Un condensatore offre una vasta gamma di caratteristiche e specifiche. Possiamo ottenere una comprensione approfondita delle proprietà di un condensatore esaminando attentamente le informazioni stampate sul suo corpo. Tuttavia, i corpi di alcuni condensatori contengono colori o designazioni numeriche, il che rende difficile comprenderne le caratteristiche. Ogni tipo o famiglia di condensatori ha un insieme univoco di proprietà e metodi di identificazione. Mentre alcuni schemi di identificazione dei condensatori utilizzano simboli, lettere e colori semplici, altri utilizzano caratteristiche più difficili da comprendere.
Un condensatore ha un certo insieme di qualità. I produttori di condensatori producono schede tecniche che elencano tutte queste caratteristiche. Parliamo ora di alcuni di loro.
Capacità nominale (C)
La capacità nominale (C) di un condensatore è uno dei parametri più significativi del condensatore. Questo valore di capacità nominale è tipicamente espresso in pico-farad (pF), nano-farad (nF) o micro-farad (uF) e viene visualizzato sul corpo di un condensatore come una combinazione di colori, numeri o lettere . Non è necessario che il valore nominale della capacità stampato sul lato del corpo del condensatore corrisponda al valore reale.
tensione di esercizio (WV)
Un’altra caratteristica cruciale di tutte le proprietà del condensatore è la tensione di lavoro. La tensione di lavoro è la tensione più alta che può essere fornita a un condensatore senza causarne il guasto mentre è in uso (WV). Questa tensione di lavoro è stampata sul corpo di un condensatore ed è indicata in termini di DC.
(%) Tolleranza
La tolleranza, indicata in percentuale, è la deviazione di capacità relativa consentita dal valore nominale. Il valore di tolleranza per i condensatori potrebbe essere più o meno, proprio come accade per i resistori. Questo valore di tolleranza è tipicamente espresso in percentuale (+/-%) per condensatori di valore superiore a 100pF o come pico-farad (+/-pF) per condensatori di valore inferiore a 100pF.
Il valore di tolleranza di un condensatore è determinato a +20°C ed è preciso solo al momento della consegna. Il valore di tolleranza aumenterà se un condensatore può essere utilizzato dopo un periodo di stoccaggio più lungo, ma secondo le specifiche standard, questo valore non sarà superiore al doppio della misurazione effettuata al momento della consegna. Per i condensatori avvolti, le tolleranze di consegna sono tipicamente +/-(1%,2,5%,5%,10%,20%). La tipica fluttuazione del valore di tolleranza per i condensatori è del 5% o del 10%; per i condensatori in plastica, questo è valutato a partire da +/- 1%.
Perdite presenti (LC)
Le piastre metalliche dei condensatori sono separate da materiali dielettrici, nessuno dei quali è un perfetto isolante. La corrente di dispersione e altre quantità minori di corrente possono attraversarli. Le particelle di carica sulle piastre di un condensatore creano un forte campo elettrico quando viene fornita la tensione di alimentazione (V), che è ciò che provoca questo effetto.
La corrente di dispersione di un condensatore è una corrente CC trascurabilmente piccola misurata in nanoampere (nA). Questo è il risultato del flusso di elettroni attraverso il materiale dielettrico o attorno ai suoi bordi, nonché della sua scarica nel tempo quando l’alimentazione viene interrotta.
Temperatura di lavoro
Il valore della capacità di un condensatore varia in base alle variazioni della temperatura attorno ad esso. Le proprietà del dielettrico variano in conseguenza delle variazioni di temperatura. La temperatura di lavoro di un condensatore è la temperatura alla quale funziona alla sua tensione nominale. Per la maggior parte dei condensatori, l’intervallo di temperatura operativa è compreso tra -30°C e +125°C. Questo valore di temperatura nei condensatori di tipo plastico non è superiore a +700C.
Coefficiente termometrico
La variazione massima del valore di capacità con un dato intervallo di temperatura è descritta dal coefficiente di temperatura di un condensatore (TC). Il valore di capacità visualizzato sul corpo di un condensatore viene generalmente misurato con riferimento a una temperatura di 250°C e le applicazioni che funzionano al di sotto o al di sopra di questa temperatura devono tenere conto del TC del condensatore elencato nella scheda tecnica. Il coefficiente di temperatura viene generalmente indicato come variazione percentuale in un intervallo di temperatura specifico o in unità di parti per milione per grado centigrado (PPM/0C).
Polarizzazione
La polarizzazione del condensatore si riferisce tipicamente ai condensatori elettrolitici, come i tipi di condensatori al tantalio e alluminio. La maggior parte dei condensatori elettrolitici sono polarizzati, il che significa che la tensione di alimentazione deve essere collegata ai terminali del condensatore con la giusta polarità, ad esempio collegando il terminale positivo (+ve) al terminale positivo (+ve) e al terminale negativo (-ve) al terminale negativo (-ve).
Se la tensione di alimentazione dei condensatori polarizzati è invertita, ci sono correnti di dispersione significative. Il segnale è distorto, il condensatore si surriscalda e alla fine il condensatore viene distrutto dalla corrente di dispersione nei condensatori polarizzati. Il vantaggio principale dei condensatori polarizzati rispetto ai condensatori non polarizzati con gli stessi valori di tensione e capacità è il loro costo inferiore. In generale, i condensatori polarizzati sono disponibili in unità micro-farad come 1uF, 10uF, ecc.
Resistenza in serie analogica (ESR)
Quando un condensatore viene utilizzato a frequenze molto elevate e tenendo conto della resistenza dielettrica, viene determinata la sua resistenza in serie equivalente (ESR). A una temperatura e frequenza specifiche, vengono misurate sia la resistenza CC del dielettrico che la resistenza della piastra del condensatore.
Quando è in serie con un condensatore, ESR si comporta come un resistore. La qualità di un condensatore è misurata dalla sua ESR. È noto che i condensatori teoricamente perfetti sono privi di perdite e hanno valori ESR pari a zero. Questa resistenza (ESR) contribuisce spesso ai guasti del circuito del condensatore.
Effetti della resistenza della serie equivalente
Le prestazioni del dispositivo sono influenzate dalla resistenza in serie equivalente (ESR) del condensatore di uscita nel circuito. Inoltre, l’ESR può abbassare la tensione di alimentazione di un condensatore. La resistenza di isolamento di un condensatore, che in alcuni tipi di condensatori viene visualizzata come resistenza pura in parallelo con il condensatore, è molto diversa dall’ESR. Un condensatore ideale ha un ESR estremamente basso e solo la sua capacità.
L’ESR crescerà all’aumentare dello spessore del dielettrico. Il valore ESR diminuirà con l’aumentare della superficie della piastra. Oltre a un misuratore di condensatore di base, come un misuratore ESR, è necessario per calcolare l’ESR di un condensatore. Il misuratore del condensatore non rileverà i guasti del condensatore che aumentano il valore ESR, se è uno strumento utile.
La resistenza metallica dei conduttori, degli elettrodi e la perdita dielettrica in un condensatore non elettrolitico o un condensatore con elettrolita solido sono i principali fattori che contribuiscono all’ESR. I valori ESR per i condensatori ceramici variano tipicamente da 0,01 a 0,1 ohm. I condensatori elettrolitici in tantalio e alluminio con elettrolita non solido hanno valori ESR estremamente elevati, talvolta superiori a diversi ohm.