Що означає коефіцієнт поглинання плівкових конденсаторів? Чим він менший, тим краще?

Перш ніж вводити коефіцієнт поглинання плівкових конденсаторів, давайте розглянемо, що таке діелектрик, поляризацію діелектрика та явище поглинання конденсатора.

Діелектрик

Діелектрик — це непровідна речовина, тобто ізолятор, без внутрішнього заряду, який може рухатися. Якщо діелектрик помістити в електростатичне поле, електрони та ядра атомів діелектрика здійснюють «мікроскопічне відносне зміщення» в межах атомного діапазону під дією сили електричного поля, але не «макроскопічне переміщення» від атома, до якого вони належать, як вільні електрони в провіднику. Коли досягнуто електростатичної рівноваги, напруженість поля всередині діелектрика не дорівнює нулю. Це основна відмінність між електричними властивостями діелектриків та провідників.

Діелектрична поляризація

Під дією прикладеного електричного поля всередині діелектрика вздовж напрямку електричного поля виникає макроскопічний дипольний момент, а на поверхні діелектрика — зв'язаний заряд, який є поляризацією діелектрика.

Явище поглинання

явище затримки в процесі заряджання та розряджання конденсатора, спричинене повільною поляризацією діелектрика під дією прикладеного електричного поля. Загальноприйнято вважати, що конденсатор повинен бути повністю заряджений негайно, але він не наповнюється негайно; конденсатор повинен повністю звільнити заряд, але він не звільняється, і виникає явище затримки.

Коефіцієнт поглинання плівкового конденсатора

Величина, яка використовується для опису явища діелектричного поглинання плівкових конденсаторів, називається коефіцієнтом поглинання та позначається як Ka. Ефект діелектричного поглинання плівкових конденсаторів визначає низькочастотні характеристики конденсаторів, і значення Ka значно варіюється для різних діелектричних конденсаторів. Результати вимірювань різняться для різної тривалості випробувань одного й того ж конденсатора; значення Ka також варіюється для конденсаторів однакової специфікації, різних виробників та різних партій.

Отже, тепер є два питання –

Q1. Чи є коефіцієнт поглинання плівкових конденсаторів якомога меншим?

Q2. Які негативні наслідки має більший коефіцієнт поглинання?

А1:

Під дією прикладеного електричного поля: чим менше Ka (тим менший коефіцієнт поглинання) → чим слабша поляризація діелектрика (тобто ізолятора) → чим менша сила зв'язку на поверхні діелектрика → чим менша сила зв'язку діелектрика з зарядом → тим слабше явище поглинання конденсатора → конденсатор заряджається та розряджається швидше. Ідеальний стан: Ka дорівнює 0, тобто коефіцієнт поглинання дорівнює 0, діелектрик (тобто ізолятор) не має явища поляризації під дією прикладеного електричного поля, поверхня діелектрика не має сили зв'язку з зарядом, а реакція заряду та розряду конденсатора не має гістерезису. Отже, коефіцієнт поглинання плівкового конденсатора тим краще.

А2:

Вплив конденсатора із занадто великим значенням Ka на різні схеми проявляється по-різному, а саме:

1) Диференціальні схеми стають зв'язаними схемами

2) Пилкоподібна схема генерує посилену віддачу пилкоподібної хвилі, і тому схема не може швидко відновитися

3) Обмежувачі, затискачі, спотворення форми сигналу вузького імпульсного виходу

4) Постійна часу фільтра згладжування наднизьких частот стає великою

(5) Порушення нульової точки підсилювача постійного струму, односторонній дрейф

6) Знижується точність схеми вибірки та утримання

7) Дрейф робочої точки лінійного підсилювача за постійного струму

8) Підвищена пульсація в ланцюзі живлення

Всі вищезазначені характеристики ефекту діелектричного поглинання невіддільні від сутності «інерції» конденсатора, тобто за заданий час зарядки не відбувається зарядки до очікуваного значення, і навпаки, розрядка також відбувається.

Опір ізоляції (або струм витоку) конденсатора з більшим значенням Ka відрізняється від опору ідеального конденсатора (Ka=0) тим, що він збільшується зі збільшенням часу випробування (струм витоку зменшується). Час випробування струму, зазначений у Китаї, становить одну хвилину.