Các loại tụ điện và ứng dụng

Có rất nhiều loại tụ điện và mỗi loại có những đặc điểm khác nhau. Mỗi loại tụ điện đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Một số loại tụ điện có thể sạc điện áp cao do đó có thể được sử dụng trong các ứng dụng điện áp cao. Một số tụ điện có thể sạc với điện tích rất cao, chẳng hạn như tụ nhôm. Một số tụ điện có tốc độ rò rỉ rất thấp và trong khi một số khác có tốc độ rò rỉ rất cao. Tất cả các yếu tố này xác định tụ điện được sử dụng như thế nào và ứng dụng của từng tụ điện trong các mạch.

Dưới đây là danh sách các loại tụ điện thông dụng trên thị trường, và chúng ta sẽ tìm hiểu các đặc điểm tạo nên từng loại:

Tụ nhôm

Tụ nhôm là tụ điện bao gồm hai dải nhôm cuộn lại với một dải giấy thấm giữa chúng được ngâm trong dung dịch điện phân, sau đó được đóng gói thành một khối hình trụ.

Tụ nhôm có giá trị điện dung nằm trong khoảng từ 0,1µF đến 500.000µF, nên đây là loại tụ điện lớn nhất về lưu trữ điện dung. Giá trị điện tích cao là một trong những ưu điểm của tụ nhôm. Khoảng điện áp hoạt động từ 10V đến 100V. Nhược điểm của tụ nhôm là có tốc độ rò rỉ cao, do đó sẽ rò rỉ rất nhiều dòng điện một chiều, nên không được sử dụng trong các ứng dụng cho ghép AC tần số cao. Loại tụ này cũng có phạm vi dung sai rộng, thường là ± 20% trở lên. Do đó tụ nhôm thường không được sử dụng trong các ứng dụng cần các giá trị chính xác, chẳng hạn như trong các mạch lọc hoặc mạch thời gian.

Tụ Tantalum

Tụ Tantalum là những tụ điện được làm từ tantalum pentoxide.

Tụ Tantalum, giống như tụ nhôm, đều là tụ hóa, có nghĩa là bị phân cực. Ưu điểm chính của loại tụ này (đặc biệt khi so với tụ nhôm) là nhỏ hơn, nhẹ hơn và ổn định hơn. Tụ tantalum có tốc độ rò rỉ thấp và độ tự cảm thấp giữa các chân. Tuy nhiên nhược điểm của loại tụ này là có lưu trữ điện dung tối đa thấp và điện áp làm việc tối đa thấp. Tụ Tantalum dễ bị hư khi gặp dòng điện cao. Do đó tụ điện tantalum được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống tín hiệu tương tự không có nhiễu dòng cao.

Tụ gốm

Tụ gốm là tụ điện được cấu tạo từ các vật liệu như titanium acid barium làm chất điện môi. Cùng với tụ hóa, đây là loại tụ điện được sử dụng phổ biến.

Tụ điện gốm có giá trị điện dung cao so với kích thước của nó. Loại tụ này được chế tạo trong phạm vi từ 1pF đến vài microfarad, nhưng không có giá trị điện dung cao như tụ hóa. Tụ gốm được sản xuất với một khoảng rộng giá trị điện áp làm việc và dung sai. Một ưu điểm chính của tụ gốm là bên trong không được chế tạo thành cuộn dây, vì vậy nó có độ tự cảm thấp và do đó rất phù hợp cho các ứng dụng tần số cao. Loại tụ này được sử dụng rộng rãi trên thị trường cho nhiều mục đích, bao gồm cả việc khử ghép.

Tụ điện gốm NPO là một tụ điện siêu bền hoặc bù nhiệt độ. Nó là một trong những tụ điện có độ ổn định cao nhất. Nó không bị lão hóa theo thời gian, do đó rất phù hợp cho các ứng dụng điều chỉnh các mạch và các bộ lọc.

Tụ polyester

Tụ polyester là các tụ điện gồm các tấm kim loại có màng polyester giữa chúng hoặc một màng kim loại được đặt trên chất cách điện.

Tụ điện polyester có giá trị trong phạm vi từ 1nF đến 15µF, và với điện áp làm việc từ 50V đến 1500V. Loại tụ này có các phạm vi dung sai 5%, 10% và 20%. Nó có hệ số nhiệt độ cao. Vì có điện trở cách ly cao nên nó là lựa chọn tốt cho các ứng dụng ghép hoặc lưu trữ. So với hầu hết các loại khác, tụ polyester có điện dung trên một đơn vị thể tích cao. Điều này có nghĩa là với một tụ có kích cỡ nhỏ có nhiều điện dung hơn. Đặc tính này cùng với giá rẻ nên tụ điện polyester trở thành một tụ điện được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên thị trường.

Tụ Polypropylen

Tụ polypropylen là tụ điện có chất điện môi được làm từ màng polypropylen.

Tụ điện Polypropylen có phạm vi giá trị từ 100pf đến 10µF. Một trong những tính năng chính và quan trọng của nó là điện áp làm việc cao. Có tụ polypropylen có điện áp làm việc lên đến 3000V. Với đặc tính này nó được sử dụng các mạch có điện áp hoạt động cao bao gồm mạch cấp nguồn, bộ khuếch đại công suất, đặc biệt là bộ khuếch đại van và mạch TV. Một ưu điểm lớn khác của tụ polypropylen là giá trị dung sai. Dung sai khoảng 1% do đó nó khá chính xác và gần với giá trị danh nghĩa. Tụ polypropyle được sử dụng khi cần dung sai thấp. Tụ polypropylen cũng có điện trở cách ly cao nên nó là lựa chọn tốt cho các ứng dụng ghép hoặc lưu trữ. Loại tụ này thể hiện điện dung ổn định cho tần số dưới 100KHz.

Tụ polypropylen được sử dụng để khử nhiễu, chặn, bỏ qua, ghép, lọc, định thời gian và xử lý các xung.

Tụ Polystyrene

Tụ polystyrene là tụ điện có chất điện môi được tạo thành từ polystyrene.

Nó chỉ có giá trị thấp, thường là 10pF đến 47nF. Thông thường, dung sai là 5% đến 10% nhưng tụ polystyrene có độ chính xác cao cũng có dung sai 1% và 2%. Điện áp làm việc cho tụ polystyrene là 30V đến 630V. Loại tụ này có lợi thế ở chỗ chúng có điện trở cách ly cao, vì vậy rất tốt để sử dụng trong các ứng dụng ghép và lưu trữ. Các loại chính xác lại phù hợp cho các mạch thời gian, điều chỉnh và lọc.

Một trong những nhược điểm của tụ polystyrene là nó được cấu tạo như một cuộn dây bên trong, vì vậy không phù hợp cho các ứng dụng tần số cao. (Điều này là do cuộn dây tạo ra tự cảm và tự cảm chặn các tín hiệu tần số cao đi qua.) Một nhược điểm khác là tụ điện polystyrene thay đổi vĩnh viễn về giá trị nếu phải tiếp xúc với nhiệt độ trên 70 ° C, nó sẽ không trở về giá trị cũ khi được làm mát.

Tụ polycarbonate

Tụ polycarbonate là tụ điện có chất điện môi polycarbonate. Nó có dải giá trị điện dung từ 100pF đến 10µF, và có điện áp làm việc lên tới 400V DC. Nó có hệ số nhiệt độ rất tốt nên sẽ không thay đổi nhiều khi có sự thay đổi nhiệt độ. Điều này làm cho nó được ưa thích hơn so với tụ polyester. Nhược điểm của tụ polycarbonate là có mức dung sai khá cao, 5% và 10%, nên nó không phù hợp cho các ứng dụng có độ chính xác cao.

Tụ bạc Mica

Tụ bạc Mica là tụ điện được tạo ra bằng cách lắng một lớp bạc mỏng trên lớp điện môi mica.

Tụ bạc Mica rất ổn định theo thời gian. Ưu điểm của nó là có dung sai từ 1% trở xuống. Nó cũng có hệ số nhiệt độ tốt và độ bền tuyệt vời. Tuy nhiên, tụ bạc mica không có giá trị điện dung cao và giá rất đắt.

Tụ bạc mica được sử dụng trong các mạch cộng hưởng và bộ lọc tần số cao, do ổn định tốt với nhiệt độ. Chúng cũng được sử dụng trong các mạch điện áp cao, vì cách điện tốt.

Tụ giấy

Tụ giấy là tụ điện được làm bằng các dải mỏng lá kim loại được phân tách bằng một lớp điện môi bằng giấy sáp.

Nó có dải điện dung từ 500pF đến 50µF và điện áp làm việc cao, do đó nó được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị điện áp cao.

Nhược điểm của tụ giấy là có tốc độ rò rỉ cao, nên nó không phù hợp cho ghép AC và dung sai hơn 10% đến 20%, nên nó không phù hợp với các mạch thời gian chính xác.

Bài viết trình bày nhiều loại tụ điện khác nhau. Tuy đây không phải là tất cả các loại tụ điện nhưng những loại thông dụng trên thị trường đều được đề cập ở đây.