די קאַפּאַסיטער: אַ פונדאַמענטאַל זייַל פון מאָדערן עלעקטראָניק

אין די ינטראַקאַט וועלט פון עלעקטריקאַל ינזשעניעריע, ווייניק קאַמפּאָונאַנץ זענען ווי ומעטומיק אָדער ווי קריטיש ווי די קאַפּאַסאַטער. צי מיר דיסקוטירן די מיקראָסקאָפּיק קרייַז אין אַ סמאַרטפאָנע אָדער די מאַסיוו מאַכט ינווערטערס דרייווינג אַן עלעקטריש פאָרמיטל, די קאַפּאַסאַטער פיעסעס אַ וויטאַל ראָלע. ווי אַ פאַבריקאַנט פון פּינטלעכקייַט וויינדינג מאַשין טעכנאָלאָגיע און קאָמפּאָנענט מאַטעריאַלס, איך האב געזען פערסטכאַנד אַז די קוואַליטעט פון אַ קאַפּאַסאַטער דיקטייץ די רילייאַבילאַטי פון די גאנצע סיסטעם. ענדזשאַנירז ווי Marcus אין די דייַטש אָטאַמאָוטיוו סעקטאָר פֿאַרשטיין אַז אַ קאַפּאַסאַטער איז נישט סתם א סחורה; עס איז אַ פּינטלעכקייַט-ענדזשאַנירד מיטל דיזיינד צו קראָם און מעלדונג ענערגיע מיט פּינטלעך טיימינג. דער אַרטיקל דעלוווז אין די מאַקאַניקס, טייפּס און קריטיש אַפּלאַקיישאַנז פון דעם יקערדיק עלעקטראָניק קאָמפּאָנענט.

וואָס פּונקט איז אַ קאַפּאַסאַטער און ווי עס פונקציאָנירן?

אין זייַן מערסט יקערדיק מדרגה, אַ קאַפּאַסאַטער איז אַ פּאַסיוו עלעקטראָניק קאָמפּאָנענט אַז סטאָרז עלעקטרישע ענערגיע. די סטרוקטור איז עליגאַנטלי פּשוט: עס באשטייט פון צוויי קאַנדאַקטיוו פּלאַטעס אפגעשיידט דורך אַן ינסאַלייטינג מאַטעריאַל באקאנט ווי אַ דיעלעקטריק. די פּלאַטעס, אָדער ילעקטראָודז, טאָן ניט פאַרבינדן. ווען קאָננעקטעד צו אַ וואָולטידזש מקור, די קראַנט לויפן נישט דורך די קאַפּאַסאַטער אין די טראדיציאנעלן זינען ווייַל פון די ינסאַליישאַן.

אַנשטאָט, די קאַפּאַסאַטער אַקיומיאַלייץ אָפּצאָל. ווען וואָולטידזש איז געווענדט, עלעקטראָנס אָנקלייַבן אויף איין טעלער, מאכן עס נעגאַטיוולי באפוילן, בשעת די אנדערע טעלער פארלירט עלעקטראָנס, שיין דורכגעגאנגען. דאָס קריייץ אַן עלעקטריק פעלד אַריבער די דיעלעקטריק. דעם פיייקייַט צו האַלטן אַ אָפּצאָל אַלאַוז די קאַפּאַסאַטער צו שפּילן ווי אַ צייטווייליגע באַטאַרייע, אַ פילטער אָדער אַ טיימינג מיטל אין אַ קרייַז. עס ינטעראַקץ מיט וואָולטידזש און קראַנט צו סטייבאַלייז די לויפן פון עלעקטרע, ינשורינג אַז דאַונסטרים קאַמפּאָונאַנץ באַקומען ריין, פעסט מאַכט.

ווי קען אַ קאַפּאַסאַטער קראָם ענערגיע אין אַן עלעקטריקאַל פעלד?

ניט ענלעך אַ באַטאַרייע, וואָס סטאָרז ענערגיע כעמישער, אַ קאַפּאַסאַטער סטאָרז ענערגיע פיזיקלי אין אַן עלעקטריק פעלד. ווען א קאַפּאַסאַטער איז באפוילן, אן סומע פון אָפּצאָל ($ק$) בויען זיך אויף די פּלאַטעס. די ענערגיע איז סטאָרד אין די ילעקטראָוסטאַטיק פעלד באשאפן צווישן די צוויי ילעקטראָודז. די דיעלעקטריק מאַטעריאַל שפּילט דאָ אַ קריטישע ראָלע; עס אַנטקעגנשטעלנ זיך די לויפן פון קראַנט בשעת שטיצן די ילעקטראָוסטאַטיק קראַפט שורות.

דעם מעקאַניזאַם אַלאַוז אַ קאַפּאַסאַטער צו באַשולדיקן און אָפּזאָגן גאָר געשווינד. א באַטאַרייע קען נעמען שעה צו ריטשאַרדזש, אבע ר א קאַפּאַסאַטער קענען אָפּזאָגן זייַן גאַנץ סטאָרד אָפּצאָל אין אַ בראָכצאָל פון אַ רגע. די פאַרמאָג איז וויטאַל פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז וואָס דאַרפן פּלוצעמדיק בערסץ פון מאַכט, אַזאַ ווי אַפּאַראַט פלאַשיז אָדער פּולסעד לייזערז. די ענערגיע סטאָרידזש פיייקייט איז דיפיינד דורך די גשמיות דזשיאַמאַטרי פון די קאַפּאַסאַטער- ספּאַסיפיקלי, די ייבערפלאַך געגנט פון די ילאַלייטאַד פּלאַטעס און די ווייַטקייט צווישן זיי.

וואָס איז קאַפּאַסיטאַנס און ווי איז עס געמאסטן?

קאַפּאַסיטאַנס איז די מאָס פון א קאַפּאַסאַטערס פיייקייַט צו קראָם אַן עלעקטריש אָפּצאָל פּער אַפּאַראַט פון וואָולטידזש. עס איז געמאסטן אין farads (פ), געהייסן נאָך מיכאל פאַראַדיי. אָבער, אַ איין פאַראַד איז אַ מאַסיוו סומע פון קאַפּאַסאַטאַנס. אין א פּראַקטיש קאַפּאַסאַטער, מיר טיפּיקלי האַנדלען מיט מיקראָפאַראַדס (µF), נאַנאָפאַראַדס (נף) אָדער פּיקאָפאַראַדס (פּף).

די קאַפּאַסאַטאַנס ווערט איז באשלאסן דורך דריי הויפּט סיבות: די ייבערפלאַך געגנט פון די קאַנדאַקטיוו פּלאַטעס, די דיסטאַנסע צווישן די פּלאַטעס, און די פּערמיטיוויטי פון די פּלאַטעס. דיעלעקטריק.
$$C = \frac{\epsilon A}{d}$$
ווו $C$ איז קאַפּאַסאַטאַנס, $\epsilon$ איז די פּערמיטיוויטי, $A$ איז די שטח, און $d$ איז די ווייַטקייט. ענדזשאַנירז אויסקלייַבן אַ קאַפּאַסאַטער באזירט אויף די פארלאנגט קאַפּאַסאַטאַנס קייט פֿאַר זייער ספּעציפיש קרייַז. אַ הויך קאַפּאַסאַטאַנס ווערט מיטל דער קאָמפּאָנענט קענען קראָם מער אָפּצאָל אין אַ געגעבן וואָולטידזש.

וואָס זענען די פּראָסט טייפּס פון קאַפּאַסאַטערז געניצט הייַנט?

קאַפּאַסאַטערז קומען אין פילע שאַפּעס און מאַטעריאַלס, יעדער פּאַסיק פֿאַר פאַרשידענע טאַסקס. די טייפּס פון קאַפּאַסאַטערז זענען בכלל קאַטאַגערייזד דורך זייער דיעלעקטריק מאַטעריאַל.

• סעראַמיק קאַפּאַסיטאָרס: די זענען ניט-פּאָולערייזד און פאָרשלאָגן הויך אָפטקייַט פעסטקייַט. זיי זענען וויידלי געניצט אין רף (ראַדיאָ אָפטקייַט) און גענעראַל-ציל אַפּלאַקיישאַנז. סעראַמיק קאַפּאַסאַטערז זענען טיפּיקלי קליין און ביליק.
• עלעקטראָליטיק קאַפּאַסיטאָרס: באקאנט פֿאַר זייער הויך קאַפּאַסאַטאַנס וואַלועס, די זענען פּאָולערייזד (זיי האָבן אַ ספּעציפיש positive און נעגאַטיוו פירן). עלעקטראָליטיק קאַפּאַסאַטערז זענען אָפט געפֿונען אין מאַכט סופּפּליעס פֿאַר פילטערינג נידעריק-אָפטקייַט ריפּאַל.
• פילם קאַפּאַסיטאָרס: די נוצן פּלאַסטיק פילמס (ווי פּאַליפּראָופּאַלין אָדער פּאַליעסטער) ווי די דיעלעקטריק. זיי זענען באַוווסט פֿאַר רילייאַבילאַטי און נידעריק זיך-ינדוקטאַנס. מיר אָפט צושטעלן די וויינדינג מאַשין פֿאַר מעטאַלליזעד פילם קאַפּאַסאַטערז צו מאַניאַפאַקטשערערז וואָס דאַרפן פּינטלעכקייַט אין די קאַמפּאָונאַנץ.
• סופּער קאַפּאַסיטאָרס: די בריק די ריס צווישן קאַפּאַסאַטערז און באַטעריז, פאָרשלאָגן מאַסיוו סטאָרידזש קאַפּאַציטעט פֿאַר ענערגיע באַקאַפּ סיסטעמען.

פארוואס איז די דיעלעקטריק מאַטעריאַל אַזוי קריטיש?

די דיעלעקטריק איז די האַרץ פון די קאַפּאַסאַטער. עס איז די ניט-קאַנדאַקטיוו מאַטעריאַל אפגעשיידט דורך אַן ינסאַלייטער צװישן די טעלער. די ברירה פון דיעלעקטריק באשלאסן די וואָולטידזש ראַנג, טעמפּעראַטור פעסטקייַט, און קאַפּאַסאַטאַנס.

אויב די וואָולטידזש אַריבער די קאַפּאַסאַטער ווערט צו הויך, די דיעלעקטריק קענען ברעכן אַראָפּ, אַלאַוינג קראַנט צו קרייַזבויגן צווישן די פּלאַטעס, דיסטרויינג די קאָמפּאָנענט. מאַטעריאַלס ווי סעראַמיק און פּלאַסטיק פילם זענען ויסגעצייכנט ינסאַלייטערז. אין עלעקטראָליטיק קאַפּאַסאַטערז, די דיעלעקטריק איז אַ זייער דין פּלאַסט פון אַקסייד דערוואַקסן אויף די אַנאָוד שטער. די טינאַס פון דעם שיכטע אַלאַוז פֿאַר הויך קאַפּאַסאַטאַנס, אָבער עס אויך לימאַץ די וואָולטידזש. אין הויך-פּינטלעכקייַט מאַנופאַקטורינג, ינשורינג די אָרנטלעכקייַט פון די דיעלעקטריק מאַטעריאַל בעשאַס די וויינדינג פּראָצעס איז העכסט. קיין כיסאָרן קענען פירן צו פרי דורכפאַל.

ווי טאָן קאַפּאַסיטאָרס פילטער און סטאַביליזע מאַכט סופּפּליעס?

אין מאַכט סופּפּליעס, די קאַפּאַסאַטער אקטן ווי אַ רעזערוווואַר צו סטייבאַלייז די צושטעלן וואָולטידזש. ווען קאַנווערטינג AC צו DC, די רעזולטאַט פון די רעקטאַפייער איז אַ פּאַלסייטינג דק וואָולטידזש. צו גלאַט דעם אויס, אַ גרויס קאַפּאַסאַטער איז געשטעלט אין פּאַראַלעל מיט דער רעזולטאַט.

ווען די וואָולטידזש ריסעס, די קאַפּאַסאַטער איז באפוילן, סטאָרינג ענערגיע. ווען די וואָולטידזש פון די רעקטאַפייער פאַלן צווישן פּיקס, די קאַפּאַסאַטער אָפּזאָגןס זייַן סטאָרד ענערגיע צוריק אין די קרייַז, פילונג אין די גאַפּס. דאָס ראַדוסאַז די "ריפּאַל" און גיט אַ פעסט דק רעזולטאַט. עלעקטראָליטיק קאַפּאַסאַטערז זענען טיפּיקלי געניצט דאָ רעכט צו זייער פיייקייט צו קראָם גרויס אַמאַונץ פון ענערגיע. אָן זיי, שפּירעוודיק עלעקטראָניק קאָמפּאָנענטס וואָלט זיין אונטערטעניק צו דאַמידזשינג וואָולטידזש פלאַקטשויישאַנז.

וואָס איז די ראָלע פון קאַפּלינג און דעקאָופּלינג אין סערקאַץ?

אין עלעקטריקאַל סערקאַץ, קאַפּאַסאַטערז דורכפירן צוויי קאַנטראַסטינג אָבער גלייַך וויכטיק ראָלעס: קאַפּלינג און דיקאָופּלינג.

• קאַפּאַסיטאָרס: די זענען געניצט צו פאַרבינדן צוויי סטאַגעס פון אַ אַמפּלאַפייער. א קאַפּאַסאַטער בלאַקס דק קראַנט אָבער אַלאַוז אַק סיגנאַלז (ווי אַודיאָ אָדער ראַדיאָ כוואליעס) צו פאָרן דורך. דאָס אַלאַוז די אַק סיגנאַל צו מאַך פון איין בינע צו דער ווייַטער בשעת ייסאַלייטינג די דק פאָרורטייל סעטטינגס פון יעדער בינע.
• דיקאָופּלינג קאַפּאַסאַטערז: אויך באקאנט ווי בייפּאַס קאַפּאַסאַטערז, די זענען געניצט צו באַזייַטיקן אַנוואָנטיד דק ראַש אָדער הויך-אָפטקייַט ספּייקס פון מאַכט שורות. זיי צושטעלן אַ נידעריק ימפּידאַנס וועג צו דער ערד פֿאַר הויך-אָפטקייַט ראַש, יפעקטיוולי רייניקונג די מאַכט ריטשינג אַ מיקראָטשיפּ. דיקאָופּלינג קאַפּאַסאַטערז אַקט ווי היגע ענערגיע ריזערווז, סאַפּלייינג ינסטאַנטאַניאַס קראַנט ווען אַ דיגיטאַל שפּאָן סוויטשיז, פּרעווענטינג וואָולטידזש דיפּס.

ווי זענען קאַפּאַסאַטערז געניצט אין הויך-מאַכט מאָטאָר דרייווז?

אין די מעלוכע פון עלעקטריק וועהיקלעס (עווס) און ינדאַסטרי אָטאַמיישאַן, קאַפּאַסאַטערז שפּילן אַ קריטיש ראָלע אין מאָטאָר דרייווז און ינווערטערס. די DC לינק קאַפּאַסאַטער איז אַ מאַסיוו קאָמפּאָנענט וואָס זיצט צווישן די באַטאַרייע (דק) און די ינווערטער (וואָס קריייץ אַק פֿאַר די מאָטאָר).

די קאַפּאַסאַטערז מוזן שעפּן הויך קראַנט און גיך באַשולדיקן און אָפּזאָגן סייקאַלז. זיי סטייבאַלייז די דק ויטאָבוס וואָולטידזש און אַרייַנציען די רידזשענעראַטיוו ענערגיע וואָס קומט צוריק פון די מאָטאָר בעשאַס ברייקינג. פילם קאַפּאַסאַטערז זענען בילכער דאָ ווייַל זיי קענען שעפּן הויך וואָולטאַדזשאַז און האָבן אַ לאַנג אַפּעריישאַנאַל לעבן. מיר פּראָדוצירן ספּעציפיש ויסריכט, אַזאַ ווי די CBB65 קאַפּאַסאַטער וויינדינג מאַשין, צו פּראָדוצירן די שטאַרק קאַפּאַסאַטערז פארלאנגט פֿאַר די הויך-פאָרשטעלונג אַפּלאַקיישאַנז.

ווי קען מאַנופאַקטורינג פּרעסיסיאָן ווירקן די רילייאַבילאַטי פון קאַפּאַסאַטער?

די רילייאַבילאַטי פון אַ קאַפּאַסאַטער סטאַרץ מיט ווי עס איז געמאכט. רובֿ הויך-פאָרשטעלונג קאַפּאַסאַטערז, ספּעציעל פילם און עלעקטראָליטיק טייפּס, זענען געמאכט דורך וויינדינג לייַערס פון קאַנדאַקטיוו ילעקטראָודז און דיעלעקטריק מאַטעריאַל אַרום אַ האַרץ. דאָס איז ווו פּינטלעכקייַט ינזשעניעריע איז וויטאַל.

אויב די וויינדינג איז אויך פרייַ, די לייַערס קענען ציטערן, קאָזינג מעטשאַניקאַל דרוק און קאַפּאַסאַטאַנס דריפט. אויב די שפּאַנונג איז אַניוואַן, די דיעלעקטריק קענען קנייטש און פאַרלאָזן. אין דאָנגקסין, מיר צושטעלן קאַמפּאָונאַנץ ווי די נאָרמאַל מאַנדרעל האָלדער פֿאַר קאַפּאַסאַטער אָדער באַטאַרייע וויינדינג מאַשין צו ענשור אַז די האַרץ בלייבט בישליימעס סטאַביל בעשאַס די וויינדינג פּראָצעס. פּרעסיסיאָן וויינדינג ינשורז אַז די פּלאַטעס אפגעשיידט דורך אַ דיעלעקטריק האַלטן אַ קעסיידערדיק ווייַטקייט, גאַראַנטירן אַ סטאַביל קאַפּאַסאַטאַנס ווערט און אַ לאַנג דינסט לעבן.

וואָס סיבות באַשטימען די וואָולטידזש שאַץ און זיכערקייַט?

יעדער קאַפּאַסאַטער האט א וואָולטידזש ראַנג, וואָס איז די מאַקסימום קעסיידערדיק וואָולטידזש וואָס קענען זיין געווענדט אַריבער עס אָן דורכפאַל. יקסיד דעם ראַנג קענען אָנמאַכן די דיעלעקטריק צו פּאַנגקשער, לידינג צו אַ קורץ קרייַז.

זיכערקייַט איז אויך אַ פֿונקציע פון די טייפּס פון קאַפּאַסאַטער. למשל, עלעקטראָליטיק קאַפּאַסאַטערז קענען ופרייַסן אויב די וואָולטידזש פּאָולעראַטי איז ריווערסט (קאַנעקטינג positive צו נעגאַטיוו). פילם קאַפּאַסאַטערז זענען בכלל "זיך-היילונג," טייַטש אויב אַ קליין ברייקדאַון אַקערז, די מעטאַלליזעד ילאַלייטאַד וואַפּאָריזיז אַרום די שולד, ייסאַלייטינג עס און אַלאַוינג די קאַפּאַסאַטער צו פאָרזעצן פאַנגקשאַנינג. פארשטאנד פון די זיכערקייַט מאַרדזשאַנז איז יקערדיק ווען דיזיינינג מאַכט סערקאַץ אָדער מאַכט פאַקטאָר קערעקשאַן וניץ.

שליסל טאַקאַווייַס

• ענערגיע סטאָרידזש: A קאַפּאַסאַטער סטאָרז ענערגיע אין אַן עלעקטריק פעלד צווישן צוויי טעלער אפגעשיידט דורך אַ דיעלעקטריק.
• קאַפּאַסאַטאַנס: געמאסטן אין Farads, עס דיפיינז די סטאָרידזש קאַפּאַציטעט קאָרעוו צו וואָולטידזש.
• ווערסאַטילאַטי: פון סעראַמיק פֿאַר הויך אָפטקייַט צו עלעקטראָליטיק פֿאַר פאַרנעם מאַכט, עס איז אַ קאַפּאַסאַטער פֿאַר יעדער נויט.
• קרייַז פאַנגקשאַנז: זיי דיקאָופּעלע ראַש, פּאָר סיגנאַלז, פילטער מאַכט סופּפּליעס, און ריכטיק מאַכט פאַקטאָר.
• מאַנופאַקטורינג ענינים: פּרעסיסיאָן וויינדינג טעכנאָלאָגיע איז קריטיש פֿאַר פּראַדוסינג פאַרלאָזלעך פילם קאַפּאַסאַטערז און אנדערע טייפּס.
• זיכערקייַט: שטענדיק רעספּעקט די וואָולטידזש ראַנג און פּאָולעראַטי צו פאַרמייַדן קאַטאַסטראָפיק דורכפאַל אין עלעקטראָניק קאָמפּאָנענט סיסטעמען.