الکتروهوش

همه چیز درباره ی خازن ها – قسمت اول

 

خازن چیست؟

خازن، قطعه ای است که جریان برق را در خود دخیره کرده و در موقع نیاز آن را به مدار پس می دهد. فرآیند پس دادن جریان به مدار توسط خازن، بیشتر زمانی رخ می دهد که ولتاژ روی پایه های خازن افت کند.

در واقع خازن، وسیله ای الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد می کند. اثر خازنی خاصیتی است که باعث می شود انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود و بعد از مدتی تخلیه گردد.

مجموعه آموزشی تعمیرات تخصصی الکترونیک به صورت کاملا کاربردی به همراه آموزش عملی

تاریخچه خازن ها

در اکتبر سال ۱۷۴۵ میلادی، اووالد جورج فون کلست از پومرانیای آلمان، دریافت که با اتصال یک ژنراتور الکترواستاتیک با ولتاژ بالا توسط یک سیم به یک حجم آب در یک شیشه دستی قابل نگهداری، می‌توان بار را ذخیره کرد. در واقع آب و دست فون کلست به عنوان هادی عمل می‌کند و شیشه نیز به عنوان یک دی الکتریک. فون کلیست دریافت که تماس با سیم منجر به ایجاد جرقه قدرتمند، بسیار دردناکتر از آنچه که از دستگاه الکترواستاتیک بدست آمده‌، می شود.

سال بعد نیز، فیزیکدان هلندی، پیتر وان ماسنبربوک، خازن مشابهی را که با نام لیوان لیدن نامیده شد، پس از دانشگاه لیدن که در آنجا کار می‌کرد، اختراع کرد. او همچنین تحت تأثیر قدرت شوکی که از این فرآیند دریافت کرد، قرار گرفت. این ها اولین اقداماتی بود که در زمینه ی تولید این قطعه ی بسیار مهم و کاربردی در الکترونیک، انجام گرفت و بعدها منجر به تولید خازن های  امروزی شد.

ساختار داخلی خازن ها

ساختار داخلی خازن

خازن ها به اشکال گوناگون ساخته می شوند که متداول ترین نوع آن ها، خازن های مسطح می باشد. این خازن ها از دو صفحه ی فلزی تشکیل شده اند که توسط موادی عایق به نام دی الکتریک از یکدیگر جدا می شوند. جنس دی الکتریک ها نیز می تواند از سرامیک، شیشه، کاغذ، پلاستیک و … باشد.

صفحات هادی در خازن ها، نسبتاً بزرگ می باشد که در فاصله ی بسیار نزدیک به هم قرار گرفته اند. دی الکتریک ها نیز انواع مختلفی داشته و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می شود، معرفی می گردند. این ضریب را ضریب دی الکتریک می نامند.

منابع تغذیه سوئیچینگ، پاور کامپیوتر و پاور سرور

تفاوت خازن ها با باتری ها

با توجه به تعریف گفته شده برای خازن ها، شاید در نگاه اول تصور کنید که خازن ها و باتری ها یکی بوده و عملکرد یکسانی دارند، اما این طور نیست. تفاوت خازن ها با باتری ها در این است که جریان برق در یک باتری،  حاصل یک واکنش شیمیاییاست، در حالی که خازن بار را در یک میدان الکتریکی ذخیره می کند.

باتری انرژی را بیشتر و برای مدت طولانی تری نسبت به خازن در خود ذخیره می کند. با این حال خازن نیز می تواند انرژی زیادی را در یک لحظه در مدار تخلیه کند.

انواع خازن

انواع خازن

خازن ها انواع مختلفی دارند که از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت اند.

در حالت کلی با تغییر سه پارامتر در خازن می توان ظرفیت آن را تغییر داد:

  • فاصله ی صفحات داخلی
  • سطح مقطع صفحات
  • جنس دی الکتریک

از این رو خازن ها را می توان به دو دسته ی کلی خازن های ثابت و خازن های متغیر تقسیم بندی کرد.

 

پکیج طلایی تعمیرات الکترونیک + منابع تغذیه سوئیچینگ

خازن های ثابت

این نوع از خازن ها دارای ظرفیت معینی بوده و در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی کنند. خازن های ثابت، براساس نوع ماده دی الکتریکی که در آن به کاربرده شده، تقسیم بندی می شوند. از جمله ی این خازن ها می توان به خازن های سرامیکی، میکا، ورقه ای یا کاغذی، الکترولیت، روغنی، گازی و فیلم (Film) اشاره کرد.

اگر ماده ی دی الکتریک به کار رفته در خازن طی یک فرآیند شیمیایی تشکیل شده باشد، خازن را الکترولیتی و در غیر این صورت، خازن را خشک می نامند.

انواع خازن های ثابت به شرح زیر می باشند:

  • خازن های سرامیکی
  • خازن‌ های ورقه‌ای
  • خازن‌ های میکا
  • خازن‌ های الکترولیتی
  • خازن های آلومینیومی
  • خازن های تانتالیوم

خازن های سرامیکی: خازنی است که دی الکتریک به کار رفته در آن از جنس سرامیک می باشد. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا بوده، از این رو به کمک این ماده، می توان خازن هایی با ظرفیت بالا و اندازه کوچک تولید نمود.

خازن های سرامیکی

خازن های سرامیکی در مدارهای الکترونیکی مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی مورد استفاده قرار می گیرند.

خازن های ورقه ای:

در این خازن ها از کاغذ و پلاستیک به دلیل انعطاف پذیری بالایشان به عنوان ماده ی دی الکتریک استفاده می شود.

خازن های ورقه ای خود نیز، به دو گروه تقسیم بندی می شوند: خازن های کاغذی و خازن های پلاستیکی

خازن های الکترولیتی:

خازن های الکترولیتی در واقع همان خازن های ثابت هستند اما با اندازه و ظرفیت بزرگتر. به این خازن ها، خازن شیمیایی نیز می گویند. علت این نام گذاری، دی الکتریک به کاررفته در این خازن هاست که از یک واکنش شیمیایی بین الکترولیت رسانا و یکی از صفحات خازن تشکیل می شود.

خازن الکترولیتی

خازن های الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می شوند. بر روی بدنه ی این نوع از خازن ها، یک علامت منفی وجود دارد که نشان دهنده ی پایه ی منفی خازن می باشد. هم چنین مقدار ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل نیز، روی بدنه ی خازن های الکترولیتی درج می شود.

خازن های آلومینیومی:

ماده ی دی الکتریک به کار رفته در این خازن ها (مانند خازن های ورقه ای)، ورقه ی آلومینیومی می باشد، از این رو به نام خازن های آلومینیومی شناخته می شوند.

خازن های تانتالیوم:

ثابت دی الکتریک این خازن ها نیز، فلز تانتالیوم می باشد که تقریباً، سه برابر خازن های آلومینیومی در حجم مساوی ظرفیت دارند.

خازن تانتالیوم

خازن های متغیر

خازن متغیر

خازن های متغیر، براساس تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک به کار رفته در آن، تعیین و شناخته می شوند.

خازن‌های متغیر عموماً از دو نوع عایق هوا یا پلاستیک ساخته می شوند و در گیرنده های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی به کار برده می شوند.

این خازن ها به دلیل ظرفیت پایین در مدارات زمان بندی (timing) استفاده نمی شوند و از خازن های ثابت برای این کار استفاده می شود.

خازن های متغیر، خود نیز به دو دسته ی متغیر و تریمر طبقه بندی می شوند.

سایر شیوه های طبقه بندی خازن ها

خازن ها را می توان از لحاظ شکل ظاهری به سه دسته ی کلی زیر تقسیم بندی کرد:

  • خازن مسطح (خازن تخت)
  • خازن کروی
  • خازن استوانه‌ای

هم چنین خازن ها را می توان براساس جنس دی الکتریک به کار رفته در آن ها، به صورت زیر طبقه بندی کرد:

  • خازن کاغذی
  • خازن الکترونیکی
  • خازن سرامیکی
  • خازن متغیر
مهندس علیزاده

    نوشته‌های مرتبط

    دیدگاه‌ها