Keraaminen kondensaattori on tehty nimensä mukaisesti kerrostamalla metallia ja keraamista ainetta.

Rakenne

Keraamisessa kondensaattorissa on muiden kondensaattorien tapaan kaksi liitäntäterminaalia, mutta terminaaleja ei ole eritelty vaan kondensaattori voidaan kytkeä kummin päin tahansa. Kondensaattorin kapasitanssi riippuu käytetyn väliaineen dielektrisyydestä, levyjen etäisyydestä ja pinta-alasta.
Kondensaattoreita on saatavilla kahdenlaisilla liitännöillä, pintaliitoksena tai läpijuotettavana.

Kondensaattoriluokat

Keraamiset kondensaattorit ovat jaettu ryhmiin niiden ominaisuuksien perusteella. [1]

Ryhmä I: Tähän ryhmään kuuluvat laadukkaimmat kondensaattorit. Kondensaattorin ominaisuudet kuten kapasitanssi tai Q-arvo eivät muutu käytetyn jännitetason, taajuuden tai ajan kanssa. Lämpötilasta johtuvia muutoksia kapasitanssissa esiintyy, mutta korkean laadun takia lämpötilankäyttäytyminen on tarkasti ennustettavissa.

Ryhmä II: Tämän ryhmän kondensaattoreita on tavallisesti käytössä sovelluksissa, joissa ei esiinny taajuudenvaihteluita eikä komponentin korkea/tasainen varausarvo ole suunnittelun tärkein huolenaihe. Ryhmän kondensaattoreihin ovat vaikutuksille alttiita ja niiden kapasitanssi voi vaihdella jopa 15% ilmoitetusta lämpötilan takia. Kondensaattorin ominaisuuksiin vaikuttavat pääasiallisesti jännitteen amplitudi ja taajuus, lämpötila ja aika.

Ryhmä III: Tähän ryhmään kuuluvat yleiskäyttöiset kondensaattorit. Käyttökohteina yleensä sovellukset, joissa ei juurikaan tarvitse kiinnittää huomiota kondensaattorin toimintaan. Ominaisuudet vaihtelet suuresti jännitteen amplitudin ja taajuuden, lämpötilan ja ajan takia. Kapasitanssi saattaa vaihdella yli 15% ilmoitetusta arvostaan esimerkiksi lämpötilan takia.

Kondensaattoria ei kannata valita ainoastaan ryhmän ominaisuuksien perusteella. Tällöin kannattaisi käyttää ainoastaan ryhmän I kondensaattoreita, mutta myös kokoluokka vaihtelee ryhmien kesken. Esimerkiksi ryhmän I kondensaattorit ovat kookkaimpia, kun taas ryhmän III kondensaattorit tarjoavat parhaimman kapasitanssin kokoonsa nähden. Suodatinsovelluksiin kannattaa esimerkiksi valita ryhmän I kondensaattori, koska taajuusalue saattaa vaihdella suurestikin. Pienelektroniikassa voi helposti valita esimerkiksi ryhmien II ja III välillä.

Kotelomerkinnät

Kondensaattoreissa, kuten myös esimerkiksi vastuksissa, käytetään koodeja, jotka ilmoittavat kondensaattorin omaisuudet. Kaksi ensimmäistä numeroa ilmoittavat merkitsevät numerot, kolmas kertoo kymmenkantaisen potenssin arvon ja neljäs merkki on yleensä kirjain, joka ilmoittaa toleranssin. Kun koodin purkaa selkokielelle, saadaan selville kondensaattorin kapasitanssi pikofaradeina(pF) ja toleranssi.[2]

D
±0.5pF
M
±20%
F
±1%
P
100%, -0%
G
±2%
Z
+80%, -20%
H
±3%


J
±5%


K
±10%



Electronic Industries Alliancen(EIA) laatima standardi määrittelee myös muita koodeja kondensaattoreille. Esimerkiksi kolminumeroisen koodin, jossa määritellään kondensaattorin sallittu käyttölämpötila ja tällä alueella tapahtuva kapasitanssimuutos.[3]

kerko.jpg
Keraaminen kondensaattori. Mallimerkintä 103Z.


Sovelluskohteet

Keraamisia kondensaattoreita voidaan käyttää aina satoihin megahertseihin asti. Etuna verrattaessa esimerkiksi elektrolyyttikondensaattoreihin, joilla on paljon pienemmät induktiiviset ominaisuudet.[4]

Yksi merkittävä sovelluskohde kondensaattoreille yleensä on passiivisissa suotimissa. Pelkästään kondensaattoria käyttämällä on mahdollista tehdä esimerkiksi alipäästösuodin. Käytettäessä myös muita passiivikomponentteja on mahdollista rakentaa myös ylipäästösuodin tai kaistanpäästösuodin, jolloin signaalista on mahdollista suodattaa haluttuja osia pois tai jättää vain tietyt taajuuden näkyviin.

Alipäästösuodin

Oheisessa piirissä on simuloitu 1kHz:n vaihtovirtalähdettä, johon on summautunut myös 100kHz:n kohinaa. Kuormana simuloidaan 1k ohmin vastusta, jonka ylitse jännite mitataan. Normaalitilanteessa ulostulon jännite näyttäisi kuvan mukaiselta.
Kun piiriin lisätään kondensaattori sopivalla kapasitanssiarvolla, muodostuu alipäästösuodin tietyllä rajataajuudella. Koska rajataajuus on valittu oikein, suodattuu 100kHz:n kohina pois, jolloin saamme puhtaampaa jännitettä kuormaan. Suotimen toiminta perustuu kondensaattorin ominaisuuteen, jonka mukaan sen läpi ei kulje tasakomponentteja. Taajuuden kasvaessa kondensaattorin impedanssi pienenee ja kohinajännitteelle tarjoutuu pieni-impedanssinen reitti maahan ja kohina suodattuu kuorman ohi maahan.

Suodattamaton järjestelmä
suodattamaton_kytkentä.JPG suodattamaton_jännite.JPG

Suodatettu järjestelmä
suodatettu_kytkentä.JPG suodatettu_jännite.JPG

Kuten kuvista voi huomata, on kuormajännite suodattunut miltei kaikesta kohinasta. Suodinta parantelemalla olisi mahdollista päästä vieläkin parempaan tulokseen.
  1. ^ [Kemet Oy, viitattu 28.1.2010]
  2. ^ [Wjoe.com capacitor info, viitattu 28.1.2010]
  3. ^ [Keraaminen kondensaattori[eng] -artikkeli Wikipediasta, viitattu 28.1.2010]
  4. ^ [Keraaminen kondensaattori[eng] -artikkeli Wikipediasta, viitattu 28.1.2010]