Was ist ein Keramikkondensator?
Ein Kondensator, auch Speicherzelle, Sekundärzelle oder Kondensator genannt, ist eine passive elektronische Komponente, die elektrische Ladung speichern kann. Es ist auch ein Filter, der Gleichstrom (DC) blockiert und Wechselstrom (AC) durchlässt. Ein Kondensator besteht aus zwei leitenden Oberflächen, die Elektroden genannt werden und durch einen Isolator getrennt sind, der als Dielektrikum bezeichnet wird. Im Gegensatz zu einigen Kondensatoren ist ein Keramikkondensator nicht polarisiert, was bedeutet, dass die beiden Elektroden nicht positiv und negativ geladen sind. und es verwendet Schichten aus Metall und Keramik als Dielektrika.
Wenn eine Gleichspannung an einen Keramikkondensator angelegt wird, wird die elektrische Ladung in den Elektroden gespeichert. Die Speicherkapazität ist gering und wird in Einheiten gemessen, die als Farad (F) bezeichnet werden. Die meisten Kondensatoren sind so klein, dass ihre Kapazität in Einheiten von Mikrofarad (10 bis zur negativen sechsten Potenz), Nanofarad (10 bis zur negativen neunten Potenz) oder Picofarad (10 bis zur negativen zwölften Potenz) gemessen wird. Es wurden neue Superkondensatoren entwickelt, die tatsächlich genug Ladung enthalten, um in Farad-Einheiten gemessen zu werden.
Der erste Keramikkondensator wurde in den 1930er Jahren als Komponente in Funkempfängern und anderen Vakuumröhrengeräten eingesetzt. Kondensatoren sind heute ein wesentlicher Bestandteil zahlreicher elektronischer Anwendungen, darunter Automobile, Computer, Unterhaltungsgeräte und Netzteile. Sie sind auch hilfreich bei der Aufrechterhaltung des Spannungsniveaus in Stromleitungen, der Verbesserung der Effizienz des elektrischen Systems und der Verringerung des Energieverlusts.
Das ursprüngliche Keramikkondensatordesign war scheibenförmig, und mit Ausnahme von monolithischen Keramikkondensatoren ist dies immer noch das vorherrschende Design. Keramikkondensatoren verwenden Materialien wie Titansäurebarium als Dielektrikum. Sie sind nicht wie einige andere Kondensatoren in einer Spule aufgebaut, sodass sie in Hochfrequenzanwendungen und in Schaltkreisen verwendet werden können, die Hochfrequenzsignale nach Masse überbrücken.
Ein monolithischer Keramikkondensator besteht aus dünnen dielektrischen Schichten, die mit versetzten Metallfilmelektroden verwoben sind. Sobald die Zuleitungen angebracht sind, wird die Einheit in eine monolithische oder feste und gleichmäßige Form gepresst. Die geringe Größe und die hohe Kapazität von monolithischen Kondensatoren haben dazu beigetragen, die Miniaturisierung, Digitalisierung und Hochfrequenz in elektronischen Geräten zu ermöglichen.
Ein mehrschichtiger Keramikkondensator verwendet zwei nicht polarisierte Elektroden, die durch mehrere alternierende Schichten aus Metall und Keramik als Dielektrikum getrennt sind. Diese finden sich in Hochfrequenz-Stromrichtern und in Filtern in Schaltnetzteilen und DC-DC-Wandlern. Computer, Datenprozessoren, Telekommunikation, industrielle Steuerungen und Instrumentenausrüstung verwenden ebenfalls mehrschichtige Keramikkondensatoren.
Keramikkondensatoren werden als Typ I, Typ II oder Typ III klassifiziert. Der Keramikkondensator vom Typ I weist im Allgemeinen ein Dielektrikum auf, das aus einer Mischung von Metalloxiden und Titanaten hergestellt ist. Sie haben einen hohen Isolationswiderstand und niedrigere Frequenzverluste und behalten eine stabile Kapazität bei, selbst wenn die Spannung variiert. Diese werden in Resonanzkreisen, Filtern und Zeitgliedern eingesetzt.
Kondensatoren vom Typ II haben Dielektrika aus Zirkonaten und Titanaten wie Barium, Calcium und Strontium. Sie haben etwas höhere Frequenzverluste und einen geringeren Isolationswiderstand als Kondensatoren des Typs I, können aber dennoch ein hohes Kapazitätsniveau aufrechterhalten. Diese werden gerne zum Koppeln, Blockieren und Filtern verwendet. Ein Nachteil von Kondensatoren des Typs II besteht darin, dass sie mit zunehmendem Alter an Kapazität verlieren können. Keramikkondensatoren vom Typ III sind Kondensatoren für den allgemeinen Gebrauch, die für Anwendungen geeignet sind, bei denen kein hoher Isolationswiderstand und keine hohe Kapazitätsstabilität erforderlich sind.