Was ist ein Polykondensator?
Kondensatoren sind elektronische Bauelemente, die die Auswirkungen von Gleichspannung blockieren, die Auswirkungen von Wechselspannung jedoch durchlassen. Ein Kondensator, der ein Kunststoffpolymer wie Polystyrol oder Polyester als Teil seiner Betriebskomponenten verwendet, wird üblicherweise als Polykondensator bezeichnet. Seit der Einführung von Polykondensatoren Ende der 1950er Jahre haben Verbesserungen bei Kunststoffen dazu geführt, dass sie sich parallel zur Elektronik weiterentwickelten. Früher selten verwendet, wurden Polykondensatoren in fast allen Bereichen der Elektronik zum Standard-Allzweckkondensator.
Alle Kondensatoren arbeiten mit einem System von Platten und Dielektrika. Die meisten Kondensatoren haben zwei Platten, die normalerweise aus einem Metall wie Aluminium oder Tantal bestehen. Die Platten können flach und parallel zueinander sein, wie in einem Polykondensator, oder sie können gewalzt werden, um ein spiralförmiges Rohr zu bilden, wie es in den Elektrolytkondensatoren mit Dosenoptik der Fall ist, die auch als Kondensatoren bezeichnet werden. Zusätzlich können Platten ein Segment aus Metall, eine Folie oder eine Folie sein, abhängig von dem Kondensator und seiner beabsichtigten Verwendung.
Der Raum zwischen den beiden Platten eines Kondensators ist üblicherweise mit einem dielektrischen Material gefüllt. Dielektrische Materialien sind Substanzen, die von Natur aus elektrische Isolatoren sind, aber für elektromagnetische Felder durchlässig sind und polarisiert werden können. Viele verschiedene Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe finden als Dielektrika in Kondensatoren Verwendung. In einem Polykondensator ist das dielektrische Material ein fester Polymerkunststoff. Als Dielektrika finden eine Reihe verschiedener Kunststoffe Verwendung, darunter Polystyrol und Polypropylen; Polyester ist jedoch bei weitem am häufigsten.
Im Betrieb tritt ein elektrischer Strom in eine Leitung des Kondensators ein. Da sich zwischen den Kondensatorplatten ein Dielektrikum befindet, kann es nicht direkt von einer Platte zur anderen geleitet werden, wodurch verhindert wird, dass ein Gleichstrom zwischen ihnen fließt. Das elektrische Potential der geladenen Platte bewirkt, dass sich durch das Dielektrikum ein polarisiertes elektromagnetisches Feld zwischen den beiden Platten aufbaut. Während Gleichströme gesperrt sind, kann in diesem Feld ein Wechselstrom zwischen den beiden Platten und durch den Kondensator fließen. Wenn die angelegte Spannung jedoch zu hoch ist, überschreitet sie das Isolationsvermögen des Dielektrikums, beschädigt es und führt zum Auftreten eines als Durchschlag bekannten Phänomens, bei dem jedes elektrische Signal durchgelassen wird, bis der Kondensator zerstört wird.
Die Eigenschaften des Feldes in einem Kondensator werden durch die Eigenschaften des Dielektrikums bestimmt. Ein ideales Dielektrikum hat den höchstmöglichen elektrischen Isolationswert, um einen Durchschlag zu verhindern, wird jedoch von einem elektromagnetischen Feld so leicht wie möglich durchdrungen. Diese Beschreibung macht Kunststoffe zum perfekten Material für Dielektrika. Außerdem kann sich ein Polykondensator bei Auftreten eines Durchschlags aufgrund der dadurch verursachten erhöhten Betriebstemperatur von selbst heilen und weiterarbeiten, wenn die Spannung entfernt wird, bevor der Kondensator zerstört wird.
Andere Eigenschaften von Polykondensatoren haben zu ihrer weit verbreiteten Verwendung beigetragen. Kunststoffe können extrem lange halten, bevor sie zusammenbrechen. In Kombination mit ihren Selbstheilungskräften machen sie Polykondensatoren sehr stabil und langlebig. Sie sind auch relativ unempfindlich gegen Feuchtigkeit und viele ätzende Substanzen, so dass sie in einem breiten, wenn auch nicht allen Anwendungsbereich eingesetzt werden können. Polykondensatoren werden durch hohe Temperaturen beeinträchtigt, die die Kunststoffdielektrika schmelzen oder auf andere Weise verformen können. Darüber hinaus sind Kunststoffe aufgrund ihrer elektrostatischen Eigenschaften im Allgemeinen nicht für Hochfrequenzanwendungen geeignet.