Materiais Electrónicos CAPACITOR CAPACITOR CAPACITOR CAPACITOR MATERIAIS E COMPONENTES ELECTRÓNICOS CAPACITORES
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- Isadora Carvalhal Anjos
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1 ESCOLA SUPERIOR TECNICA DEPARTAMENTO ENGENHARIAS Curso de Licenciatura em Engenharia de Electrónica MATERIAIS E COMPONENTES ELECTRÓNICOS ES Materiais Electrónicos COMPONENTES ELETRÓNICOS PASSIVOS ACTIVOS RESISTOR INDUTOR DISPOSITIVOS ELETRÓNICOS DIODOS TRANSISTORES SENSORES Rectificador Especiais Bipolar Especiais Temperatura Pressao Zener FET Velocidade CIRCUITOS DE AMPLIFICAÇÃO Docente: Eng. Edigar Macie CIRCUITOS DE CHAVEAMENTO CIRCUITOS DE OSCILAÇÃO Circuitos Integrados (CI s) [ LINEARES e DIGITAIS ] Capacitor, antigamente chamado condensador, é um componente que armazena energia num campo eléctrico, acumulando um desequilíbrio interno de carga eléctrica. Capacitores tem o seu v alor especif icado em Farads que é a unidade básica, mas por conv eniência e f acilidade na representação numérica é mais comum se utilizar de submúltiplos dessa unidade básica. Em electrónica os submúltiplos mais usados são: É constituído por dois condutores separados por um isolante: Condutores: armaduras (ou placas) Isolante: dielétrico Costuma-se dar nome a esses dispositiv os de acordo com a f orma de suas armaduras. Dielétrico: um isolante qualquer Vidro Paraf ina Papel Ar Cerâmica Mica Materiais plásticos. 1
2 Característica eléctrica dominante: Proporcionalidade entre a corrente entre seus terminais e a v ariação da dif erença de potencial eléctrico nos terminais capacitância. Característica interessante É um armazenador de energia sob a f orma de um campo electrostático. Composição Aplicações É f ormado de duas placas metálicas, separadas por um material isolante (dielétrico). Eliminar sinais indesejados: normalmente quanto maior a capacitância melhor o ef eito obtido. Podem apresentar grandes tolerâncias. Capacitores empregados em aplicações que requerem maior precisão: determinar a f requência de oscilação de um circuito, possuem tolerâncias menores. Capacitância Capacitância A capacitância de um capacitor, é uma constante característica do componente. Depende de certos fatores próprios do capacitor. Área das armaduras: maior área, maior capacitância. Cα A Espessura do dielétrico: menor distância d entre as armaduras maior será a capacitância. C α 1/d onde: C: Capacitância : Constante dielétrica d: Distância entre as superf ícies condutoras A: Área dos condutores. 2
3 Processos de Fabricação Filme Metalizado: Processos de Fabricação 1. Deposita-se uma camada de material condutor, sobre um dos lados de uma película de material f lexív el isolante (Ex. poliéster). 2. Duas películas são enroladas uma sobre a outra, de maneira que as superf ícies metalizadas não se toquem. 3. Conecta-se um terminal a cada superf ície metálica. 4. O acabamento é f eito com cera f undida, ou resina epóxi 5. Faz-se a marcação dos v alores. Mica Papel Stirof lex (5) Polipropileno Poliéster (1,2,3) Policarbonato (4) Tipos de Capacitores Cerâmicos (6 a 12) Eletrolíticos (13,14) alumínio tântalo Capacitores de Mica São f abricados alternando-se películas de mica (silicato de alumínio) com f olhas de alumínio. Mica dielétrico muito estáv el alta resistiv idade São utilizados em circuitos de alta frequência (etapas osciladoras de radiof requência). Suas capacitâncias v ariam de 5pF a 100 nf, apresentando elev ada precisão. Capacitores de Mica Capacitores de Papel Capacitores de f iltro com dielétrico de papel são v olumosos e seu v alor é em geral limitado a menos do que 10 mf. Eles não são polarizados e podem suportar altas tensões. Não há f uga apreciáv el de corrente atrav és de um destes capacitores. 3
4 Capacitores de Papel Enrola-se uma ou mais f olhas de papel entre f olhas metálicas. Todo o conjunto é env olv ido em resina termoplástica. Barato Aplicações gerais. O papel pode ser impregnado com óleo, o que ocasiona: Aumento da rigidez dielétrica. Aumento da margem de temperatura. Aplicação em altas tensões. Capacitores Poliméricos 1.Duas f itas f inas de plástico metalizadas numa das f aces com um trecho descoberto ao longo de um dos bordos, o inferior em uma das tiras, e o superior na outra. 2. As duas tiras são enroladas uma sobre a outra, e nas bases do cilindro são f ixados os terminais, de modo que f icam em contato apenas com as partes metalizadas das tiras. 3. O conjunto é recoberto por um rev estimento isolante. Capacitores Poliméricos Estes capacitores são empregados em baixa e média frequência e como capacitores de f iltro. Atingem capacitâncias relativ amente elev adas e tensões máximas que chegam a alcançar os 1000 V. Se ocorrer uma perf uração no dielétrico por excesso de tensão, o metal se ev apora na área v izinha à perf uração sem que se produza um curto-circuito, ev itando assim a destruição do componente. Capacitores Stiroflex Utiliza poliestireno como dielétrico. Apresenta a constante dielétrica mais baixa entre os plásticos e não sof re inf luência das frequências altas. São enroladas f olhas de poliestireno entre f olhas de alumínio. Vantagens principais: reduzido f actor de perda alta precisão tolerância baixa (em torno de 0,25 %) tensões de trabalho entre 30 e 600 V. Capacitores de Polipropileno É um plástico com propriedades análogas ao polietileno mas apresenta maior resistência: ao calor aos solv entes orgânicos a radiação. Mesmo modo de f abricação do capacitor de poliestireno. Ideais para aplicação em circuitos de f iltros e circuitos ressonantes. Capacitores de Poliéster Foram criados para substituir os capacitores de papel, tendo como v antagens: maior resistência mecânica não é um material higroscópico ampla margem de temperatura (-50 C a 150 C) grande rigidez dielétrica. Não recomendados para aplicação em f requências >MHz, pois, apresentam v ariações de sua capacitância com a f requência. Valores típicos: 2pF a 10 μf com tensões entre 30 e 1000 V. 4
5 Capacitores de Policarbonato Idênticos aos de poliéster Valores típicos entre 1 nf e 10 μf Capacitores Cerâmicos São constituídos de um suporte tubular de cerâmica, em cujas superf ícies interna e externa são depositadas f inas camadas de prata às quais são ligados os terminais atrav és de um cabo soldado sobre o tubo. Tensões de trabalho entre 60 e 1200 V. Às v ezes, os terminais são enrolados diretamente sobre o tubo. Capacitores Cerâmicos Capacitores Cerâmicos Emprego: alta f requência: modelos compensados termicamente e com baixa tolerância baixa f requência: capacitores de acoplamento e de f iltro. Além dos tubulares, podem ser encontrados capacitores de disco e rectangular. São os mais próximos aos capacitores ideais, pois apresentam: Indutância parasitária praticamente nula Factor de potência nulo Alta constante dielétrica Capacitâncias com f rações de pf a 1 nf Ideais para circuitos sintonizadores. Capacitores Electrolíticos Capacitores Eletrolíticos Atingem maiores capacitâncias. São f ormados por uma tira metal recoberta por uma camada de óxido que atua como um dielétrico Sobre a camada de óxido é colocada uma tira de papel impregnado com um líquido condutor chamado eletrólito, ao qual se sobrepõe uma segunda lâmina de alumínio em contato elétrico com o papel. São utilizados em circuitos em que ocorrem tensões contínuas, sobrepostas a tensões alternadas menores. Funcionam apenas como capacitores de f iltro para rectif icadores, de acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc. 5
6 Capacitores Eletrolíticos de Alumínio Capacitores Eletrolíticos de Alumínio Grandes capacitâncias (1 μf a μf). Dielétrico: película de óxido de alumínio (Al2O3) f iníssima que se f orma sobre o polo positiv o, quando se aplica uma tensão contínua. Elev ada tolerância (chegando a 100 % maior que o v alor nominal, e 10 % no sentido negativ o) Altamente inf luenciado pela temperatura tanto na capacitância como na resistência de perda. Capacitores Eletrolíticos de Tântalo Constituição idêntica aos de alumínio. Dielétrico: óxido de tântalo (Ta2O5) -Reduz a dimensão destes capacitores. Baixas tolerâncias (20%) Baixa dependência da temperatura Máxima tensão de operação de 120 V Capacitores Eletrolíticos de Tântalo Se assemelham aos capacitores de alumínio Alcança as mesmas capacitâncias com tamanho menor. Emprega-se o tântalo no lugar do alumínio, para a lâmina, e o eletrólito é uma pasta ou líquido. Aplicação: Como capacitor de acoplamento para estágios de baixas f requências, graças ao seu baixo nív el de ruído, muito inf erior ao do capacitor de alumínio. Mais caros. Capacitores Ajustáveis Pode-se controlar a área das superf ícies condutoras submetidas ao campo elétrico, ef ectiv amente controlando a capacitância. Trimmers e Padders São capacitores v ariáv eis com pequenas dimensões normalmente utilizados em rádios portáteis e div ersos dispositiv os electrónicos. Tem capacitâncias máximas em torno de 500 pf. Capacitor de sintonia São utilizados principalmente para o ajuste do v alor correto da capacitância total de um circuito 6
7 Trimmers e Padders O ajuste pode ser obtido: Variando a superf ície das placas Variando a distância entre as placas Variando o material do dielétrico. Código de Cores para Capacitores Os v alores de capacitância são indicados em pf. Este código é em geral empregado nos capacitores de poliéster metalizado. Código de Cores para Capacitores Código para Capacitores Cerâmicos Os v alores de capacitância são indicados em pf. Leitura nos Capacitores de Mica 7
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