Condensator

Wat is capaciteit?

Een condensator in een elektrische schakeling is een component die elektrische lading opneemt, opslaat en ook weer afgeeft. Zo’n schakeling kent meerdere toepassingen. Zo kan hij gebruikt worden om spanningsschommelingen af te vlakken, om de spanning gedoseerd (gepulst) af te geven of om (in combinatie met een spoel) de spanning af te stemmen op een bepaalde frequentie (zoals in een radio). Elk type condensator heeft eigen specificaties, maar werkt altijd op basis van 2 van elkaar gescheiden geleiders. Tussen twee platen die elektrisch geïsoleerd van elkaar zijn opgesteld kan elektrische lading door. Door de platen op een spanningsbron met serieweerstand aan te sluiten, zal er een stroom gaan vloeien en elektronen van de ene naar de ander plaat getransporteerd worden. Hierdoor ontstaat tussen de twee platen een elektrisch veld waar energie in opgeslagen is. Wordt de spanningsbron verwijderd en wordt er een weerstand op de platen aangesloten, dan gaat er een tegengestelde stroom lopen waardoor de opgeslagen energie uit het elektrische veld weer vrijkomt. Hierdoor zal de spanning die over de twee platen staat, weer zakken. Hoe hoger de capaciteit, hoe langer het zal duren tot een condensator geladen en weer ontladen is.

Aanduiding

Capaciteit wordt uitgedrukt in de natuurkundige grootheid Farad. Deze natuurkundige grootheid is genoemd naar de Engelse wetenschapper en onderzoeker Michael Faraday. Veel in de elektronica gebruikte condensatoren hebben een capaciteit die veel kleiner is dan één Farad. Daarom worden veelal de SI voorvoegsels u voor micro 10-6 , n voor nano 10-9 en p voor pico 10-12 gebruikt om een kleiner capacitair vermogen aan te geven. Allekabels heeft condensatoren met een capaciteit vanaf 0,6 µF. Onderstaand een overzicht van gebruikte symbolen.

Constructie van een condensator

De in de elektronica gebruikte condensator bestaat uit twee elektrische geleidende lagen, die vlak bij elkaar liggen en door een isolatielaag van elkaar gescheiden zijn. Aan beide geleiders wordt een aansluitdraad gemonteerd. Afhankelijk van het type kunnen de geleidende lagen bestaan uit aluminiumfolie, maar ook uit een isolator waar een geleidend aluminiumlaagje is opgedampt. De isolatielaag kan een dunne folie zijn, maar ook een isolerend keramisch plaatje. Bij een foliecondensator wordt de folie vaak opgerold, waarna de rol van een kunststof isolatielaag voorzien wordt of in een aluminium busje wordt ondergebracht. Wilt u een condensator kopen met de juiste capaciteit, dit hangt af van een aantal constructiefactoren. De eerste is de oppervlakte van de twee geleiders. Hoe groter het oppervlakte, hoe hoger de capaciteit. De tweede factor is de geleiderafstand. Hoe kleiner de afstand tussen de geleiders, hoe groter de capaciteit. De derde factor is de relatieve permittiviteit van het isolatiemateriaal. Dit is de mate waarin een materiaal door een elektrisch veld wordt gepolariseerd. Als de relatieve permittiviteit van het materiaal groter wordt, dan wordt ook de capaciteit hoger.

Welke condensator kopen?

Er bestaan vele verschillende types ieder met hun eigen voor- en nadelen. Bij een foliecondensator is de isolatielaag van een kunststoffolie gemaakt. De geleidende laag wordt vaak op de folie opgedampt. Elke laag wordt voorzien van een aansluitdraad, waarna twee van deze lagen op elkaar gelegd en in een plat of rond pakketje opgerold worden. Daarna wordt dit pakketje in een kunststof behuizing geplaatst. Bij een keramische condensator is de isolator tussen de geleiders gemaakt van keramisch materiaal. De capaciteit van dit type is relatief laag, maar is stabiel en blijft over een groot frequentiegebied gelijk. Hierdoor vindt u dit type vaak terug in hoogfrequente schakelingen. Dit type kan bestaan uit één keramisch plaatje of een aantal plaatjes kunnen worden gestapeld om capaciteit te verhogen. Daarnaast heeft elke type ook een maximale werkspanning. Wordt een condensator tot boven deze spanning opgeladen, dan ontstaat de kans dat het elektrische veld over de isolatielaag zo hoog wordt dat de isolatielaag doorslaat. Hierdoor kan er kortsluiting ontstaan waardoor er hoge stromen gaan lopen die een condensator verder beschadigen.

De elco

De elektrolytische condensator, afgekort als elco, is een condensator met een hoge capaciteit. Bij een elco wordt een van de twee aluminium geleiders opgeruwd zodat er groeven ontstaan waardoor het oppervlakte met een factor tien tot honderd verhoogd wordt. Daarna wordt er een dun laagje goed isolerend aluminiumoxide aangebracht. Dit dunne laagje is de feitelijke isolatielaag. De ruimte tussen de twee platen wordt daarna gevuld met een geleidende elektrolytische oplossing die ook de groeven vult. Deze methode voor het vergroten van de plaatoppervlakte zorgt voor een aanzienlijke verhoging van de capaciteit. Het aluminiumoxide laagje is slechts een paar micrometer dik waardoor de capaciteit nog eens verder verhoogd wordt. Door deze techniek zijn kleine elco’s te produceren met een hoge capaciteit. De elco heeft als nadeel dat deze polariteitgevoelig is en dus een plus- en een minpool heeft. Er mag dus maar op één manier gelijkspanning op een elco worden aangesloten. Wordt de spanning verkeerd om aangesloten, dan wordt door ionentransport het oxide laagje afgebroken waarna er kortsluiting ontstaat en de elco zijn vermogen om lading op te slaan verliest.