خازن برد الکترونیکی چیست

دو قطعه رسانای الکتریکی را پیدا کنید (چیزهایی که جریان برق را از خود عبور می دهند) و آنها را با یک عایق از هم جدا کنید (ماده ای که جریان الکتریسیته را خیلی خوب عبور نمی دهد). بدین ترتیب شما یک خازن ساخته اید. خازن برد الکترونیکی قطعه ای است که می تواند انرژی الکتریکی را ذخیره کند. افزودن انرژی الکتریکی به یک خازن را «شارژ شدن» می نامند و آزاد کردن انرژی از یک خازن را «تخلیه» می نامند.

پیشنهاد میکنیم برای آشنایی بیشتر و ورود به بازار کار در دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی و آموزش plc ثبت نام نمایید. این دوره ها ویژه بازار کار بوده و تحت نظر اساتید با تجربه در آموزشگاه فن آموزان برگزار می شود.

انواع خازن برد الکترونیکی

خازن کمی شبیه به باتری است، اما کار متفاوتی را انجام می دهد. باتری از مواد شیمیایی برای ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می کند و از طریق یک مدار، انرژی را بسیار آرام آزاد می کند. گاهی اوقات آزاد کردن انرژی می تواند چندین سال طول بکشد. اما خازن انرژی خود را بسیار سریع تر و اغلب در یک ثانیه یا حتی کمتر پخش و آزاد می کند.

به عنوان مثال، اگر شما بخواهید یک عکس با فلش بگیرید، به دوربینی نیاز دارید که نور زیادی را در یک ثانیه ایجاد کند. یک خازن متصل به فلش در چند ثانیه انرژی را از باتری های دوربین شما می گیرد و آن را آزاد می کند که بدین ترتیب فلش ایجاد می شود.

البته خازن برای شارژ شدن به زمان احتیاج دارد و به همین دلیل است که عکاسان معمولا کمی صبر می کنند و سپس عکس بعدی را می گیرند. هنگامی که خازن به طور کامل شارژ شود، می تواند تمام انرژی را در یک لحظه از طریق لامپ فلورسنت زنون آزاد کند.

انواع خازن با کابردهای مختلف در بازار وجود دارد و هر کدام دارای مشخصه های خاص و کاربردهای خاص خود هستند. انواع خازن عبارتند از:

• خازن دی الکتریک

خازن های دی الکتریک معمولا یک نوع خازن متغیر هستند و این ویژگی برای تنظیم فرستنده ها، گیرنده ها و رادیوهای ترانزیستوری مورد نیاز است. خازن های دی الکتریک، دارای انواع مختلفی از صفحات چند لایه هستند که برخی از صفحات ثابت هستند (لایه های استاتور) و برخی از صفحات، قابل جابجا شدن (لوله های روتور) هستند و بین صفحات ثابت حرکت می کنند.

• خازن های متغیر

خازن های متغیر دارای انواع مختلفی هستند. متغیر، نوع از پیش تعیین شده آنها تریمر (Trimmers) نامیده می شود. این خازن ها به طور کلی دستگاه های کوچکی هستند که می توانند با استفاده از یک پیچ گوشتی کوچک بر روی مقدار خاصی از قبل تعیین و تنظیم شوند. معمولا با ظرفیت بسیار کم حدود 500pF یا کمتر و به صورت غیر قطبی هستند.

• خازن ورقه ای یا فیلمی

خازن های ورقه ای معمولا انواع مختلفی دارند و تفاوت آنها در نوع دی الکتریک است. انواع دی الکتریک هایی که در این خازن ها استفاده می شود عبارتند از: پلی استر (مایلار)، پلی استایرن، پلی پروپیلن، پلی کربنات، کاغذ متالیزه شده، تفلون و غیره. خازن های ورقه ای یا فیلمی بسته به نوع واقعی خازن و درجه ولتاژ آن، از 5pF تا 100uF در دسترس هستند. خازن های ورقه ای یا فیلمی در قالب مجموعه ای از شکل ها و سبک های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند که شامل موارد ذیل است:

انواع فیلم و فویل خازن ها از نوار های نازک بلند از فویل فلزی نازک ساخته شده است که همراه با مواد دی الکتریک به صورت محکم و به شکل رول پیچیده می شوند و سپس در لوله های کاغذی یا فلزی مهر و موم می شوند.

این نوع فیلم ها یا لایه ها، نیاز به فیلم دی الکتریک ضخیم تر دارند تا خطر پاره شدن یا سوراخ شدن فیلم را کاهش دهند. این کار برای خازن های با اندازه بزرگ و مقدار کم، مناسب است.

• خازن های سرامیکی

خازن های سرامیکی یا خازن های دیسکی معمولا دارای دو دیسک سرامیکی یا پورسلین کوچک در طرفین خود هستند که با نقره پوشش داده می شوند و سپس برای ساخت یک خازن به هم متصل می شوند. برای مقادیر خازنی بسیار کم، یک دیسک سرامیکی در حدود 3 تا 6 میلی متر استفاده می شود. خازن های سرامیکی دارای مقاومت دی الکتریک بالا (High-K) هستند، به طوری که ظرفیت خازنی نسبتا بالایی را می توان در اندازه فیزیکی کوچک بدست آورد.

• خازن های الکترولیتی

خازن های الکترولیتی معمولا وقتی که مقدار خازنی بسیار زیاد مورد نیاز باشد، استفاده می شوند. در این خازن ها به جای استفاده از یک لایه فیلم بسیار نازک فلزی برای یکی از الکترودها، از یک محلول الکترولیتی نیمه مایع به شکل ژله یا چسب استفاده می شود که به عنوان الکترود دوم (معمولا کاتد) عمل می کند.

دی الکتریک یا عایق، یک لایه بسیار نازک از اکسید به صورت الکتریکی-شیمیایی است که با یک فیلم دارای ضخامت کمتر از 10 ترکیب می شود. این لایه عایق خیلی نازک است که امکان ساخت خازن با مقدار ظرفیت زیاد و با یک اندازه فیزیکی کوچک و فاصله بین صفحات  بسیار کم را فراهم می کند.

به طور کلی خازن های الکترولیتی به دلیل ظرفیت زیاد و اندازه کوچک خود، در مدار هایی با منبع تغذیه DC برای کاهش موج ولتاژ و یا برای اتصال و قطع اتصال استفاده می شود. یکی از معایب اصلی این خازن ها، ولتاژ نسبتا پایین آنها به علت پلاریته بودن خازن های الکترولیتی است. این خازن ها دارای دو نوع هستند که عبارتند از:

1. خازن الکترولیتی آلومینیومی

اساسا دو نوع خازن الکترولیتی آلومینیومی وجود دارد: نوع فویل ساده و نوع فویل ساخته شده با اچ (etched foil) وجود دارد. ضخامت لایه یا فیلم اکسید آلومینیوم و ولتاژ شکست بالا، ظرفیت بسیار زیادی را برای این خازن ها ایجاد می کند.

2. خازن الکترولیتی تانتالیوم

خازن های الکترولیتی تانتالیوم و دانه های تانتالیوم در انواع مختلفی از نوع الکترولیتی مایع (فویل) و خشک (جامد) موجود هستند که تانتالیوم خشک یا جامد رایج ترین آنها است. خازن های جامد تانتالیوم از دی اکسید منگنز به عنوان دومین ترمینال استفاده می کنند و از لحاظ فیزیکی کوچکتر از خازن های الکترولیتی آلومینیومی هستند.

الکترولیتها به دلیل کم هزینه و کوچک بودن آنها به طور گسترده در بسیاری از خازن ها استفاده می شوند اما سه راه آسان برای نابود کردن یک خازن الکترولیتی وجود دارد:

ولتاژ بیش از حد: ولتاژ بیش از اندازه باعث نشت و عبور جریان از طریق دی الکتریک می شود و در نهایت موجب اتصال کوتاه می گردد.

پلاریته معکوس: ولتاژ معکوس باعث نابودی و تخریب لایه اکسید می شود.

گرمای بیش از حد: گرمای بیش از حد، لایه الکترولیتی را خشک می کند و عمر یک خازن الکترولیتی را کوتاه می نماید.

تفاوت خازن و باتری

وظیفه خازن و باتری ذخیره کردن انرژی الکتریکی و در اختیار قرار دادن این انرژی به مدار در مواقع نیاز می باشد. با وجود شباهتی که در عملکرد این دو قطعه وجود دارد اما تفاوت های بارزی در ساختار آنها وجود دارد که باعث شده تا خازن و باتری در کاربردهای مجزایی به کار برده شوند. در ادامه به تفاوت خازن و باتری و نحوه عملکرد هر یک پرداخته شده است.

برای بررسی تفاوت خازن و باتری نیاز است تا در ابتدا به ساختار و ویژگی های هر یک از این دو قطعه اشاره نماییم و سپس به ذکر تفاوت های آنها بپردازیم.

باتری قطعه ای آشناتر برای همه افراد می باشد چرا که در بسیاری از وسایل برقی که در زندگی روزمره استفاده می شود، انواع باتری ها کاربرد بسیاری دارند. باتری موبایل، باتری لپ تاپ، باتری ساعت، باتری کنترل، باتری اسباب بازی ها و انواع مختلف دیگر، از جمله باتری های مورد استفاده در زندگی افراد می باشند.

باتری ها دارای ولتاژ ثابتی بوده و جریانی که تولید می کنند نیز از نوع DC و ثابت می باشد.

اگر بخواهیم ساختار باتری را مورد بررسی قرار دهیم می توانیم به سه قسمت اصلی کاتد، آند و الکترولیت اشاره کنیم. الکترولیت به کار رفته در باتری ها بسته به نوع کاربرد، می تواند از ماده های مختلف ساخته شده باشد.

باتری ها برای کار کردن از واکنش های اکسیید و احیا استفاده می کنند. در این واکنش ها، با توجه به ساختار ماده الکترولیت که یونی می باشد، یون ها و الکترودهایی در آند تولید می گردند. این یون ها و الکترون ها به سمت کاتد حرکت کرده و تخلیه باتری یا اصطلاحا دشارژ شدن اتفاق می افتد.

باتری های لیتیومی، باتری های لیتیم یون، باتری های نقره اکسید و باتری های نیکل کادمیوم از معروف ترین انواع باتری به شمار می روند که هر یک دارای ویژگی های منحصر به فردی می باشند.

ساختار خازن با باتری کاملا متفاوت بوده و از ساختاری لایه ای برخوردار می باشند. صفحاتی به صورت موازی رو به روی هم قرار گرفته اند و بین آنها یک ماده دی الکتریک قرار داده شده است. صفحات موازی رسانا بوده دی الکتریک به عنوان عایق در این میان به کار برده می شود.

هنگامی که یک منبع تغذیه به خازن متصل شود جریان از خازن عبور می کند. البته عبور جریان در خازن تا هنگامی برقرار است که ولتاژ دو سر خازن با ولتاژ منبع برابر باشد. به این حالت شارژ شدن خازن گفته می شود. با قرار دادن خازن شارژ شده در یک مدار بدون منبع تغذیه، دشارژ شدن اتفاق می افتد.

در بررسی تفاوت خازن و باتری می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در باتری انرژی پتانسیل به شکل انرژی شیمیایی ذخیره شده و در ادامه به انرژی الکتریکی تبدیل می شود در صورتی که در خازن انرژی پتانسیل به شکل میدان الکتریکی ذخیره می گردد و به صورت انرژی الکتریکی در مدار آزاد می شود.
• باتری ها به تولید الکترون و یون می پردازند در صورتی که خازن ها الکترون های شارژ شده را ذخیره می نمایند.
• در واقع می توان گفت که باتری به تولید الکترون پرداخته و خازن به ذخیره الکترون ها می پردازد.
• اساس کار باتری بر اساس واکنش اکسایش کاهش است اما در خازن ولتاژ به ترمینال های خازن اعمال شده و انرژی ذخیره می گردد.
• اختلاف پتانسیل در باتری ثابت بوده اما در خازن به صورت نمایی افزایش می یابد.
• طول عمر باتری بین 5 تا 10 سال و طول عمر خازن بین 10 تا 15 سال می باشد.

اموزشگاه فن اموزان برگزار کننده دوره های فنی حرفه ای ویژه اشتغال از جمله آموزش طراحی برد الکترونیکی و تعمیرات آن، آموزش تعمیرات لوازم خانگی ، آموزش تعمیرات موبایل ، آموزش نصب دوربین مدار بسته ، آموزش هوشمند سازی ساختمان ، آموزش تابلو برق صنعتی و … بصورت تخصصی و عملی در کارگاههای مجهز می باشد. عناوین تمامی دوره های در حال برگزاری در دصفحه اصلی سایت قابل مشاهده است.