụ ý rằng tụ điện được phân cực và là cực âm, được giữ ở điện áp thấp hơn cực dương. Ký hiệu đầu tiên (a) trong hình bên dưới đại diện cho tụ điện không phân cực.
Phân cực
Biết cực của bất kỳ thiết bị nào là điều quan trọng để xây dựng bất kỳ mạch điện . Kết nối ở những nơi khác xung quanh có thể phá hủy tụ điện. Mặc dù một số tụ điện không phân cực, như tụ điện gốm (1 µF trở xuống), chúng có thể được kết nối theo cả hai cách.
tụ gốm
Trong một số trường hợp nhất định, dây dẫn dương của tụ điện sẽ dài hơn dây dẫn âm. Đôi khi, các đầu nối của tụ điện bị cắt xén, trong đó người dùng phải cẩn thận trong việc kết nối tụ điện.
Tantali và tụ nhôm bao gồm một cực được đánh dấu bằng dấu cộng (+) cho biết phía cực dương.
Tụ điện không rắn loại Tụ điện gồm một cực được đánh dấu bằng dấu trừ (-) cho biết phía catốt.
Không rắn
Loại chất điện phân rắn của tụ điện bao gồm một cực được đánh dấu bằng dấu cộng cho biết phía cực dương, nhưng không có đối với tụ điện polymer hình trụ và tụ điện polymer SMD.
Chất rắn
Giá trị tụ điện
Tùy thuộc vào cấu trúc cực dương và chất điện phân, các giá trị điện dung của chất điện phân có xu hướng bị ảnh hưởng. Với chất điện phân không rắn, tụ điện hiển thị độ lệch rộng hơn cho các dải tần số và nhiệt độ so với chất điện phân rắn.
Đơn vị cơ bản của tụ điện được biểu thị bằng microfarad (μF). Trong các bảng dữ liệu do các nhà sản xuất chuẩn bị, giá trị điện dung được đề cập là điện dung danh định (CR) hoặc điện dung danh định (CN). Đây là các giá trị mà điện dung đang được thiết kế.
Các tụ điện có cấu trúc hình trụ lớn, được phân cực và có giá trị cao hơn điện dung .
Giá trị và đơn vị của tụ điện được in rõ ràng trên thân tụ điện. Bắt đầu từ trái sang phải, 1µF, 10µF, 100µF, 1000µF.
Các loại tụ điện
Dựa trên loại vật liệu và chất điện phân được sử dụng, tụ điện được phân thành các loại sau.
Tụ điện nhôm
Tụ điện nhôm là tụ điện phân cực, trong đó cực dương (+) được tạo thành từ lá nhôm cùng với bề mặt được khắc. Quá trình anốt hóa tạo ra một lớp oxit mỏng cách điện, hoạt động như một chất điện môi. Cực âm được tạo thành qua lá nhôm thứ hai khi một chất điện phân không rắn che phủ diện tích bề mặt nhám của lớp oxit.
Tụ điện không điện phân
Tụ điện không nhiễm điện là những tụ điện bao gồm 'vật liệu cách điện' như một chất điện môi ở dạng không nhiễm điện. Loại tụ điện như vậy không phân cực và có nhiều công dụng.
Tụ điện Tantali
Tụ điện Tantali cung cấp dòng điện rò rỉ và ESR thấp hơn. Nó sử dụng kim loại tantali hoạt động như một cực dương, được bao bọc bởi một lớp oxit để hoạt động như một chất điện môi, và được bọc thêm bằng một cực âm dẫn điện. Các tụ điện này là thiết bị phân cực bẩm sinh và có độ ổn định cao. Nó hoạt động hiệu quả với tần số đặc biệt khi được kết nối đúng cách.
Niobi oxit- Tụ điện
Cấu tạo của tụ điện phân oxit Niobi tương tự như tụ tantali. Nó sử dụng niobi oxit thay vì kim loại tantali để đóng vai trò là cực dương. Niobi oxit có sẵn rất nhiều và cung cấp các đặc tính cực kỳ ổn định hơn so với tụ tantali.
Sử dụng / Ứng dụng
Một loạt các tụ điện ứng dụng như sau
- Được sử dụng trong các ứng dụng lọc để giảm gợn sóng trong nguồn điện
- Được sử dụng như một bộ lọc thông thấp để làm mịn tín hiệu đầu vào và đầu ra
- Được sử dụng trong các mạch khuếch đại âm thanh làm bộ lọc để giảm tiếng ồn
Ưu điểm và nhược điểm
Những lợi thế của tụ điện Chúng tôi
- Được sử dụng để đạt được giá trị điện dung cao
- Được sử dụng trong các ứng dụng tần số thấp
- Tụ tantali được ưa chuộng hơn các loại khác vì nhược điểm độ ổn định cao của tụ điện như sau:
- Phải chú ý để đảm bảo rằng các tụ điện được sửa chữa đúng đầu cuối
- Điện áp ngược có thể làm hỏng tụ điện
- Dễ bị ảnh hưởng do thay đổi nhiệt độ
- Tụ điện khi sử dụng kết hợp chất không nhiễm điện sẽ làm tăng kích thước tụ điện
Câu hỏi thường gặp
1. Tụ điện được sử dụng ở đâu?
Chúng được sử dụng trong các ứng dụng lọc, mạch khuếch đại âm thanh và trong các bộ lọc thông thấp
2. Làm thế nào để bạn xác định một tụ điện?
Tụ điện thường được đánh dấu bằng một vạch, nó cho biết cực âm. Dây dẫn dương thường dài hơn dây dẫn âm.
3. Các tụ điện có dầu trong chúng không?
Đúng. Các tụ điện chứa đầy dầu luôn có sẵn và chúng thường có công suất cao và điện áp cao.
4. Tụ điện là AC hay DC?
Tụ điện thường được sử dụng trong các mạch với nguồn điện một chiều. Điện áp xoay chiều có thể làm hỏng tụ điện.
5. Tuổi thọ trung bình của tụ điện là bao nhiêu?
Tuổi thọ trung bình của một tụ điện dự kiến là 15 năm. Tuổi thọ có thể bị giảm nếu dòng điện gợn sóng quá mức và làm nóng tụ điện.
Trong bài viết này, người đọc được biết những hiểu biết về tụ điện. Chúng tôi đã thảo luận về định nghĩa, cấu tạo, phân cực và đánh dấu, các ứng dụng và ưu nhược điểm. Hơn nữa, người đọc có thể biết được các loại điện tụ điện .
