Abaixo um texto coletado sobre capacitores, parte da net, parte traduzida, parte de livros e parte de experiência pessoal.
Rigidez dielétrica : A capacidade do dielétrico para suportar uma certa tensão sem um arco ou a ocorrência de curto-circuito. Quanto maior a força dielétrica, o capacitor suportará maior tensão elétrica.
Absorção dielétrica : Um efeito onde parte da carga armazenada em um capacitor não aparece imediatamente após a descarga, porém vaza lentamente com o passar do tempo. Alguns materiais dielétricos possuem uma espécie de efeito esponja. É o equivalente à água que mantém a esponja úmida mesmo após você torce-la. Absorção dielétrica não é uma característica desejável.
Resistência série equivalente (ESR) : Na prática todos os capacitores possuem uma certa resistência em série, devido a fios, materiais, etc. Baixo ESR é uma característica desejável.
Indutância Série : Na prática capacitores possuem indutância série devido as técnicas de construção utilizadas. A indutância mínima seria o mesmo que um condutor (fio) o mesmo comprimento que o capacitor. Muitas vezes esse valor é muito maior. Com um indutor em série com o capacitor, resulta em um circuito ressonante de série. O capacitor irá ressonar nessa freqüência. Indutância série não é uma característica desejável. Os capacitores de indutância série mais baixas são usualmente os tipos SMD cerâmicos e tântalo.
Coeficiente de temperatura : Na prática os capacitores variam um pouco o seu valor com a mudança de temperatura. Alguns variam apenas uma pequena quantidade, alguns bastante. O coeficiente de temperatura (mudança na capacitância vs mudança de temperatura) não é sempre linear.
Polaridade : Capacitores que podem ser operados com segurança com apenas uma polaridade DC são chamados capacitores “polarizados”, que podem ser operados sem considerar a polaridade são “não-polarizados”. Às vezes capacitores “polarizados” são combinados de forma especial para permitir uma limitada capacidade de lidar com polaridade reversível, e são chamados de “bipolares”.
Ripple de corrente : A quantidade de corrente AC, que um capacitor pode suportar e quantas vezes ele pode suportar. Nem todos os capacitores são classificados para a corrente de ripple. Esta especificação é aplicada principalmente para capacitores que lidam com correntes AC, ou capacitores de DC com grandes componentes de AC (freqüentemente encontrados em fontes de alimentação switching e equipamentos industriais, tais como motor drives etc).
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MATERIAIS DIELÉTRICOS :
A maioria dos capacitores são nomeados com base no material usado em seu dielétrico.
Ar : O material dielétrico original. Receptores de rádio de tempo antigo usado variável capacitores feitos de pilhas de placas paralelas com ar entre eles. O ar é um bom dielétrico, que varia ligeiramente com a umidade e partículas em suspensão. Capacitores com dielétricos de ar são impraticáveis para valores para além de algumas centenas de picofarads devido ao seu tamanho crescente. Caps de ar são não polarizados.
Cerâmica monolítica : Materiais cerâmicos fazem um bom dielétrico. Eles podem ser usados para valores de baixas picofarads até geralmente ao redor de um microfarad. Os pequenos valores são geralmente “monolíticos”, eles são feitos de um único dielétrico (geralmente em forma de disco) metal chapeado em ambos os lados do disco, e leads anexados. Eles também são avaliados pelo coeficiente de temperatura.
COG ou capacitores NPO (zero negativo-positivo) são o mais estável com temperatura, mas geralmente estão disponíveis apenas na gama picofarad. Eles são maiores para determinados valores de capacitância. Há capacitores de coeficiente de temperatura especial para compensação de circuitos. Esses casos são raros.
X7R capacitores têm um maior coeficiente de temperatura, mas estão disponíveis em maiores capacitâncias. Eles são menores em tamanho que NPO. O tempco não não linear e são difíceis de ajusta-los para linearidade, mas os valores variam para mais ou menos alguns poucos percentos entre 0 a 100 graus Celsius.
Capacitores Z5U dão os maiores valores de capacitância por um menor volume.. O tempco é terrível, muitas vezes caindo para -50% do valor no-20 graus e + 100 graus Celsius (em relação a 25 ° C). Usado apenas para aplicações não-críticas como bypass em fontes de alimentação.
Cerâmica empilhados : Existem capacitores que são fabricados empilhando várias capacitores monolíticos em um único pacote. Eles possuem maior capacitância do que um disco de semelhante classificação. O desempenho ainda está relacionada ao material dieléctrico, que poderia possuir um tempco e caracteristica de tensão boa ou ruim.
Cerâmica (em geral) : Para pequenos valores e altas tensões, capacitores de cerâmicas são os melhores. Eles são geralmente muito baixos na indutância série, e geralmente o ESR não é um problema. Esteja ciente de seus coeficientes de temperatura. Alguns materiais cerâmicos apresentam alguns efeitos piezoelétricos, eles podem ser eletricamente sensíveis a vibrações e choques. A maioria das cerâmicas têm baixa absorção dielétrica. Caps cerâmicos são não polarizados.
Mica : Muito bom, dielétrico muito estável, feito a mica mineral, com placas chapeadas ou depositadas em ambos os lados (muitas vezes prata, daí o nome “prateado mica”). Desempenham melhor do que as capacitores de cerâmicas na série NPO. Capacitores de Mica são produzidos para a faixa de picofarads, e a faixa de tensão é para milhares de volts. Capacitores de mica são não polarizados.
Tântalo : Um dielétrico capaz de produzir alta capacitância em um espaço muito pequeno. Capacitores de tântalo são feitos de duas construções, úmido e seco. Capacitores de tântalo úmido possuem um eletrolito líquido que forma o dielétrico. Esses foram quase que totalmente substituidos por tântalo sêco. Esses usam um material pó esférico de tântalo com um revestimento dielétrico externa. Eles são “aglomerados” juntos para formar um material quase contínuo com valor de alta capacitância por unidade de volume. Eles têm indutância série razoavelmente baixa e muito baixo ESR.
AVISO: capacitores de tântalo são RAIVOSAMENTE polares. Invertendo a polaridade DC mesmo por um breve período de tempo fará com que eles ao calor e auto-destruição. Ccapacitores de tântalo são mais comuns em baixas tensões e valores abaixo alguns microfarads. Tensões elevadas e grandes (> 5-10uF) valores os tornam excessivamente custosos. Seu ESR baixo e indutância série os torna perfeitamente adequados à serviços de bypass de fontes de alimentação. A corrente de fuga é geralmente muito baixa, muito melhor do que os eletrolíticos. Eles devem ser evitados em circuitos de acoplamento de áudio (região bipolar).
Eletrolítico : Capacitores eletrolíticos possuem esse nome por causa dos produtos químicos usados para formar o dielétrico. Capacitores eletrolíticos têm placas enroladas com uma longa e fina tira de papel alumínio. O dielétrico é um fino (vários átomos densamente) revestimento de óxido de alumínio (um excelente isolante). O óxido de alumínio é formado por uma reação química entre o eletrólito e o alumínio, na presença de um campo elétrico. Este dielétrico formado dá os capacitores algumas únicas vantagens e desvantagens. Capacitores eletrolíticos podem ter grandes capacidades por espaço de unidade, uma vez que o dielétrico é muito fino. O dielétrico pode ser adaptado para suportar tensões até cerca de 450 VCC, o limite superior para caps eletrolíticos. As desvantagens do eletrolítico vêm do eletrólito, e como o dielétrico é formado. O eletrólito irá secar no tempo, fazendo com que os capacitores para gradualmente diminuir a capacitância. Usar o capacitor além suas classificações (tensão, polaridade ou corrente de ripple) vai aumentar a pressão interna no capacitor até que libere a pressão (vent) e perde eletrólitos ou explode. O outro problema é que, se o capacitor eletrolítico não é usado por um longo tempo, o dielétrico se torna mais fino, diminuindo a tensão que ele pode suportar. O dielétrico precisa de um campo elétrico (carga) a fim de manter a sua força. Eletrolíticos armazenados sem uso (em armazenamento ou em equipamentos não utilizados) podem ter suas camadas dielétricas restauradas aplicando lentamente o aumento dos níveis de tensão DC. O procedimento pode levar dias. Eletrolíticos sofrem de envelhecimento acelerado em temperaturas elevadas. Uma regra é que sua vida é cortada ao meio para cada aumento de 10 graus Celsius acima do ambiente (25 ° C). Por todas estas razões, eletrolíticos têm vida limitada e o usuário pode esperar para substituí-los em algum momento no futuro. Excessivo ruido de 60Hz (humm) em uma fonte de alimentação ou imagens de rolamento instável em um monitor são frequentemente sinais de um eletrolítico chegando ao fim da sua vida útil. Capacitores eletrolíticos têm uma quantidade substancial de escapamento e absorção dielétrica. Isso pode ser um problema em circuitos de temporização e muitas vezes limita a sua utilização. Alguns projetos (como o temporizador 555) minimizam essas falhas, usando o capacitor em tensões de funcionamento onde esse fator aparece de forma mínima. A estabilidade de temperatura de eletrolíticos é pobre e raramente especificado.
Eletrolíticos polarizados : A forma mais comum de capacitores eletrolíticos. Estes estão disponíveis nos tamanhos acima de 1uF até Farads, e disponíveis a suportar tensões de 5 a 450 Vcc. Existem tipos especiais que trabalham em faixa extendida de desempenho, geralmente especificado para temperaturas mais altas, maior corrente de ripple, baixa ESR e maior confiabilidade. Todas estas classificações geralmente resultam em um componente fisicamente maior. Existem eletrolíticos “selados” para aplicações em temporização, mas eles são raros.
Eletrolíticos bi-polar : Estas são uma variedade especial de capacitor eletrolítico que são usados em aplicativos que misturaram polaridade, tais como o acoplamento de aplicações de áudio. Fisicamente, eles são feitos de dois eletrolíticos polares ligados em série nos seus terminais negativos. Eles são geralmente duas vezes tão grandes quanto um eletrolítico polarizado para o mesmo valor de tensão e capacitância. Usos comuns em Crossovers econômicos em alto-falantes.
Supercaps (bateria) : Estas são capacitores eletrolíticos que são especializados para os tempos de descarga longa com cargas de corrente muito baixas. Eles são usados por aplicativos de backup de memória no lugar de baterias Ni-Cad ou lítio.
O uso principal para capacitores eletrolíticos é para alimentação, filtragem e bypass. Usos menores são para acoplamento em operação unipolar de áudio (onde um terminal é sempre mais positivo do que o outro) ou aplicações não-críticas de cronometragens.
Capacitores de filme : Capacitores de filme são os membros mais incompreendidos da família de capacitores. Eles são nomeados após o material usado como o dielétrico. Eles vêm em duas variedades de físicas, a construção de Filme e Película, ou construção de Filme Metalizado. Eles estão disponíveis em valores em torno de .0005uF (500pF) para vários microfarads e tensões de em torno de 10VDC a vários milhares de VCC. Existem capacitores de filme para aplicações especiais podem ir até vários milhares de microfarads, nesse caso possuem maior tamanho e preço. A maioria das capacitores de filme tem ótima estabilidade em variações de temperatura, e com baixa absorção dielétrica. Por via de regra são capacitores não polarizados e têm boa resposta de AC. Indutância série varia de baixo a alto, dependendo da geometria da construção. Em sua forma mais simples, eles são construídos de duas peças de alumínio, separadas por um “filme” do material dielétrico. Isso é chamado de construção de filme e papel alumínio e é o maior e mais robusto na maioria dos casos. Alguns capacitores de filme têm uma camada de metalização, geralmente de alumínio, depositada em ambos os lados do filme. Isso é chamado de película metalizada e é geralmente menor e mais caro. Ambos os tipos têm desempenho semelhante.
Filme de poliéster (Mylar) : O material dielétrico mais comum em uso. É de baixo custo e os tipos existentes são em filme e papel alumínio metalizado. As faixas de tensões suportadas vai de 50VDC Mylar 200VDC (até 1000VDC). Mylar sofre absorção dieléctrica (. 2%), que o torna inadequado para aplicações tais como capacitores de temporização de VCO e aplicativos de Sample and Hold. Capacitores de poliéster não tem um coeficiente de temperatura linear, sua capacitância aumenta em alta temperatura e diminui em baixas. A forma geral da curva é semelhante a uma letra horizontal “S”. Entre 25-85 graus Celsius têm um coeficiente de temperatura crescente. Eles são úteis para áudio, acoplamento, circuitos de temporização semi-critical, controles de tom, usos gerais. Faixa de temperatura é de 125 graus Celsius.
Filme de poliestireno : Santo Graal dos capacitores de filme, poliestireno tem as características elétricas mais desejáveis. Com coeficientes de temperatura tão baixos quanto 30-40ppm (especial) e normalmente inferior a 120ppm (standard), eles têm excelente linearidade de coeficiente de temperatura na faixa de temperatura que qualquer equipamento já trabalhou nesse planeta. Absorção dieléctrica (. 02%) é o mais baixo encontrado em qualquer variedade de capacitor. Isto faz a escolha de capacitores de poliestireno o primeiro para todos os circuitos de tempo crítico, tais como clocks de VCO e FCR e todos os os circuitos de Sample/Hold. Capacitores de poliestireno não toleram temperaturas altas (máximo de 85 graus Celsius), portanto eles não estão disponíveis na forma metalizado. Descuido ao soldar podem destrui-los facilmente, e em muitos casos não são adequados à produção automatizada. Há um rumor persistente que o único fabricante no mundo que continava a produzir capacitores de filme de poliestireno cessou a produção. Ainda há estoque no mercado, mas as pessoas também são aconselhadas a armazena-los por garantia. Há alguns novos capacitores de policarbonato que se aproximam do desempenho de poliestireno.
Filme de polipropileno : Capacitores de polipropileno são usados no lugar de poliestireno. Ligeiramente maior do que o poliéster (Mylar), são eletricamente superiores e um pouco maior em tamanho. Eles têm um coeficiente de temperatura linear, negativa de-150 ppm (e especial-250 ppm para compensação de bobinas em aplicações de filtro). Se o coeficiente de temperatura negativo é desejável, eles são usados no lugar de poliestireno. Absorção dieléctrica é 0.02% e a escala de temperatura é de até 105 graus Celsius no máximo.
Película do policarbonato : Capacitores de policarbonato são outra boa opção para substituição de poliestireno. O tempco e estabilidade de temperatura não são tão bons como poliestireno. São lineares em uma faixa limitada de temperatura (25-85 graus Celsius). Além desse intervalo não são lineares (semelhante a capacitores de poliéster). Capacitores de policarbonato suportam temperaturas muito mais altas (máximo de 125 graus Celsius) do que o poliestireno, então podem ser construidos com película metalizada. As gamas de tensão chegam a alguns milhares de volts. Estas capacitores são mais adequadas para aplicações de sincronismo e acoplamento crítico e podem ser usados sempre que o poliestireno é a escolha preferida, com uma ligeira diminuição no desempenho. Capacitores de policarbonato têm uma quantidade moderada de sensibilidade de umidade e absorção dieléctrica é em torno de 0.08%. Capacitores de policarbonato são cerca de 12% maior do que o poliéster (Mylar).
Filme polysulfone : As mesmas especificações como policarbonato, mas com as classificações de temperatura ainda maiores. Estes são usados onde o desempenho de alta temperatura é obrigatório (máx. 150 graus Celsius) e raramente são usados para aplicações gerais. Eles têm um coeficiente de temperatura razoavelmente linear de 25 graus Celsius e acima, mas que cai ligeiramente a baixas temperaturas. Capacitores de Polysulfone possuem uma pequena sensibilidade a umidade e absorção dieléctrica é em torno de 0.08%.
Filme de Teflon : Teflon trabalha bem como poliestireno e é bom também para altas temperaturas. Eles são duas vezes o tamanho de um capacitor de poliéster (Mylar), e o preço elevado torna sua utilização incomum para todos, e servem mais apropriadamente para aplicativos mais essenciais (leia aeroespacial). A dificuldade em fazer qualquer coisa a aderir ao filme faz a metalização impraticável. Teflon é impermeável à umidade e tem absorção dieléctrica ao redor de 0.02%.
