خازن
خازن المانی است که انرژی الکنریکی را در خود ذخیره می کند و ساختمان آن از دو قسمت تشکیل شده است.
الف) صفحات هادی : که به آن جوشن نیز می گویند. معمولا از ورقه های نازک از جنس آلومینیوم، روی یا نقره ساخته می شوند.
ب) عایق بین صفحات هادی : که به آن دی الکتریک نیز گفته می شود.معمولا خازن
ها از نظر نوع دی الکتریک به کار رفته در ساختمان آنها نام گذاری و تقسیم
بندی می شوند.
شکل زیر انواع قرار گرفتن صفحات هادی مقابل یکدیگر و شکل خازن را نشان می دهد
مشخصات خازن:
-ظرفیت خازن
-ولتاژ کار ماکزیمم
-ضریب حرارتی خازن
-حداکثر فرکانس کار
-ضریب تلفات خازن
بیانگر آن است که مقدار ظرفیت خازن فقط به مشخصات فیزیکی از قبیل اندازه و
فاصله صفحات و جنس دی الکتریک وابسته بوده و بر حسب فاراد(F) بیان می شود.
ولتاژ کار ماکزیمم: این ولتاژ که معمولا روی بدنه خازن به همراه ظرفیت
خازن نوشته می شود، ولتاژی است که به دو سر خازن اعمال می شود بدون اینکه
دی الکتریک میان صفحات یونیزه شود و بطوری که خازن بتواند در شرایط عادی
کار کند که مقدار آن به فاصله صفحات و جنس دی الکتریک وابسته است.
از طرفی به مقدار ولتاژ ماکزیمم که به ضخامت دی ا لکتریک و جنس آن بستگی دارد استحکام دی الکتریک نیز گفته می شود.
معمولا استحکام دی الکتریک را بر حسب ولت بر میکرومتر بیان می کنند. جدول
زیر ضریب ثابت دی الکتریک و استحکام چند عایق دی الکتریک مشخص شده است.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ضریب حرارتی : وابستگی ظرفیت خازن به حرارت را ضریب حرارتی خازن می گویند.
حداکثر فرکانس کار:از آنجا که خازن در مدارهای متناوب از
خود مقاومت ظاهری نشان می دهد(که آن را با xc معرفی می کنند) این مقاومت
ظاهری با فرکانس را بطه عکس دارد.
در نتیجه تا جایی که با افزایش فرکانس این امپدانس روند کاهشی داشته باشد
خازن درست کار می کند ولی از یک فرکانس مشخص به بالا تغییر خاصیت می
دهد،به این حد فرکانسی، حداکثر فرکانس کار خازن می گویند.
ضریب تلفات خازن:ضریب تلفات خازن به صورت رابطه زیر تعریف می شود
مقاومت اهمی صفحات خازن، C ظرفیت آن و f فرکانس منبع است.
انواع خازن ها
خازن ثابت
بدون قطبیت 
دارای قطبیت (الکترولیتی 
خازن متغییر
خازن های بدون قطبیت:این خازن ها در انواع مختلف
خازن های کاغذی
خازن های سرامیکی
خازن های عدسی
خازن تانتالیومی
خازن میکا
خازن روغنی
وغیره می باشد.
خازن های کاغذی: دی الکتریک این نوع خازن ها از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل
تشکیل شده است که یک دی الکتریک مناسب درون آ ن تزریق می شود. جوشن های این
نوع خازن نیز معمولا از جنس آلومینیوم است.این خازن ها دارای ابعاد فیزیکی
بزرگی بوده و غالبا دارای ولتاژ کار بالایی می باشند.
خازن های سرامیکی:این نوع خازن ها معمولا دارای روکش سرامیکی می باشند و در
ولتاژهای بالا کار می کنند و همچنین در مدار های با فرکانس زیاد از این
نوع خازن ها استفاده می نمایند.ظرفیت این خازن ها معمولا بین 100PF تا
0.1uF می باشند.
شکل زیر نمونه هایی از خازن های بدون قطبیت را نشان می دهد.
خازن های دارای قطبیت(الکترولیتی): در میان خازن ها بیشترین ظرفیت را
خازن های الکترولیتی دارند.ظرفیت زیاد این خازن ها، ناشی از به کار بردن یک
لایه دی الکتریک نازک به ضخامت تقریبی یک نانومتر است.چنین لایه ای عملا
به وسیله اکسیداسیون آندی یک فلز مناسب تهیه شده و میان صفحات خازن قرار می
گیرد و به خاطر همین ضخامت کم لایه دی الکتریک و نزدیک شدن صفحات خازن به
یکدیگر، دارای ولتاژ کار کمی می باشد.
خازن های الکترولیتی اکثرا قطبی بوده و دارای کاتد و آند هستند بنابراین
هنگام استفاده از آن، پایه های خازن اشتباه وصل نشود. در غیر این صورت
واکنش های الکتروشیمیایی درون خازن اتفاق می افتد که باعث معیوب شدن می
گردد.
شکل زیر نمونه هایی از خازن دی الکتریک را نشان می دهد.
خازن های الکترولیتی با توجه به مواد دی الکتریک در انواع مختلف ساخته می
شوند که هر کدام با توجه به مواد به کار برده شده در آنها دارای مشخصات
خاصی هستند.
خازن های متغیر: با تغیر سه عامل می توان ظرفیت خازن را تغیر داد.
فاصله صفحات
سطح مقطع صفحات
نوع دی الکتریک
رایج ترین روش ساخت خازن های متغیر، تغیر سطح مقطع صفحات است.شکل زیر یک
نمونه خازن متغیر را نشان می دهد که شامل یک دسته صفحه ثابت و متحرک می
باشدکه تمام صفحات متغیر به محور چرخان متصل می باشد و با چرخاندن محور می
توان صفحات متحرک را درون صفحات ثابت قرار داد و بدین ترتیب سطح موثر صفحات
خازن و ظرفیت آن را افزایش داد. ماکزیمم چرخش محور در خازن های متغیر 180
درجه است.
روش دیگری که جهت ساخت خازن متغیر از آن استفاده می شود و بیشتر در
سنسورهای خیلی حساس کاربرد دارد روش تغیر دی الکتریک است.به عنوان مثال در
سنسور های حساس به گاز شیمیایی و یا دود حاصل از آتش سوزی که باعث تغیر
ظرفیت خازن شده و فرمان به صدا در آمدن آژیر خطر و یا فرمان عملیاتی را به
سیستم ها می دهند.
نحوه خواندن مقدار ظرفیت خازن:
امروزه سازندگان مختلف، روی خازن های ساخته شده ظرفیت آنرا می نویسند و فقط
روی بعضی از خازن ها مثل خازن عدسی، به جای نوشتن مستقیم ظرفیت یک عدد سه
رقمی را ذکر می کنند. که اگر دو رقم اول را در کنار هم بنویسیم و به مقدار
عدد سوم (عدد سمت راست) در جلوی آن ، صفر قرار دهیم، عدد بدست آمده ظرفیت
خازن بر حسب پیکو فاراد(PF) می باشد . به عنوان مثال اگر بر روی خازنی عدد
473 نوشته شده باشد ظرفیت آن برابر است با C=47000PF یعنی ظرفیت این خازن
0.047uF است.
و چنانچه بر روی بعضی از خازن ها نوار های رنگی کشیده شده باشد می توانیم
از روش خواندن مقاومت های رنگی استفاده نماییم ولی عدد حاصل بر حسب پیکو
فاراد خوانده می شود.(که این روش جهت کدگذاری خازن ها دیگر رایج نیست)
در برد گوشی ها خازن های الکترولیت به شکل مستطیل که یک طرف آن نوار دارد و
عموما به رنگ های قرمز ، زرد ، نارنجی و یا مشکی دیده می شوند .
خازن های الکترولیت روی برد گوشی
و خازن های غیر الکترولیت به شکل مستطیل های کوچک به رنگ های قهوه ای ، خاکستری روشن ، کرم تیره دیده می شوند .
خازن غیر الکترولیت روی برد
نکته قابل توجه و فرق خازن های الکترولیت در الکترونیک عمومی و بردهای گوشی ها در پایه های مثبت منفی آن است .
در الکترونیک عمومی پایه ای که نوار روی آن قرار دارد پایه منفی است اما در گوشی ها پایه مثبت این خازن ها دارای نوار است .
تمام خازن ها در نقشه های الکترونیکی با حرف C که مخفف Capacitor یا
Capacitance می باشد نشان داده می شوند و ظرفیت آن ها فاراد ( F ) است و
بصورت اعداد وحروف زیر نویس می باشند . یعنی :
چهل و ششمین خازن از بخش سوم دارای ظرفیت 100 پیکوفاراد یعنی 0.000000000100 فاراد است .
نحوه خواندن ظرفیت خازن های سرامیکی و عدسی :
(ضریب خطا , J:تعداد صفر, 3:رقم اول و دوم 22: ,خوانده نمی شود: 2A223J (2A
22x10 ̂ 3 PF ± 5 %
*دقت شود عددی که خوانده می شود بر حسب پیکوفاراد ( PF ) است .
40x1000pf_403
در مورد خازن های عدسی می تواند این عدد فقط دو رقم باشد ، به شکل روبرو:
که این دو عدد ظرفیت خازن است بر حسب پیکوفاراد . یعنی 47 پیکوفاراد . در مورد خازن های الکترولیت روی آن ها ظرفیت قطعه نوشته می شود و علاوه بر آن میزان مجاز ولتاژی که قطعه می تواند تحمل کند نیز ثبت می گردد .
