Vad är en keramisk kondensator?

En kondensator, även kallad lagringscell, sekundärcell eller kondensor, är en passiv elektronisk komponent som kan lagra en elektrisk laddning. Det är också ett filter som blockerar likström (DC) och låter växelström (AC) passera. En kondensator är sammansatt av två ledande ytor som kallas elektroder, åtskilda av en isolator, som kallas dielektrikum. Till skillnad från vissa kondensatorer är en keramisk kondensator inte polariserad, vilket innebär att de två elektroderna inte är positiva och negativt laddade; och den använder lager av metall och keramik som dielektrikum.

När likspänning appliceras på en keramisk kondensator, lagras den elektriska laddningen i elektroderna. Lagringskapaciteten är liten och mäts i enheter som kallas Farads (F). De flesta kondensatorer är så små att deras kapacitet mäts i enheter av mikrofarad (10 till negativ sjätte potens), nanofarad (tio till negativ nionde potens) eller picofarad (tio till negativ tolfte potens). Nya superkondensatorer har designats som faktiskt håller tillräckligt med laddning för att kunna mätas i hela Farad-enheter.

Den första keramiska kondensatordesignen var på 1930-talet, då den användes som en komponent i radiomottagare och annan vakuumrörutrustning. Kondensatorer är nu en viktig komponent i många elektroniska tillämpningar, inklusive bilar, datorer, underhållningsutrustning och strömförsörjning. De är också användbara för att upprätthålla spänningsnivåer i kraftledningar, förbättra det elektriska systemets effektivitet och minska energiförlusten.

Den ursprungliga keramiska kondensatordesignen var skivformad, och med undantag för monolitiska keramiska kondensatorer är det fortfarande den dominerande designen. Keramiska kondensatorer använder material som titansyrabarium som dielektrikum. De är inte konstruerade i en spole, som vissa andra kondensatorer, så de kan användas i högfrekventa tillämpningar och i kretsar som förbikopplar högfrekventa signaler till jord.

En monolitisk keramisk kondensator består av tunna dielektriska skikt sammanvävda med förskjutna metallfilmselektroder. När ledningarna väl är fästa pressas enheten till en monolitisk eller solid och enhetlig form. Den lilla storleken och höga kapaciteten hos monolitiska kondensatorer har bidragit till att möjliggöra miniatyrisering, digitalisering och hög frekvens i elektronisk utrustning.

En flerlagers keramisk kondensator använder två opolariserade elektroder separerade av flera alternerande lager av metall och keramik som dielektrikum. Dessa finns i högfrekventa kraftomvandlare och i filter i switchande strömförsörjningar och DC till DC-omvandlare. Datorer, dataprocessorer, telekommunikationer, industriella kontroller och instrumentutrustning använder också flerlagers keramiska kondensatorer.
Keramiska kondensatorer klassificeras som typ I, typ II eller typ III. Den keramiska kondensatorn av typ I har i allmänhet en dielektrikum gjord av en blandning av metalloxider och titanater. De har högt isolationsmotstånd och lägre frekvensförluster och bibehåller en stabil kapacitet även när spänningen varierar. Dessa används i resonanskretsar, filter och tidselement.

Typ II kondensatorer har dielektrikum gjorda av zirkonater och titanater, såsom barium, kalcium och strontium. De har något högre frekvensförluster och mindre isolationsmotstånd än typ I-kondensatorer, men kan fortfarande upprätthålla höga kapacitetsnivåer. Dessa är populära för användning vid koppling, blockering och filtrering. En nackdel med typ II kondensatorer är att de kan tappa kapacitet med åldern. Typ III keramiska kondensatorer är allmänt använda kondensatorer som är lämpliga i applikationer som inte kräver hög isoleringsresistans och kapacitetsstabilitet.