خازن چیست؟همانطور که از نام آن پیداست خازن قطعه الکترونیکی است که جریان الکتریسیته را در خود ذخیره میکند خازنها می توانندانرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی(بار الکتریکی)در خود ذخیره و نگهداری کنند.واحد خازن به افتخار فیزیکدان بزرگ مایکل فارادی فاراد میباشد و یک فاراد معادل خازنی است که وقتی به اختلاف پتانسیل یک ولت متصل شود ،بار یک کلون در آن ذخیره گردد.یک کلون یک آمپر در ثانیه است. در الکترونیک یک فاراد واحد بسیار بزرگی است و معمولا از واحدهای کوچکتر آن مثل نانو ، میکرو و پیکو فاراد استفاده میشود ولی با واحد اصلی آن(فاراد) سروکار داریم.خازن از دو صفحه هادی بسیار نزدیک به هم که میان آنها عایقی بنام دی الکتریک وجود دارد تشکیل شده است جنس این صفحات از آلومینیوم،نقره و تیتانیوم و ... و جنس دی الکتریک از هوا گرفته تا مواد شیمیایی خاص متفاوت است که این جنس در نامگذاری خازن سهم بسزایی دارد.ظرفیت خازنها به سطح و ساخت صفحه های هادی و جنس دی الکتریک بین آنها بستگی دارد همانطور که اشاره شد خازنها بسته به نوع مواد تشکیل دهنده آنها به گروههای مختلفی تقسیم میشوند ولی ما اصولا با دو مدل خازن روبرو هستیم ۱ـ خازنهای کلاسیک معمولی (کاغذی ) ۲ـ خازنهای هیبرید۱ـ خازنهای معمولی و کلاسیک از صفحات فویل الومینیومی با دی الکتریک (کاغذ آغشته به نوعی روغن )تشکیل شده است این صفحات که طول آنها به صدها متر نیز میرسد بصورت مارپیچ داخل یک استوانه قرار دارند و ظرفیت آنها بطور معمول ۱ تا ۲ فاراد بیشتر نیست علاوه بر اینکه افزایش حجم و سایز خازن مانع از این میشود که بتوان آنها را در ظرفیتهای بالاتر ساخت اتحادیه اروپا ساخت سایزهای بزرگتر و مصرف آنها را بخاطر احتمال انفجار و با توجه به اینکه کاغذهای آغشته به روغن آن قابل اشتعال هستند ممنوع کرده است.شرکتهای تولید کننده خازن برای زیباتر کردن و مفید تر بودن خازن به آن یک مدار نمایشگر ولتاژ نیز اضافه کرده اند این مدار که در واقع کاری بجز نمایش ولتاژ سر خازن ندارد برای بسیاری این شایبه را بوجود آورده که این خازنها بصورت دیجیتال عمل میکنند و به خازنهای دیجیتال معروف شده اندولی در واقع این غلط مصطلحی بیش نیست و کار کرد خازن هیچ ربطی به نمایشگر آن ندارد بطوریکه اگر مدار بالای خازن را برداریم عملکردخازن به هیچ عنوان دچار مشکل نخواهد شد و خازنها همواره بصورت آنالوگ کار میکنند در بسیاری از موارد این مدارها خود بصورت یک مصرف کننده عمل می کنند بطوریکه اگر شما این خازنها را از مدار برق خارج کنید خود نمایشگر به مرور مقدار الکتریسیته ذخیره شده در خازن را مصرف میکند و این مسیله کمک میکند که هنگامی که خازن در مدار قرار ندارد همیشه بصورت دشارژ یا همان تخلیه باقی بماند . خیلی از شرکتها برای زیباتر کردن خازنها در اطراف آنها از لامپهای نیون یا LED قرار میدهند ککه اگر از قسمت زیبایی آن بگذریم باعث افت کارایی خازن شده و همیشه مقداری از نیرو را برای روشن نگاه داشتن آن مصرف خواهیم کرد ......................................................................................................................................................................................................................................................................خازن هیبریدی -پیوندی .............................
نیاز به خازن با ظرفیتهای بالاتر منجر به تولید خازنهای هیبرید شد این خازنها در واقع از اجتماع چند خازن کوچکتر با ظرفیتهای مختلف تشکیل میشود خازنهای هیبریدی نسبت به ظرفیت آنها بسیار کوچک تر میباشند خازنهای کوچک تشکیل دهنده ، خازنهای خاصی هستند که به صورت معمول در بازار پیدا نمیشوند و تقریبا هر شرکت از خازنهای خاص خود استفاده میکند و به همین خاطر مشخصات و ظرفیت این خازنها بروی آنها درج نمیشود خازنهایی با ظرفیتهای بالا در اندازه های کوچک که از ترکیب نهایی آنها یک خازن هیبرید با ظرفیت بالا ایجاد میشود . این خازنها که غالبا خازنهای شیمیایی هستند که دی الکتریک آنها را از نوعی ماده شیمیایی تهیه میکنند که یک حالت کاتالیزوری دارد و باعث بالا رفتن ظرفیت مضاعف آنها میشود .این خازنها بعلت اینکه هسته اصلی آنها شیمیایی است برای جلوگیری از ضربه دیدن (که احتمالا خطراتی نیز دارد ) و ایجاد مشکلات ثانویه ، سعی میشود آنها از دایکاست وفلز محکمی تشکیل شود تا بتواند در مقابل صدمات خارجی از آنها محافظت کند از مزایای آنها میتوان به کوچک بودن و داشتن ظرفیت بالا اشاره کرد و معایب آن متاثر بودن کار آنها ازشرایط هوا مثل گرمای زیاد یا سرمای زیاد بعت داشتن مواد شیمیایی است با توجه به اینکه مواد شیمیایی نسبت به دمای محیط واکنش نشان میدهند این خازنها در گرمای زیاد و یا سرمای کم واکنشهای مختلفی نشان می دهند و عمر کمترنسبت به خازنهای کاغذی و زمان شارژ و دشارژ بالاتر نسبت به سایر خازنها نیز جزؤ معایب است .خازنها از لحاظ کار بسیار به باطری شبیه هستند یعنی هر دو آنها برق تولید نمیکنند بلکه جریان الکتریسیته را در خود ذخیره می کنند تا در موقع مصرف زیاد استفاده شود شاید فرق اساسی آنها در زمان شارژ و دشارژ است اصولا هر جا ککه نیاز به یک شوک الکتریکی (فشار و جریان مضاعف )باشد از خازنها استفاده می شود مثل استارت زدن الکترومترها ، در سیستم کارآدیو نیز این فشار مضاعف در هنگامی است که به باسهای پر قدرت نیاز است همانطور که میدانیم بیشترین فشار بروی یک آمپلی فایر و در زمانی است که ساب به حرکت در می آید و برای تولید این فشار ما نیاز به برق کافی داریم که از خازن انتظار جبران آن را داریم حال اگر این باس یا همان فشار لحظه ای باشد این خازن جوابگوی آن خواهد بود ولی اگر ممتد و بقولی کش دار باشد خازن جوابگو نیست و از تامین آن عاجز خواهد بود پس خازن زمانی به ما جوابگو خواهد بود که سرعت شارژ و دشارژ کمتر از سرعت و فاصله بین باسها باشد بطوریکه اگر خازن نتواند بموقع شارژ و دشارژ شود و بنوعی از باسهای ایجاد شده عقب بیفتد خود نیز یک مصرف کننده برق خواهد بود و در واقع اثر مع*** خواهد داشت پس اگر موسیقی مورد علاقه شما دارای باسهای ممتد است مثل آهنگهای تند ، داشتن خازن مشکلی از کمبود برق شما را جبران نمیکند اما اگر موسیقی گوش میکنید که باسهای آن قابل شمارش است حتما از خازن استفاده کنید که بسیار مؤثر است و این موضوع باعث شده است که برخی از شرکتها خازنهایی عرضه کنند که سرعت شارژ و دشارژ آنها بسیار پایین تر از خازنهای مشابه در بازار است مثل خازنهای راکفورد و یا هلیکس سریBrax که این خود باعث گرانی آنها میشود شاید تابحال دیده اید که برخی شرکتها مثل استینگر خازنهایی با یک حجم را در چند رده با قیمتهای دارند که در واقع فرق آنها به موضوع سرعت شارژ و دشارژ آنها بر می گردد . برای اندازه گیری ظرفیت خازنها هیچ راهی بهتر از تست تجربی نیست و شما میتوانید بوسیله یک لامپ زمان شارژ و دشارژ دو خازن را با هم مقایسه کنیدخازنهایی که در سیستم های صوتی مصرف میشوند از ۱۶ تا ۲۴ ولت و از ۹۵ درجه تا ۱۰۵ درجه سانتیگراد را میتوانند تحمل کنند نقل از شوک سیستم
خازن وسیلهای الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد میکند. اثر خازنی خاصیتی است که سب میشود مقداری انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود و بعد از مدتی آزاد گردد. به تعبیر دیگر ، خازنها المانهایی هستند که میتوانند مقداری الکتریسیته را به صورت یک میدان الکترواستاتیک در خود ذخیره کنند. همانگونه که یک مخزن آب برای ذخیره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار میگیرد. خازنها به اشکال گوناگون ساخته میشوند و متداولترین آنها خازنهای مسطح هستند. این نوع خازنها از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی الکتریک قرار دارد. صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصلهای بسیار نزدیک به هم قرار میگیرند. دی الکتریک انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده میشود، معرفی میگردد. این ضریب را ضریب دی الکتریک مینامند. خازنها به دو دسته کلی ثابت و متغیر تقسیم بندی میشوند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوتاند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیماند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه یک دانه عدس میباشند. خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه تقسیم میشوند: خازنهای ثابت و خازنهای متغیر.
خازنهای ثابت این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمیکنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری میکنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده میشود. از جمله این خازنها میتوان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقهای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار میروند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.
خازنهای متغیر به طور کلی با تغییر سه عامل میتوان ظرفیت خازن را تغیییر داد: "فاصله صفحات" ، "سطح صفحات" و "نوع دی الکتریک". اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام میشود "واریابل" نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت میگیرد که به آن "تریمر" گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل 10 تا 400 پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرندههای رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده میشود.
خازنهای سرامیکی خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژکار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین 5 پیکو فاراد تا 1/0 میکرو فاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانهای تولید میشود و فرکانس کار خازنهای سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر میکند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده میشود.
خازنهای ورقهای در خازنهای ورقهای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ، برای دی الکتریک استفاده میشود. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته میشوند:
خازنهای کاغذی دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق میگردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیردی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار میدهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازنها آن است که در ولتاژها و جریانهای زیاد میتوان از آنها استفاده کرد.
خازنهای پلاستیکی در این نوع خازن از ورقههای نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده میشود. ورقههای پلاستیکی همراه با ورقههای نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی میشوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار میروند. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده میکنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از انواع دی الکتریکهایی که در این خازنها به کار میرود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها "پلی استر" گفته میشود که از جمله رایجترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است.
خازنهای میکا در این نوع خازن از ورقههای نازک میکا در بین صفحات خازن (ورقههای فلزی – آلومینیوم) استفاده میشود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده میشوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است. از ویژگیهای اصلی و مهم این خازنها میتوان داشتن ولتاژکار بالا ، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.
خازنهای الکترولیتی این نوع خازنها معمولاً در رنج میکرو فاراد هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام دیگر این خازنها، شیمیایی است. علت نامیدن آنها به این نام این است که دی الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته میکنند که در عمل ، حالت یک کاتالیزور را دارا میباشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن میشوند. برخلاف خازنهای عدسی ، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی میباشند. روی بدنه خازن کنار پایه منفی ، علامت – نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژقابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .خازنهای الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته میشوند.
خازن آلومینیومی این خازن همانند خازنهای ورقهای از دو ورقه آلومینیومی تشکیل شده است. یکی از این ورقهها که لایه اکسید روی آن ایجاد میشود "آند" نامیده میشود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقههای آلومینیومی متصل میشوند. پس از پیچیدن ورقهها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت میبخشد غوطهور میسازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیمهای خازن از آن میگذرد محکم بسته میشود.
خازن تانتالیوم در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده میشود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا 3 برابر) سبب میشود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند. محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:
ابعاد کوچکتر جریان نشتی کمتر عمر کارکرد طولانی از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازنهای آلومینیومی عبارتند از:
خازنهای تانتالیوم گرانتر هستند. نسبت به افزایش ولتاژاعمال شده در مقابل ولتاژمجاز آن ، همچنین مع*** شدن پلاریته حساس ترند. قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند. خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند).