TEMEL ELEKTRONİK

KONDANSATÖR

Kondansatör, DC akimi geçirmeyip, AC akimi geçiren devre elemanidir.

Kondansatörün Yapisi:

Kondansatör sekilde görüldügü gibi, iki iletken plaka arasina yalitkan bir maddenin yerlestirilmesi veya hiç bir yalitkan kullanilmaksizin hava araligi birakilmasi ile olusturulur. Kondansatörler yalitkan maddenin cinsine göre adlandirilir.

Kondansatör



Kondansatörün sembolü:

Degisik yapili kondansatörlere göre, kondansatör sembollerinde bazi küçük degisiklikler vardir.

Kondansatör

Kondansatörün Çalisma Prensibi:

 

Kondansatörün bir DC kaynagina baglanmasi ve sarj edilmesi:
Sekil (a) 'da görüldügü gibi kondansatör bir DC kaynagina baglanirsa, devreden Sekil (b) 'de görüldügü gibi, geçici olarak ve gittikçe azalan IC gibi bir akim akar. IC akiminin degisimini gösteren egriye kondansatör zaman diyagrami denir.

Akimin kesilmesinden sonra kondansatörün plakalari arasinda, kaynagin Vk gerilimine esit bir VC gerilimi olusur.

Bu olaya, kondansatörün sarj edilmesi, kondansatöre de sarjli kondansatör denir.

"Sarj" kelimesinin Türkçe karsiligi "yükleme" yada "doldurma" dir.

KondansatörKondansatörKondansatör

Kondansatör Devresinden Akim Nasil Akmalidir?

Sekil (a)' daki devrede, S anahtari kapatildiginda ayni anda kondansatör plakasindaki elektronlar, kaynagin pozitif kutbu tarafindan çekilir, kaynagin negatif kutbundan çikan elektronlar, kondansatöre dogru akmaya baslar. Bu akma islemi, kondnsatörün plakasi daha fazla elektron veremez hale gelinceye kadar devam eder.

Bu elektron hareketinden dolayi devreden bir IC akimi geçer. IC akiminin yönü elektron hareketinin tersi yönündedir.

Devreden geçen IC akimi, bir DC ampermetresi ile gözlenebilir. S anahtari kapaninca ampermetre ibresi önce büyük bir sapma gösterir. Sonra da, ibre yavas yavas sifira gelir. Bu durum devreden herhangi bir akim geçmedigini gösterir. IC akimina sarj akimi denir.

Devre akiminin kesilmesinden sonra yukarida da belirtildigi gibi kondansatör plakalari arasinda VC=Vk olusur.

VC gerilimine sarj gerilimi denir.

VC geriliminin kontrolü bir DC voltmetre ile de yapilabilir. Voltmetrenin "+" ucu, kondansatörün, kaynagin pozitif kutbuna bagli olan plakasina, "-" ucu da diger plakaya dokundurulursa VC degerinin kaç volt oldugu okunabilir. Eger voltmetrenin uçlari yukarida anlatilanin tersi yönde baglanirsa voltmetrenin ibresi ters yönde sapar.


Kondansatörde Yük, Enerji ve Kapasite;

Sarj islemi sonunda kondansatör, Q elektrik yüküyle yüklenmis olur ve bir EC enerjisi kazanir.

Kondansatörün yüklenebilme özelligine kapasite (siga) denir. C ile gösterilir.

Q, EC, C ve uygulanan V gerilimi arsinda su baglanti vardir.

Q=C.V EC=CV2/2


  • Q: Coulomb (kulomb)
  • V: Volt
  • C: Farad (F)
  • EC: Joule (Jul)

Yukaridaki baglantidan da anlasildigi gibi, C kapasitesi ve uygulanan V gerilimi ne kadar büyük ise Q elektrik yükü ve buna bagli olarak devreden akan IC akimi da o kadar büyük olur.

Kondansatörün kapasite formülü:

C = ε0.εr.(A/d)

ε0: (Epsilon 0): Boslugun dielektrik katsayisi (ε0=8.854.10-12)

εr: (Epsilon r): Plakalar arsinda kullanilan yalitkan maddenin IZAFI1 dielektrik (yalitkanlik) sabiti.

  • A: Plaka alani
  • d: Plakalar arasi uzaklik

A ve d degerleri METRIK sistemde (MKS) ifade edilirse, yani, "A" alani (m) ve "d" uzakligi, metre (m2) cinsinden yazilirsa, C' nin degeri FARAD olarak çikar.

Örnegin:
Kare seklindeki plakasinin her bir kenari 3 cm ve plakalar arasi 2 mm olan, hava aralikli kondansatörün kapasitesini hesaplayalim.


A ve d degerleri MKS' de söyle yazilacaktir:

A=0,03*0,03=0,0009m2 = 9.10-4 m2

d=2mm=2.10-3m ε0 = 8,854.10-12

Hava için εr=1 olup, degerler yerlerine konulursa:

C=8,854.10-12.4,5.10-1=39,843.10-13 F=3,9PF (Piko Farad)1 olur.


NOT:

1 IZAFI kelimesi, yalitkan maddenin yalitkanlik özelliginin boslugunkinden olan farkini göstermesi nedeniyle kullanilmaktadir. Izafinin, öz türkçesi, "göreceli" dir.



Kondansatör
Tablo Bazi yalitkan maddelerin r sabitleri


AC Devrede Kondansatör:

Yukarida DC devrede açiklanan akim olayi, AC devrede iki yönlü olarak tekrarlanir. Dolayisiyla da, AC devredeki kondansatör, akim akisina karsi bir engel teskil etmemektedir. Ancak bir direnç gösterir.

Kondansatörün gösterdigi dirence kapasitif reaktans denir.

Kapasitif reaktans, XC ile gösterilir. Birimi Ohm(Ω) dur.

XC = (1/ωC) = (1/2πfC) 'Ohm olarak hesaplanir.


XC = Kapasitif reaktans (Ω)

  • ω = Açisal hiz (Omega)
  • f = Frekans (Hz)
  • C = Kapasite (Farad)

Yukaridaki baglantidan da anlasildigi gibi, kondansatörün XC kapasitif reaktansi; C kapasitesi ve f frekansi ile ters orantilidir. Yani kondansatörün kapasitesi ve çalisma frekansi arttikça kapasitif reaktansi, diger bir deyimle direnci azalir.

KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ

Sabit Kondansatörler

  • Kagitli Kondansatör
  • Plastik Film Kondansatör
  • Mikali Kondansatör
  • Seramik Kondansatör
  • Elektrolitik Kondansatör

Ayarlı Kondansatörler

Degisken Kapasiteli Diyotlar (Varaktör)

Kagitli Kondansatör

Kondansatörlerin kapasitesini arttirmak için levha yüzeylerinin büyük ve levhalar arasinda bulunan yalitkan madde kalinliginin az olmasi gerekir.
Bu sartlari gerçeklestirirken de kondansatörün boyutunun mümkün oldugunca küçük olmasi istenir.
Bu bakimdan en uygun kondansatörler kagitli kondansatörlerdir.
Çok yaygin bir kullanim alani vardir.www.diyot.net
Sekil 1.18 'de görüldügü gibi bir kagit, bir folyo ve yine bir kagit bir folyo gelecek sekilde üst üste konur. Sonra da bu serit grubu silindir seklinde sarilir.

Baglanti uçlari (elektrotlar) yine sekil 'de görüldügü gibi, aliminyum folyolara lehimlenir.

Olusturulan silindir, izole edilmis olan metal bir gövdeye konarak agzi mumla kapatilir. Yada üzeri reçine veya lak ile kaplanir. Sekilde kagitli kondansatörlerin dis görüntüleri verilmistir.


Kondansatör

Plastik Film Kondansatör

Plastik film kondansatörlerde kagit yerine plastik bir madde kullanilmaktadir.
Bu plastik maddeler:
Polistren, poliyester, polipropilen olabilmektedir.

Hassas kapasiteli olarak üretimi yapilabilmektedir. Yaygin olarak filtre devrelerin de kullanilir.

Üretim sekli kagit kondansatörlerin aynisidir.


Kondansatör

Mikali Kondansatör

Mika, "εr" yalitkanlik sabiti çok yüksek olan ve çok az kayipli bir elemandir. Bu özelliklerinden dolayi da, yüksek frekans devrelerinde kullanilmaya uygundur.
Mika tabiatta 0.025 mm 'ye kadar ince tabakalar halinde bulunur. Kondansatör üretiminde de bu mikalardan yararlanilir.


Iki tür mikali kondansatör vardir:

  • Gümüs kaplanmis mikali kondansatör.
  • Aluminyum folyolu kaplanmis mikali kondansatör.

Gümüs Kaplanmis Mikali Kondansatör:

Bu tür kondansatörlerde mikanin iki yüzüne gümüs püskürtülmektedir. Olusturulan kondansatöre dis baglanti elektrotlari lehimlenerek mum veya reçine gövde içerisine yerlestirilir.
Sekilde degisik boydaki mikali kondansatörler gösterilmektedir.



Kondansatör

Alüminyum Folyo Kaplanmis Mikali Kondansatör:

Gümüs kaplama çok ince oldugundan, bu sekilde üretilen kondansatör büyük akimlara dayanamamaktadir. Büyük akimli devreler için, mika üzerine alüminyum folyo kaplanan kondansatörler üretilmektedir.Mikali kondansatör ayarli (trimmer) olarak ta üretilmektedir. Elektrolitik Kondansatörler

Elektrolitik kondansatörler büyük kapasiteli kondansatörlerdir.
Yaygin bir kullanim alanani vardir. Özellikle, dogrultucu filtre devrelerinde, gerilim çoklayicilarda, ses, frekens yükselteçlerinde, kuplaj ve dekuplaj devrelerinde, zamanlama devrelerinde yararlanilmaktadir.


Iki tür elektrolitik kondansatör vardir:

  1. Aliminyum plakali
  2. Tantalyum (tantalium) plakali
Alüminyum Plakali Elektrolitik Kondansatör

Aliminyum plakali elektrolitik kondansatörün yapisi sekil 1.21 'de verilmistir.
Sekilde görüldügü gibi kondansatör yapisi söyledir:

  • Birinin yüzü okside edilmis ve iki elektrot baglanmis olan serit seklindekiiki aliminyum plaka
  • Plakalarin arasinda elektrolitik emdirilmis kagit


Bunlar silindir seklinde sarilarak kondansatör olusturulmaktadir. Oksit tabakasi yalitkan oldugundan plakalar arasi yalitkanligi saglamaktadir.



Kondansatör


Aliminyum oksitli plakaya bagli elektrot pozitif (+), aliminyum plakaya bagli elektrot da negatif (-) olarak adlandirilir.

Devreye baglanti da "+" elektrot, devrenin pozitif tarafina, "-" elektrotta negatif tarafina baglanmalidir. Ters baglantida anot üzerindeki oksit tabakasi kalkar ve geçen akimla elektrolitik kimyasal reaksiyona ugrar ve isinip siserek kondansatörü patlatir.

Kagida emdirilmis olan elektrolitik, iletken bir madde olup, gövdesi oksit tabakasinin zamanla ve küçük degerli asiri gerilimlerde bozulmasini önlemektedir.
www.diyot.net

Tantalyumlu Elektrolitik Kondansatör

Bu tür kondansatörde de anot, oksit kapli tantalyum serit ve katot da yalnizca tantalyumdur. Yapimi Aliminyum elektrotlu kondansatör ile aynidir.

Farki: Tantalyum oksidin yalitkanlik sabiti daha büyüktür.

Elektrolitik kondansatörlerin avantajlari ve dezavantajlari:

Avantajlari:

Hacmi küçük, kapasitesi büyüktür. Maliyeti düsüktür.

Dezavantajlari:

Kaçak akimi büyüktür.Ters baglanti halinde bozulur.



Kondansatör

Degisik kondansatörlerden görüntüler

a. Degisken Kondansatörler
b. Ayarlanabilen Kondanstörler
c. Kagit Kondanstörler
d. Seramik Kondanstörler
e. Elektrolitik Kondanstörler
f. Mika Kondanstörler

 

Tipi
Kapasitesi (C)
Tolerans
TipikAC gerilim
TipikDC gerilim
Sıcaklık sabiti
Kağıt
10nF-10µF
±%10
250V-500Vrms
600V
300 ppm/°C
Mika
5nF-10nF
±%0.5
-
60-600V
100 ppm/°C
Seramik
5pF-10nF
5pF-1µF
1nF-47µF
±%10 ±%20 ±%10
250V
60-10kV 60-400V
±30 ppm/°C Değişken Değişken
Polistren
50pF-0.5µF
±%1
150V
50-500V
-150 ppm/°C
Poliyester
100pF-10nF 1nF-47µF
±%5
400V rms
400V
400 ppm/°C
Polipropilen
1nF-100µF
±%5
600V
1250V
-170 ppm/°C
Aliminyun Elektrolitik
1µF-22000µF 1µF-100000µF
±%20 ±%50
Polarize Polarize
6-100V
1500 ppm/°C
Tantalyum Elektrolitik
1µF-1000µF 1µF-2000µF
±%10 ±%5
Polarize Polarize
1-50V
500 ppm/°C 200 ppm/°C

 

Tipi
fR
tan
:Delta
Kaçak direnci
Kararlılık
Tipik Uygulamaları
Kağıt
0.1MHz
0.005 0.01
1010ohm 109ohm
Düşük
Motor kont. Genel amaçlı
Mika
10MHz
0.0005
1011ohm
Çok iyi
Yüksek frekans devreleri
Seramik
10MHz 10MHz 100MHz
0.002 0.02 0.02
108ohm 108ohm 1010ohm
iyi düşük iyi
Sıcaklık kontrolü Kuplaj&dekuplaj (by-pass)
Polistren
10MHz
0.0002
1012ohm
çok iyi
Ayarlı devreler Filtreler Zamanlayıcılar
Poliyester
1MHz 0.5MHz
0.005 0.01
1010ohm 1011ohm
Düşük
Genel amaçlı Kuplaj&dekuplaj
Polipropilen
1MHz
0.0003
1010ohm
Düşük
Genel amaçlı Motor başlangıç ve çalıştırma
Aliminyun Elektrolitik
0.05MHz
0.08
Kaçak akımına bağlı
Düşük
Alçak frekans dekuplajında güç kaynaklarında
Tantalyum Elektrolitik
0.1MHz
0.01 0.001
Kaçak akımına bağlı
iyi çok iyi
Ses frekansında kuplaj ve dekuplaj elektronikdevreler zamanlama dev.
 

Sabit kondansatörlerin karakteristik degerleri

Not(X):

  • 1ppm =10-6 kapasite birimidir.
  • Örnegin :300ppm/°C 'nin anlami; her sicaklik derecesi altinda, kapasite 300*10-6F artmaktadir. "+"ppm = Sicaklik arttikça kapasite de artiyor anlamindadir. "-"ppm = Sicaklik arttikça kapasite de küçülüyor anlamindadir.
  • Tan= RS/XC kayip sabitidir. Rs plakalar arasi yalitkandaki enerji kaybini sembolize etmektedir. Kondansatöre seri bagli bir RS direnci varmis gibi düsünülür. RS ve dolayisiyla da "tan" küçük olursa kondansatör o kadar kaliteli demektir.

Ayarli Kondansatörler

Ayarli Kondansatörler, kapasitif degerleri degisik yöntemler ile degistirilebilen kondansatörlerdir.Kullanilma yerine göre degisik yapida ve çesitli boyutlarda üretilmektedirler. Sekilde görülen üç sekilde de sembolize edilebilir.

Kondansatör

Çesitleri:

Ayarli kondansatörler üç gruba ayrilir:

Büyük boy degisken kondansatörler (Varyabl kondansatör) Küçük boyutlu degisken kondansatörler (Trimer) Degisken kapasiteli diyotlar (Varaktör)
www.diyot.net

Büyük Boy Ayarli (Varyabl) Kondansatörler

Bu gruba giren kondansatörler, Ingilizce adi ile varyabl (variable) olarakta anilmaktadir. "Varyabl" kelimesinin Türkçe karsiligi "degisken" kelimesidir. Varyabl kondansatörler paralel bagli çoklu kondansatörden olusmaktadir. Bu kondansatörlerin birer plakasi sabit olup, diger plakalari sekil 1.22(a) ve sekil 1.25 'te görüldügü gibi bir mil ile döndürülebilmektedir. Böylece kondansatörlerin kapasiteleri istenildigi gibi degistirilebilmektedir. Hareketli plakalar sabit plakalardan uzaklastikça, karsilikli gelen yüzeyler azalacagindan kapasitede küçülecektir. Hareketli plakalara rotor, sabit plakalara stator denmektedir.

Plakalar genelde alüminyum (Al) veya özel amaçlar için gümüs kapli bakirdir. Plakalar arasinda yalitkan madde olarak genellikle hava vardir. Bazi özel hallerde, mika plastik ve seramikte kullanilmaktaradir. Veya vakumlu (havasiz) yapilmaktadir. Havali ve yalitkanli kondansatörlerde bir miktar kaçak (leakage) akimi vardir. Vakumlu olanlarda hiç kaçak yoktur. Vakumlu kondansatörlerde; çalisma gerilimi 50 KV 'a ve frekensi 1000 MHz 'e kadar çikabilmektedir. Kapasitif degeri ise 50-250 pF arasinda degisir. Havalilarda ise kapasite 400pF 'a kadar çikabilmektedir. Varyabl kondansatörler ile büyük kapasitelere ulasilamamakla beraber, yukarida belirtildigi gibi çok büyük gerilimlerle ve frekenslar da çalisilabilmektedir. Bazi uygulamalarda, Sekil 1.25 'te görüldügü gibi ayni gövdede iki varyabl kondansatör kullanilir. Bunlardan birinin rotoru, statordan uzaklastirilirken digerinin rotoru ters bir çalisma sekli ile statoruna yaklasir.


Kondansatör

Varyabl kondansatörün kullanilma alanlari:

  • Radyo alicilari (plakalari çok yakin ve küçüktür).
  • Radyo vericileri
  • Büyük güçlü ve yüksek frekans üreticileri (plakalar arasi 2,5 m dir).

Küçük Boy Ayarli Kondansatörler (Trimerler)

Küçük boy ayarli kondansatörler, trimer (Trimmer), peddir (Padder) gibi degisik isimlerle anilmaktadir. Hassas kapasite ayari için kullanilirlar ve bu ayar tornavida ile yapilir. Bu nedenle, bunlara ayarli kondansatör de denilir. Degisik tipleri vardir. En yaygin tipi sekil 1.22 (b) 'de görüldügü gibi, yan yüzünde vida bulunan karesel yapida olanlaridir. Bu türde kare seklindeki iki alüminyum plaka arasinda mika veya plastik yalitkan vardir. Vida bir tornavida yardimi ile sikilinca plakalar birbirine dogru yaklasir ve C:eo.er.A/d bagintisi geregince "d" araligi kisaldigi için kapasite (C) büyür.

Ayrica sekil 1.26 'da görüldügü gibi silindirik veya varyabl tipinde olanlari da vardir. Silindiriklerde ortadaki iletken vida bir yalitkan içerisinde hareket etmekte ve bir plaka görevi yapmaktadir. Içe dogru vidalama yapildikça kapasitif deger büyümektedir.

Trimerler, 100-600 V gerilimde çalisabilmekte ve kapasiteleri çok küçük degerler ile 1000 pF arasida degismektedir.


Kondansatör

Baslica kullanim alanlari:

Telekomünikasyon devrelerinde kapasitif degerlerdeki ince ayarlar için kullanilir. Degisken Kapasiteli Diyotlar (Varaktör)

Jonksiyon diyotlara ters gerilim uygulandiginda bir kondansatör gibi çalismaktadir. Uygulanan gerilime göre kapasitif deger degisir.
Uygulanan gerilim büyüdükçe kapasitif degeri kübagli kapasite degisikligi nçülür.

Gerilime edeniyle VARAKTÖR veya VARIKAP adi verilmistir.


Kondansatör

Kullanim Alanlari:

0 - 100 V arasindaki gerilimlerde ve 200 GHz 'e kadar olan frekenslarda kullanilir. 3 - 100 pF arasinda kapasitif degere sahiptir.

Telekomünikasyonda frekans kontrolünde kullanilir.
 

Kondansatör

 

POPÜLER KONULAR

PRATİK BİLGİLER

SAĞLAMLIK KONTROLÜ - TESTİ

POPÜLER PROJELER

TEKNOLOJİ SİTELERİ

POPÜLER SİTELER