Термоконденсатор и его характеристики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В радиоэлектронике, наряду с обычными конденсаторами, имеющими постоянное или регулируемое значение емкости, в цепях автоматического регулирования и управления нашли распространение нелинейные саморегулирующиеся конденсаторы. Эти конденсаторы изменяют значение своей емкости под действием внешних факторов. В настоящее время наибольшее распространение среди нелинейных конденсаторов нашли распространение - вариконды и термоконденсаторы.

Вариконд - это саморегулируемый конденсатор, использующий в качестве диэлектрика специальную керамику, диэлектрическая проницаемость которой сильно зависти от напряженности электрического поля. Значение емкости вариконда определяется величиной приложенного к его обкладкам напряжения. Так при изменении напряжения на обкладках вариконда всего на несколько вольт изменение значения емкости вариконда осуществляется в 3 … 6 раз. Свое применение вариконды нашли в устройствах автоматики, в генераторах качающей частоты, модуляторах, для точной настройки колебательных контуров и других устройствах, где требуется производить какую-либо настройку.

Термоконденсатор - это конденсатор с нелинейной характеристикой, у которого значение емкости зависит от температуры окружающей среды.

термоконденсатор диэлектрик технический

1. Общие сведения

Конденсамтор (от лат. condensare - «уплотнять», «сгущать») -- двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук случайно создали конструкцию-прототип электрического конденсатора -- «лейденскую банку». Первые конденсаторы, состоящие из двух проводников разделенных непроводником (диэлектриком), упоминаемые обычно как конденсатор Эпинуса или электрический лист, были созданы ещё раньше.

Переменные конденсаторы -- конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Условное графическое изображение конденсаторов приведено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Условное графическое изображение конденсаторов и их характеристика.

Конденсатор - это пассивный элемент, характеризующийся емкостью. Для расчета последней необходимо рассчитать электрическое поле в конденсаторе. Емкость определяется отношением заряда q на обкладках конденсатора к напряжению u между ними и зависит от геометрии обкладок и свойств диэлектрика, находящегося между ними. Большинство диэлектриков, используемых на практике, линейны, т.е. у них относительная диэлектрическая проницаемость е = const. В этом случае зависимость q(u) представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат, (см. рисунок 1,б) и C = mc tgc б = const.

У нелинейных диэлектриков (сегнетоэлектриков) диэлектрическая проницаемость является функцией напряженности поля, что обусловливает нелинейность зависимости q(u) (рисунок 1,б). В этом случае без учета явления электрического гистерезиса нелинейный конденсатор характеризуется статической и дифференциальной емкостями.

Подобными свойствами обладают сегнетоэлектрики, аналогичные по виду характеристик ферромагнетикам (рисунок 2, а), обратно смещенные р-n-переходы (рисунок 2, б). Зависимости дифференциальной емкости от напряжения, для конденсаторов обоих типов изображены на рисунке 2, (в, г).

Рисунок 2 - Общий вид характеристик различных типов конденсаторов

2. Термоконденсатор и его характеристики

Термоконденсатор - это конденсатор с нелинейной характеристикой, у которого значение емкости зависит от температуры окружающей среды.

Одним из основных параметров термоконденсатора является температурный коэффициент емкости (ТКЕ), отражающий зависимость изменения емкости от изменения температуры окружающей среды. В зависимости от характера изменения ТКЕ термоконденсаторы подразделяются на две группы - с отрицательным ТКЕ и с положительным ТКЕ.

В конденсаторах этой подгруппы диэлектриком служит сегнетокерамический материал, обладающий резко выраженной зависимостью диэлектрической проницаемости от напряженности приложенного к ним электрического поля (переменного и постоянного) и окружающей температуры.

Используя в качестве диэлектрика специальные сегнетокерамические материалы, получают переменные конденсаторы, в которых изменение емкости достигается изменением окружающей температуры.

Материал диэлектрика - так называемым сегнетоэлектрик (первоначально изученный представитель - сегнетова соль, которая и дала имя всему классу веществ). В малом электрическом поле поляризуемость сегнетоэлектрика очень велика, так что в конденсаторе в поверхностном слое сегнетоэлектрика появляется заряд противоположный по знаку заряду пластины (рисунок 3, а). В результате электрическое поле, а значит и разность потенциалов между обкладками, оказывается существенно меньшей, чем в “пустом” конденсаторе, а емкость, соответственно, большей. Когда электрическое поле велико, поляризация испытывает насыщение, и компенсирующее действие поляризационных зарядов уменьшается. В результате зависимость величины заряда на пластинах конденсатора от разности потенциалов должна иметь вид (рисунок 3, б). Для рассматриваемого элемента дифференциальная емкость будет убывать с увеличением заряда или напряжения. U

Рисунок 3 - Конденсатор с сегнетоэлектриком (а) и его нелинейная характеристика без учета (б) и с учетом (в) гистерезиса.

На практике, в сегнетоэлектриках наблюдается эффект остаточной поляризации. На графике зависимости заряда от разности потенциалов это выражается в появлении петли гистерезиса (рисунок 3, в). Таким образом, связь между откликом и воздействием, оказывается зависящей от предыстории. Только в определенном приближении, когда остаточная поляризация мала, и гистерезисом можно пренебречь, допустимо рассматривать конденсатор с сегнетоэлектриком как безынерционный элемент с однозначно определенной нелинейной характеристикой типа показанной на рисунке 3, б.

3. Условные обозначения конденсаторов. Применение

Сокращенное условное обозначение (в соответствии с ГОСТ 11076-69 и ОСТ 11.074.008-78) состоит из следующих элементов:

1й элемент - буква или сочетание букв, определяющих тип конденсатора: (К -постоянной емкости; КТ -подстроечный; КП -переменной емкости; КС -конденсаторные сборки).

2й элемент - число, обозначающее используемый вид диэлектрика. Для конденсаторов постоянной емкости (10 - керамические, на номинальное напряжение ниже 1600 В; 15 - керамические на номинальное напряжение 1600 В и выше; 20 - кварцевые; 21 - стеклянные; 22 - стеклокерамические; 23 - стеклоэмалевые; 26 - тонкопленочные с неорганическим диэлектриком; 31 - слюдяные малой мощности; 32 - слюдяные большой мощности; 40 - бумажные и фольговые на номинальное напряжение ниже 2 кВ; 41 - бумажные и фольговые на номинальное напряжение 2 кВ и выше, 42 - бумажные металлизированные; 50 - оксидные (электролитические) алюминиевые; 51 - оксидные (электролитические) танталовые, ниобиевые; 52 - оксидные танталовые объемопористые; 53 - оксиднополупроводниковые; 58 - с двойным электрическим слоем (ионисторы); 60 - воздушные; 61 - вакуумные; 70 - полистирольные с фольговыми обкладками, 71 - полистирольные с металлизированными обкладками; 72 - фторопластовые; 73 - полиэтилентерефталатные с металлизированными обкладками; 74 - полиэтилентерефталатные с фольговыми. Для конденсаторов переменной емкости и подстроенных (1 -вакуумные; 2 -воздушные; 3 -с газообразным диэлектриком; 4 -с твердым диэлектриком). Для нелинейных конденсаторов (1 -вариконды; 2 -термоконденсаторы).

3й элемент - порядковый номер разработки конкретного типа, в состав которого может входить и буквенное обозначение (П - для работы в цепях постоянного и переменного токов; Ч - для работы в цепях переменного тока; У -для работы в цепях постоянного тока и в импульсных режимах; И - для работы в импульсных режимах). Полное условное обозначение состоит из сокращенного обозначения и значения основных параметров и характеристик, необходимых для заказа и записи в конструкторской документации: (К75-10-250В-0,1мкФ±5%-В-ОЖО.484.865 ТУ).

Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 -- 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Предназначен для работы и использования в качестве интегрированных элементов аппаратуры, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура, в кварцевых генераторах, например, электронных часов и в цепях постоянного и переменного тока. Также находят разнообразное применение в качестве нелинейных элементов электрической цепи в области низких и высоких частот. Их применяют для частотной модуляции и управления частотой колебательного контура, в качестве умножителей частоты, генераторов импульсов, стабилизаторов переменного напряжения, диэлектрических усилителей и многих других целей.

Общие технические данные термоконденсатора:

Конструкция термоконденсатора - незащищенная

Масса около 0,1 г

Температура окружающей среды, °С . . . -5........ + 40

Допустимое отклонение емкости термоконденсатора.....±10%

Тангенс угла утрат термоконденсатора.........0,06

Противодействие изоляции, МОм......310

Срок эксплуатации термоконденсатора, лет..... 10

Список использованных источников

http://www.tech-tex.ru/fg654jh4.html

http://ru.wikipedia.org/wiki/

http://eelib.narod.ru/toe/Novg_2.01/27/Ct27-1.htm

http://sgtnd.narod.ru/papers/Lect02.pdf

http://www.toehelp.ru/theory/toe/lecture01/lecture01.html

http://xreferat.ru/66/1423-1-kondensatory.html

1. Размещено на www.allbest.ru