МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНДЕНСАТОРОВ

Эксплуатационная надежность конденсаторов во многом определяется правильным выбором типов конденсаторов и использованием их в режимах, не превышающих допустимые.

При постоянном напряжении основной причиной старения конденсаторов являются электрохимические процессы, возникающие в диэлектрике под действием постоянного ноля и усиливающиеся с повышением температуры и влажности окружающей среды. Степень их влияния на параметры конденсаторов определяется видом диэлектрика и конструктивным исполнением конденсатора. При этом суммарное изменение параметров конденсаторов не превышает значений, гарантируемых на период минимальной наработки, приведенных в справочных сведениях.

При переменном напряжении и импульсных режимах основной причиной старения конденсаторов являются ионизационные процессы, возникающие внутри диэлектрика или у краев обкладок, преимущественно в местах газовых включений. Данное явление характерно в основном для высоковольтных конденсаторов. Ионизация разрушает органические диэлектрики в результате бомбардировки их возникающими ионами и электронами, а также за счет агрессивного действия на диэлектрик образовавшихся озона и окислов азота. Для керамических материалов ионизация в закрытой зоне вызывает сильный местный разогрев, в результате которого появляются механические напряжения, сопровождающиеся растрескиванием керамики и пробоем по трещине.

 

Несмотря на то, что допускаемое значение напряженности электрического поля в диэлектрике конденсатора при его испытаниях выбирается с некоторым запасом, эксплуатация под электрической нагрузкой, превышающей номинальное напряжение, резко снижает надежность конденсаторов.

Превышение допустимой переменной составляющей напряжения может вызвать нарушения теплового равновесия в конденсаторе, приводящие к термическому разрушению диэлектрика. Развитие этого явления обусловлено тем, что активная проводимость диэлектрика возрастает с повышением температуры.

Наиболее устойчивы к воздействию электрических эксплуатационных нагрузок и стабильны защищенные керамические конденсаторы типа 1. Среди оксидных наиболее стабильны оксидно-полупроводниковые герметизированные конденсаторы. Низкая стабильность электролитических оксидных конденсаторов объясняется наличием в них жидкого или пастообразного электролита, сопротивление которого в большей степени зависит от температуры окружающей среды, чем у оксидно-полупроводниковых конденсаторов. Длительное воздействие электрической нагрузки, особенно при повышенных температурах, вызывает испарение летучих фракций электролита, что еще больше повышает сопротивление электролита и резко ухудшает температурную и частотную зависимости емкости и тангенса угла потерь. Наиболее интенсивно этот процесс протекает у алюминиевых конденсаторов малых габаритов с электролитом на основе диметилформамида.

 

При длительной эксплуатации под электрической нагрузкой некоторых типов танталовых электролитических конденсаторов возможно снижение емкости за счет пассивации катода, а также возникновение отказов, связанных с разрушением серебряного корпуса и вытеканием вследствие этого электролита. Повышение амплитуды переменной составляющей напряжения ускоряет этот процесс. Новые типы конденсаторов с танталовым корпусом лишены этого недостатка и имеют повышенную стабильность параметров и более высокую долговечность.

При применении полярных конденсаторов с оксидным диэлектриком в импульсных режимах и при пульсирующем напряжении необходимо учитывать, что постоянная составляющая напряжения должна иметь значение, исключающее возможность появления на конденсаторе напряжения обратной полярности, а сумма постоянного и амплитуды переменного или импульсного напряжения не должна превышать номинального напряжения.

В зависимости от способа монтажа конденсаторы могут выполняться для печатного или навесного монтажа, а также для использования в составе микромодулей и микросхем или для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным Вводом, в виде проходных шпилек, опорных винтов и т. п. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ конденсаторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности. У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выводом.

По характеру защиты от внешних воздействующих факторов конденсаторы выполняются: незащищенными, защищенными, неизолированными, изолированными, уплотненными и герметизированными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы и т. п.) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружающей среды с его внутренним пространством. Герметизация осуществляется с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб.

Указания по монтажу и креплению конденсаторов

Применяемые способы монтажа и крепления конденсаторов должны обеспечивать необходимую механическую прочность, надежный электрический контакт и исключение резонансных явлений во время воздействия вибрационных нагрузок.

В зависимости от конструкции крепление конденсаторов к шасси, панелям и платам аппаратуры производится за крепежные устройства (фланцы, резьбовые соединения) с помощью скоб, хомутов, заклепок или приклейкой, заливкой и пайкой за выводы. Крепежные приспособления не должны повреждать корпус и защитные покрытия конденсаторов. Устройства для крепления не должны ухудшать условий отвода теплоты от конденсаторов. Не разрешается использовать лепестковые выводы конденсаторов для припайки к ним других деталей.

Крепления вакуумных конденсаторов, являющиеся одновременно контактными устройствами, должны выполняться из материалов с высокой теплопроводностью и обеспечивать хороший тепловой и электрический контакт с выводами конденсаторов. Поверхности креплений, сопрягаемые с выводами конденсаторов, должны быть посеребрены. Крепить конденсаторы при установке, в аппаратуру следует без перекосов, так как наличие последних создает механические напряжения в баллоне и может привести к потере герметичности и выходу конденсатора из строя. Выводы наружных электродов конденсаторов следует подсоединять к низкопотенциальной точке устройства или заземлять. У конденсаторов переменной емкости рекомендуется заземлять вывод подвижного электрода. При сопряжении регулировочного винта конденсатора переменной емкости с выводом привода следует обращать внимание на обеспечение соосности указанных элементов или предусматривать гибкое их соединение.

Контактирование выводов конденсаторов с другими элементами осуществляется обычно пайкой или сваркой. Пайку следует производить бескислотными флюсами, при этом не должно происходить опасного перегрева выводных узлов конденсатора. Допускается пайка выводов на расстояниях от корпуса, меньших, чем указано в нормативной документации, при защите контактного узла от перегрева и повреждений с помощью термоэкранов и теплоотводов, а также одноразовый изгиб проволочных и лепестковых выводов конденсаторов при условии защиты контактного узла от повреждений в момент изгиба. Радиус изгиба выводов должен быть не менее полуторного диаметра проволочного вывода или полуторной толщины ленточного вывода.

При монтаже неполярных конденсаторов с оксидным диэлектриком необходимо обеспечить изоляцию их корпуса от других элементов, шасси и друг от друга.

При плотном монтаже конденсаторов для обеспечения изоляции корпусов допускается одевать на них изолирующие трубки. При этом изолирующие трубки (кольца, прокладки) не должны нарушать покрытия конденсаторов, ухудшать электрические характеристики и вызывать перегрев конденсаторов сверх допустимой нормы.

Допускается вертикальная установка малогабаритных конденсаторов на печатных платах. При этом оксидные конденсаторы с разнонаправленными выводами устанавливаются на плату отрицательным выводом вниз. При толщине печатной платы не менее 2,5...3 мм возможна установка конденсаторов на нее без зазора. В случае воздействия механических нагрузок при вертикальном монтаже носле пайки конденсаторы должны заливаться компаундом на высоту не менее 3 мм от нижнего основания конденсатора.

Особую осторожность при монтаже следует соблюдать при установке конденсаторов в микросхемы, микросборки и на малогабаритные печатные платы.

Для применения в составе гибридных интегральных микросхем предназначены специальные типы безвыводных конденсаторов (КМ, КЮ-9, КЮ-9М, КЮ-17, КЮ-27, КЮ-28, К10-42, К10-43, КЮ-45, КЮ-47, КЮ-49, КЮ-50, КЮ-52, К21-5, К21-8, К21-9, К22У-1, К22-4, КТ4-27, К53-15, К53-15А, К53-16А, К53-22, К53-25, К53-26). Для работы совместно с микросхемами и микросборками могут быть использованы и другие типы конденсаторов, соизмеримые с ними по габаритным размерам.

Монтаж конденсаторов безвыводного типа осуществляется пайкой к плате за контактные площадки или с помощью проволочных выводов диаметром не более 0,15 мм. В последнем случае конденсаторы должны приклеиваться к плате или заливаться эпоксидным компаундом. Перед пайкой безвыводные конденсаторы следует нагревать. При монтаже на плате распайкой за контактные поверхности необходимо, чтобы плата была жесткой и не коробилась в процессе сборки и эксплуатации. Расстояние между контактными площадками на плате должно быть таким, чтобы нижние поверхности конденсатора ложились на контактные площадки платы. При установке конденсаторов на плату не допускаются перекосы. Для пайки следует использовать паяльник мощностью не более 25 Вт. Время пайки не должно превышать 3 с.

При установке подстроечных конденсаторов на металлическую плату или шасси роторную обкладку, связанную с регулировочным винтом, следует заземлять, если это возможно, или соединять с такой точкой схемы, чтобы было исключено влияние паразитной емкости при регулировке.

Клеи, компаунды, лаки и другие материалы, используемые для приклеивания, заливки и дополнительной защиты конденсаторов от влаги, должны обеспечивать хорошую теплопроводность, адгезию, высокую электрическую прочность и не должны нарушать защитных покрытий конденсаторов и ухудшать их характеристики.

Не допускается погружение подстроечных конденсаторов в моечные составы и покрытие их защитными компаундами, лаками и другими материалами без дополнительной защиты от попадания указанных составов и материалов внутрь конденсаторов.

Особенности эксплуатации некоторых типов конденсаторов

Полярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут работать только в цепях постоянного или пульсирующего тока, при этом амплитуда напряжения переменной составляющей должна быть меньше напряжения постоянного тока. Недопустимо подавать на полярные конденсаторы постоянное напряжение обратной полярности.

При эксплуатации оксидных конденсаторов при малых напряжениях необходимо учитывать наличие у них собственной электродвижущей силы (ЭДС) до 1 В. У большинства образцов полярность ЭДС совпадает с полярностью конденсаторов, а у отдельных образцов наблюдается несоответствие полярности, а также изменение полярности с течением времени. Собственная ЭДС может возникать также у керамических конденсаторов типа 2 при воздействии ударных и вибрационных нагрузок и при резкой смене температур.

Допускается встречное включение оксидных конденсаторов — соединение одноименными полюсами (плюс с плюсом или минус с минусом) двух однотипных с одинаковыми номинальными емкостью и напряжением полярных конденсаторов. При этом общая емкость уменьшается в 2 раза. Встречно включенные конденсаторы применяются как неполярные. Оксидно-электролитические танталовые конденсаторы типа ЭТО, К52-2 и К52-5 с номинальным напряжением 15 В и выше при встречном включении допускают работу в цепях переменного тока частотой до 20 Гц при амплитуде напряжения не более 3 В.

Особенностью эксплуатации оксидно-электролитических конденсаторов является наличие бросков тока утечки в момент подачи на конденсатор поляризующего напряжения. При этом в первые секунды ток утечки быстро убывает и с течением времени снижается до установившегося значения. Начальное значение тока утечки зависит (при прочих равных условиях) от времени, в течение которого конденсатор бездействовал (либо находился на хранении). С увеличением времени хранения и температуры ток утечки возрастает, одновременно увеличивается время его восстановления (особенно у алюминиевых конденсаторов). Наиболее интенсивно увеличение тока утечки происходит при длительном воздействии повышенных температур без электрической нагрузки

При эксплуатации некоторых типов однослойных металлобумажных, металлопленочных и лакопленочных конденсаторов при низких напряжениях (менее 10 В) наблюдается нестабильность сопротивления изоляции, которое может снижаться до очень малых значений (единиц мегаом).

У некоторых типов бумажных и пленочных конденсаторов (БМ-1, БМТ-1, ПМ-1, ФТ и др.) с вкладными контактами при малых напряжениях (особенно менее 1 В) появляется неустойчивый внутренний контакт между обкладками и выводами, а также возрастание тангенса угла потерь из-за образования окисной пленки. При включении указанных конденсаторов под напряжение более 10 В их параметры практически восстанавливаются.

У керамических и слюдяных конденсаторов с электродами, нанесенными методом вжигания или испарением в вакууме, может иметь место самопроизвольное скачкообразное изменение емкости, возрастающее с увеличением напряжения и называемое «мерцанием». «Мерцание» связано с отсутствием четко выраженного края электрода и наличием большого числа мелких островков металла, подключающихся к обкладке при включении конденсаторов под напряжение. Однако изменение емкости при этом невелико и не превышает тысячных долей номинального значения. Явление «мерцания» может сказываться на стабильности работы особо точной аппаратуры (например, за счет скачкообразного изменения частоты контура), а также при применении конденсаторов в качестве образцовых мер. В большинстве случаев явление «мерцания» не сказывается на работоспособности аппаратуры

При работе с высоковольтными конденсаторами необходимо учитывать явление абсорбции электрических зарядов в диэлектрике, обусловливающей неполную отдачу энергии при быстром разряде конденсатора на нагрузку У различных типов конденсаторов отношение остаточного напряжения на конденсаторе к зарядному напряжению колеблется от 3 до 15 %, вследствие чего остаточное напряжение может быть опасным для жизни обслуживающего персонала.

Перед установкой вакуумных конденсаторов в аппаратуру, а также после перерыва в работе аппаратуры на срок более месяца необходимо проверить электрическую прочность конденсаторов путем плавного повышения напряжения от нуля до номинального и выдержкой при этом напряжении в течение 1 мин. В процессе проверки в конденсаторах не должно быть пробоев. При возникновении пробоев необходимо проводить тренировку конденсатора, постепенно повышать напряжение от нуля до испытательного значения. В случае возникновения пробоев в конденсаторе необходимо делать выдержку до их прекращения и только после этого повышать напряжение. По достижении испытательного значения напряжение снижают до номинального, выдерживают конденсатор под этим напряжением в течение 1 мин и снижают напряжение до нуля. Общее время тренировки не должно превышать 45 мин.

Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Такие конденсаторы применяют для плавной настройки колебательных контуров и в цепях автоматики.

По способу защиты от внешних воздействующих факторов конденсаторы выполняются незащищенными (допускают эксплуатацию при повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры), защищенными; неизолированными с покрытием или без покрытия (не допускают касания шасси); изолированными (с изоляционным покрытием)» уплотненными органическими материалами; герметизированными с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб, что исключает взаимодействие внутреннего пространства с окружающей средой.

В зависимости от способа монтажа конденсаторы выполняются для печатного и навесного монтажа, а также для использования в составе микромодулей и микросхем. У большинства оксидных, проходных и опорных конденсаторов одна из обкладок соединена с корпусом, служащим вторым выводом.

По назначению конденсаторы подразделяются на общего назначения (обычно низковольтные, без специальных требований) и специальные. Использование конденсаторов в конкретных цепях аппаратуры (низковольтные, высоковольтные, низкочастотные, высокочастотные, импульсные, пусковые, полярные, неполярные, помехо-подавляющие, дозиметрические, нелинейные и др.) зависит от вида использованного в них диэлектрика.

По виду диэлектрика конденсаторы делятся на группы: с органическим, неорганическим, оксидным и газообразным диэлектриком.

Конденсаторы с органическим диэлектриком

Конденсаторы с органическим диэлектриком изготовляются намоткой конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами. Они условно подразделяются на низковольтные (до 1000... 1600 В, а для оксидных до 600 В) или высоковольтные (свыше 1600 В). В свою очередь, низковольтные конденсаторы подразделяются на низкочастотные с рабочей частотой до 105 Гц (на основе полярных и слабополярных органических пленок: бумажные, металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лакопленочные, поликарбонатные и полипропиленовые) и высокочастотные с рабочими частотами до 107 Гц (на основе неполярных органических пленок: полистирольные, фторопластовые и некоторые полипропиленовые). Высоковольтные конденсаторы подразделяются на высоковольтные постоянного напряжения (в качестве диэлектрика используются бумага, полистирол, фторопласт, лавсан и комбинированные) и высоковольтные импульсные (на основе бумажного и комбинированного диэлектриков) Комбинированные конденсаторы обладают повышенной электрической прочностью по сравнению с бумажными. Высоковольтные импульсные конденсаторы должны пропускать большие токи без искажений, т. е. должны иметь малую собственную индуктивность. Дозиметрические конденсаторы (обычно фторопластовые) работают в цепях с низким уровнем токовых нагрузок, имеют большие сопротивления изоляциии постоянные времени. Помехоподавляющие конденсаторы (обычно бумажные, комбинированные и лавсановые) предназначены для ослабления электромагнитных помех, имеют высокое сопротивление изоляции, малую собственную индуктивность, что повышает полосу подавляемых частот.

Пленочные конденсаторы выпускаются на основе синтетических пленок толщиной 1,4...30 мкм. В зависимости от использованного диэлектрика они подразделяются на группы: из неполярных пленок (полистирольные, фторопластовые, полипропиленовые), из полярных пленок (полиэтилентерефталатные, т. е лавсанполикарбонатные), комбинированные (пленка и бумага) и лакопленочные. Каждый класс конденсаторов обладает определенным комплексом свойств, и в целом пленочные конденсаторы перекрывают широкий диапазон требований современной техники.

Пленочные конденсаторы отличаются более высокими электрическими и эксплуатационными характеристиками и меньшей трудоемкостью изготовления по сравнению с бумажными, поэтому производство их непрерывно растет.

Конденсаторы выпускаются с фольговыми и металлизированными обкладками. Фольговые конденсаторы отличаются более высокими и стабильными электрическими характеристиками. Конденсаторы с металлизированными обкладками отличаются от фольговых улучшенными удельными характеристиками. Это достигается за счет присущего таким конденсаторам свойства самовосстановления, позволяющего повысить рабочие напряженности электрического поля.

Области применения фторопластовых и полистирольных конденсаторов почти не отличаются. Фторопластовые конденсаторы применяют при повышенных температурах и более жестких требованиях к электрическим параметрам.

Полистирольные конденсаторы обладают высокой температурной и временной стабильностью емкости, малыми значениями температурного коэффициента емкости (ТКЕ) в широком диапазоне частот, высокой постоянной времени; рассчитаны для интервала рабочих температур —60...+85 °С, допускают работу в широком диапазоне частот.

Полистирольные фольговые конденсаторы открытой (К71-9, ПМ-1) и уплотненной в алюминиевом корпусе (ПМ-2) конструкций выпускаются с номинальной емкостью от 22 пФ до 0,1 мкФ и напряжением 35 и 63 В Полистирольные конденсаторы с металлизированными обкладками уплотненной конструкции (К71-4, К71-5, К71-7) изготовляются на основе тонкой полистирольной пленки с обкладками' в виде металлизированной с двух сторон пленки ПЭТФ. Они выпускаются с номинальной емкостью от 1000 пФ до 10 мкФ и напряжением 160 и 250 В. Использование металлизированных обкладок позволило получить высокие для полистирольных конденсаторов удельные заряды — до 14 мкКл/см3.

Конденсаторы К71-7 предназначены для печатного монтажа, имеют наибольшую точность по емкости (до ±0,5 %) и частую шкалу номинальных емкостей.

Полипропиленовые конденсаторы (как и полистирольные) относятся к высокочастотным. Основное их преимущество по сравнению с полистирольными — улучшенные в несколько раз удельные характеристики.

Конденсаторы К78-2 используются в телевизионной технике; выпускаются в изоляционной оболочке с односторонним расположением выводов с номинальной емкостью от 1000 пФ до 2,2 мкФ, частотой до 16 кГц и импульсным напряжением от 100 до 2000 В.

Конденсаторы К78-3 и К78-4, К78-9 (для бытовой техники) предназначены для работы при переменном напряжении 450 В, /=22 кГц, СНОМ = 0,27...0,56 мкФ (К78-3) и 160...500 В, /=50 Гц, СНОМ=0,47...68 мкФ (К78-4). Конденсаторы изготовляются в цилиндрических алюминиевых корпусах с односторонним расположением выводов. Конденсаторы К78-4, К78-9 по сравнению с металлобумажными того же назначения имеют в 2...3 раза больший срок службы и повышенную надежность.

Особенностью фторопластовых конденсаторов К72-9 (£У=200...500 В, СНОМ = 0,01...2,2 мкФ) является высокий верхний предел рабочей температуры — до 200 °С. Фторопластовые конденсаторы К72-11 и К72-11А предназначены в основном для цепей переменного тока повышенной частоты. Они выпускаются на напряжения 125... 1000 Вэф с частотой до 15 кГц и СНОМ = 0,047... 4,7 мкФ.

Полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) конденсаторы являются наиболее распространенными и массовыми пленочными конденсаторами. Они отличаются от бумажных и металлобумажных лучшими электрическими и эксплуатационными характеристиками, расширенным интервалом рабочих температур (—60...+125 °С). Конструктивно в зависимости от климатических требований конденсаторы изготовляются в липкой ленте (К73-11, К73-13, К73-14), окукленными эпоксидным компаундом (К73-5, К73-9, К73-17), уплотненными в алюминиевом корпусе (К73-15, К73-16, К73-26), а также для печатного (К73-5, К73-9, К73-17, К73-24, К73-30) и навесного монтажа.

Низковольтные ПЭТФ конденсаторы выпускаются на напряжения 63...1600 В и Сном от 1000 пФ до 150 мкФ; высоковольтные (К73-13, К73-14, К74-7) — на напряжения 4...25 кВ и Сном от 150 пФ до 0,1 мкФ.

Использование в качестве диэлектрика тонких ПЭТФ пленок и металлизированных обкладок позволило достигнуть для низковольтных конденсаторов удельных зарядов до 120 мкКл/см3.

Поликарбонатные конденсаторы (К77-1, К77-2, К77-4) подобны по размерам и эксплуатационным характеристикам ПЭТФ конденсаторам, но отличаются от них более высокой точностью и стабильностью емкости.

Лакопленочные конденсаторы изготовляются на основе тонких лаковых эфироцеллюлозных пленок с металлизированными обкладками, герметичной (К76-4, К76-5) и уплотненной (К76-3) конструкций. Конденсаторы выпускаются с СНОМ = 0,1...22 мкФ на напряжения 25, 63, 250 В.

Лакопленочные конденсаторы имеют наилучшие среди конденсаторов с органическим диэлектриком удельные характеристики. Максимальный удельный заряд конденсаторов К76-5 составляет 115 мкКл/см3. За счет использования тонкого лакового диэлектрика (1,4 мкм) для этих конденсаторов достигнут удельный объем 0,22 см3/мкФ.

Высоковольтные фильтровые конденсаторы К78-5 применяются в аппаратуре дальней связи. Допускают работу при малых значениях переменного напряжения частотой до 100 МГц, воздействие одиночных импульсов напряжения 6 кВ. Выпускаются с СНОМ = 0,00047...0,47 мкФ, Uном = 2 кВ, tраб = —60... +85 °С. Выдерживают длительное воздействие переменного напряжения с амплитудой 280 В и частотой 50 Гц.

Комбинированные конденсаторы общего назначения изготовляются в стальных герметичных корпусах (К75-12, К75-24) и изоляционном эпоксидном корпусе (К75-47) с Сном до 10 мкФ и Uном от 400 В до 63 кВ.

Использование комбинированного диэлектрика позволяет улучшить стабильность электрических параметров/ расширить интервал рабочих температур, в ряде случаев улучшить удельные характеристики по сравнению с бумажными конденсаторами.

Конденсаторы К75-10 предназначены для работы в цепях переменного тока. Они изготовляются в цилиндрическом герметичном корпусе с Сном до 10 мкФ, UH0М 250...1000 В, допускают работу на частотах до 10 кГц.

Импульсные энергоемкие конденсаторы К75-11, К75-17, К75+40 отличаются повышенными значениями удельной энергии (до 180 Дж/дм3), выпускаются с Сном до 100 мкФ и UH0М от 630 В до 5 кВ.

Бумажные и особенно металлобумажные конденсаторы

по-прежнему находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре в основном благодаря своей низкой стоимости.

Наиболее массовыми являются малогабаритные конденсаторы с металлизированными обкладками (МБМ, МБГО), обладающие удовлетворительной стабильностью электрических параметров и эксплуатационной надежностью.

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком

В качестве диэлектрика в них используются керамика, стекло, стеклоэмаль, стеклокерамика или слюда. Конденсаторы с такими диэлектриками подразделяются на низковольтные, высоковольтные и помехоподавляющие. Низковольтные конденсаторы, в свою очередь, делятся на низкочастотные и высокочастотные (с частотой до сотен мегагерц и более) и предназначаются: для использования в резонансных контурах и цепях, где требуются малые' потери и высокая стабильность емкости (высокочастотные). В цепях фильтров блокировки и развязки, где малые потери и стабильность емкости не имеют особого значения, используются керамические конденсаторы с большими диэлектрическими потерями (низкочастотные). К высокочастотным конденсаторам относятся слюдяные, стеклоэмалевые, стеклокерамические и керамические; к низкочастотным — стеклокерамические и керамические.

Высоковольтные конденсаторы выполняются с диэлектриком из керамики с большой диэлектрической проницаемостью и разделяются также на низкочастотные и высокочастотные. Они имеют конструкцию и выводы, рассчитанные на прохождение больших токов.

Помехоподавляющие конденсаторы разделяются на опорные с конструкцией дискового или трубчатого типа (один из выводов у них — опорная металлическая пластина с резьбовым соединением) и проходные (коаксиальные и некоаксиальные); предназначены для подавления индустриальных, атмосферных и высокочастотных помех.

Керамические конденсаторы являются самыми массовыми среди применяемых в радиоэлектронной аппаратуре. К основным достоинствам керамических конденсаторов относятся:

1. возможность реализации широкой шкалы емкостей от долей пикофарады до единиц и десятков микрофарад;

2. возможность реализации заданного температурного коэффициента емкости (ТКЕ);

3. высокая устойчивость к воздействиям внешних факторов (температура, влажность воздуха и т. п.) и высокая надежность;

4. возможность использования керамических кристаллов совместно с микросхемами или в составе микросхем;

5. простота технологии, делающая керамические конденсаторы массовых серий самыми дешевыми.

Керамические конденсаторы можно разделить на две группы: постоянной емкости, среди которых различают низковольтные (Cном < 600 В) и высоковольтные (Cном = 1600 В), и подстроечные.

По базовым конструкциям низковольтные керамические конденсаторы можно разделить на:

- трубчатые (КТ-1, 2, 3; КЮ-38);

- дисковые (КД-1, 2; КЮ-19; КЮ-29; КЮ-78);

- пластинчатые (КЮ-7В);

- полупроводниковые (с барьерным слоем К10У-5);

- монолитные (КЮ-17, КЮ-27, КЮ-42; КЮ-43; КЮ-47; КЮ-49, КЮ-50, КЮ-60, К22-5);

- специальные — проходные и опорные (КТП, КЮП-4, КО, КДО).

Однослойные конденсаторы трубчатой, дисковой и пластинчатой конструкции — самые распространенные. Они выпускаются в диапазоне емкостей от 0,47 пФ до 0,063 мкФ и напряжением до 800 В. Разнообразие конструктивных вариантов исполнения однослойных конденсаторов и широкий диапазон их видоразмеров позволяют потребителю выбрать наилучший вариант по сочетанию параметров и стоимости изделий.

Для многих применений интересны конденсаторы с барьерным слоем или конденсаторы на основе полупроводниковой керамики. Они имеют значительно более высокую емкость в единице объема по сравнению с упомянутыми выше Типами однослойных конденсаторов. Конденсаторы КЮУ-5 предназначены для навесного монтажа в аппаратуре.

Наиболее широким набором параметров обладают монолитные конденсаторы, для которых достигнуты особо высокие значения номинальных (до 6,8 мкФ) - и удельных емкостей. Они выпускаются в различных конструктивных вариантах: покрытие тиксотропным эпоксидным компаундом (К22-5, КЮ-17), в эпоксидном корпусе со специальным контактным выступом (КЮ-17, КЮ-43, КЮ-49, КЮ-50 варианта «а») и в прямоугольных корпусах (К10-47 варианта «а»). Конденсаторы КЮ-17, КЮ-42, КЮ-43, КЮ-47, КЮ-49, КЮ-50 варианта «а» представляют собой кристаллы для применения в микросхемах. Конденсаторы КЮ-27 — многосекционные кристаллы, содержащие от 2 до 5 секций. Монолитные конденсаторы отвечают самым жестким требованиям конструкторов и изготовителей радиоэлектронной аппаратуры и являются самыми перспективными.

Специальные — проходные и опорные конденсаторы — позволяют упростить конструирование и монтаж радиоаппаратуры, в основном ее высокочастотных блоков. Разнообразие конструктивных вариантов — крепление к шасси с помощью гайки (КТП, КО, КДО) или пайки к металлизированной поверхности (КЮП-4) — позволяет выбрать необходимый тип изделия для любого принятого потребителем варианта технологии.

Высоковольтные высокочастотные керамические конденсаторы предназначены для применения в радиоаппаратуре в основном в условиях непрерывных радиочастотных режимов, хотя они могут использоваться и в любом другом режиме. Выпускаются такие конденсаторы плоской (К15У-1, К15-12, К15-14), трубчатой (К15У-2, К16-11) и горшковой конструкций. В соответствии с назначением важнейшим параметром высокочастотных конденсаторов является реактивная мощность, которая для конденсаторов К15-11 достигает 1500 кВА.

Низкочастотные высоковольтные конденсаторы предназначены в основном для эксплуатации при воздействии напряжения постоянного тока. Они изготовляются изолированными (К15-4, К15-5) и неизолированными (К15-10). Диапазон номинальных напряжений конденсаторов от 1,6 до 63 кВ, емкость конденсаторов — до 15 000 пФ.

Высоковольтные конденсаторы монолитной конструкции предназначены для работы в качестве встроенных элементов внутреннего монтажа в цепях постоянного, пульсирующего и переменного токов при условии защиты межэлектродного промежутка конденсаторов варианта «в» от поверхностного разряда. Изготовляют конденсаторы двух вариантов: «а> — защищенные неизолированные, всеклиматического исполнения; «в» — незащищенные, обычного климатического исполнения.

Диапазон номинальных напряжений от 1,6 до 4 кВ, емкостей — от 150 пФ до 0,068 мкФ.

Подстроечные конденсаторы КТ4-21, КТ4-22„ КТ4-25, предназначенные для радиоэлектронной аппаратуры с печатным монтажом, отличаются малыми габаритами и массой, высокой удельной емкостью и высокой стабильностью установленной емкости при механических и климатических воздействиях. Оии имеют несколько конструктивных вариантов с целью реализации различных способов крепления к плате.

Конденсаторы бескорпусной конструкции КТ4-24 и КТ4-27 предназначены для применения в гибридных микросхемах (КТ4-24 — для электронных часов). Они отличаются малыми размерами, в том числе малой толщиной (не более 2 мм), и высокой стабильностью параметров при воздействии внешних факторов.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком

Оксидные конденсаторы (старое название — электролитические) разделяются на: общего назначения, неполярные, высокочастотные, импульсные, пусковые и помехоподавляющие. В качестве диэлектрика в них используется оксидный слой, образуемый электрохимическим путем на аноде — металлической обкладке из некоторых металлов.

В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые.

Второй обкладкой конденсатора (катодом) служит электролит, пропитывающий бумажную или тканевую прокладку в оксидно-электролитических (жидкостных) алюминиевых и танталовых конденсаторах, жидкий или гелеобразный электролит в танталовых объемно-пористых конденсаторах и полупроводник (двуокись марганца) в оксидно-полупроводниковых конденсаторах.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком — низковольтные, с относительно большими потерями, но в отличие от других типов низковольтных конденсаторов имеют несравнимо большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад) . Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых устройств на низких частотах.

Алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы являются одними из самых массовых. Они выпускаются на напряжения от 3 до 450 (500) В с диапазоном емкостей от десятых долей до сотен тысяч микрофарад и предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов, а также в импульсных режимах»

Конденсаторы К50-35 из группы общего назначения имеют униполярную (одностороннюю) проводимость, вследствие чего их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде. Тем не менее это наиболее распространенные оксидные конденсаторы. Они могут быть жидкостными, объемно-пористыми и оксидно-полупроводниковыми.

Неполярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также допускать смену полярности в процессе эксплуатации.

Неполярные конденсаторы выпускаются оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые, а также оксидно-полупроводниковые танталовые. Эти типы конденсаторов (алюминиевые, жидкостные и танталовые оксидно-полупроводниковые) широко применяются в источниках вторичного электропитания, в качестве накопительных и фильтрующих элементов в цепях развязок и переходных цепях полупроводниковых устройств в диапазоне частот пульсирующего тока от десятков герц до сотен килогерц. По частотным характеристикам они уступают конденсаторам на неорганической основе.

Для расширения возможностей использования оксидных конденсаторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление. Это оказалось возможным при появлении совершенно новых конструктивных решений — четырехвыводных конструкций и плоской конструкции, позволяющих их эксплуатацию на значительно более высоких частотах.

Импульсные конденсаторы К50-17 используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом И быстрым разрядом, например в устройствах фотовспышек. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяют оксидно-электролитические алюминиевые конденсаторы с напряжением до 500 В.

Пусковые конденсаторы К50-19 используются в асинхронных двигателях, в которых емкость включается только на момент пуска двигателя. При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Все это способствует повышению пускового момента, улучшает характеристики двигателя.

В связи с тем, что пусковые конденсаторы включаются в сеть переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети. На практике используются пусковые конденсаторы емкостью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом.

В группу оксидных помехоподавляющих конденсаторов входят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы. Они, как и проходные конденсаторы других типов, выполняют роль фильтра нижних частот, но в отличие от них имеют гораздо большие значения емкостей, что дает возможность сдвигать частотную характеристику в область более низких частот.

Конденсаторы с газообразным диэлектриком

По выполняемой функции и характеру изменения емкости эти конденсаторы делятся на постоянные и переменные. В качестве диэлектрика в них используется воздух, сжатый газ (азот, фреон, элегаз), вакуум. Особенностями газообразных диэлектриков являются малое значение тангенса угла диэлектрических потерь (до 10~5) и высокая стабильность электрических параметров. Поэтому основной областью их применения является высоковольтная и высокочастотная аппаратура.

В радиоэлектронной аппаратуре из конденсаторов с газообразным диэлектриком наибольшее распространение получили вакуумные. По сравнению с воздушными они имеют значительно большие удельные емкости, меньшие потери в широком диапазоне частот, более высокую электрическую прочность и стабильность параметров при изменении окружающей среды. По сравнению с газонаполненными, требующими периодической подкачки газа из-за его утечки, вакуумные конденсаторы имеют более простую конструкцию, меньшие потери и лучшую температурную стабильность; они более устойчивы к вибрации, допускают более высокие значения реактивной мощности. Коэффициент перекрытия по емкости вакуумных переменных конденсаторов может достигать 100 и более.

Вакуумные конденсаторы применяются в передающих устройствах диапазонов ДВ, СВ и КВ на частотах до 30...80 МГц в качестве контурных, блокировочных, фильтровых и разделительных конденсаторов, используются также в качестве накопителей в импульсных искусственных линиях формирования и различного рода мощных высоковольтных высокочастотных установках.

Конденсаторы для гибридных микросхем

Наибольшее распространение в качестве навесных емкостных элементов гибридных микросхем имеют в настоящее время керамические монолитные конденсаторы, однако в ряде случаев в составе микросхем и на печатной плате целесообразно использовать тонкопленочные конденсаторы различных видов.

Танталовыё тонкопленочные конденсаторы К26-3, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и пульсирующего токов в непрерывном и импульсном режимах, изготовляются на ситалловых подложках в двух модификациях.

Конденсаторы К26-3в, предназначенные для монтажа в гибридных микросхемах методом «перевернутого кристалла», имеют номинальные емкости от 27 до 10 000 пФ.

Конденсаторы К26-3а с плоскими односторонне направленными ленточными выводами, герметизированные эмалью, предназначаются для монтажа на печатные платы. Выпускаются с номинальными емкостями от 47 долевые тонкопленочные конденсаторы К26-5 изготовления на кремниевых подложках и имеют номинальные  емкости от 100 до 7400 пФ; выпускаются двух модификаций: для монтажа методом «перевернутого кристалла» и присоединения методом приварки тонкой проволоки.

Промежуточные значения емкостей танталовых тонкопленочных конденсаторов соответствуют ряду Е12 ГОСТ 2619—67. Допускаемые отклонения емкости от номинальной ±5, ±10, ±20%. Номинальные напряжения 16, 10 и 6,3 В. Диапазон рабочих температур —45... +85 °С.

Характерные значения электрических параметров: тангенс угла потерь на частоте 1 кГц — 0,003; сопротивление изоляции при напряжении 10 В — 1010 Ом; ТКЕ= +250.1 Г6 1/°С.

Наиболее целесообразное применение таких конденсаторов — в качестве разделительных, блокировочных и фильтровых в транзисторной радиоэлектронной аппаратуре.

Планарные конденсаторы К26-2, предназначенные для емкостной подстройки гибридных микросхем, представляют собой блок из четырех конденсаторов (с одним общим электродом) на подложке из материала с высокой диэлектрической проницаемостью. Значения емкостей конденсаторов образуют отношение 1:2; 4:8, что позволяет потребителю, осуществляя параллельное соединение отдельных конденсаторов, получать 15 значений емкости. Таким образом, конденсаторы К26-2 могут выполнять роль подборного емкостного элемента и в некоторых случаях заменять вращающиеся подстроечные конденсаторы.

Конденсаторы выпускаются в двух модификациях: с суммарной емкостью 6 и 22,5 пФ (соответственно минимальная емкость 0,4 и 1,5 пФ). Номинальное рабочее напряжение 25 В.

Тонкопленочные конденсаторы со структурой металл — диэлектрик — полупроводник (МДП) изготовляются с номинальными емкостями от 1 до 200 пФ и промежуточными значениями по ряду Е6 ГОСТ 2619—67.

Номинальное напряжение составляет:

6,3 В — в диапазоне емкостей от 15 до 220 пФ;

25 В — в диапазоне емкостей от 6,8 до 100 пФ;

50 В — в диапазоне емкостей от 1 до 47 пФ.

Интервал рабочих температур — 60 ... + 100 °С.