Principal diferença - cerâmica vs. capacitor eletrolítico

Capacitores cerâmicos e eletrolíticos são dois tipos de capacitores usados ​​em circuitos eletrônicos. o principal diferença entre o capacitor cerâmico e eletrolítico é que, em capacitores de cerâmica, as duas placas condutoras são separadas por um material cerâmico enquanto que, em capacitores eletrolíticos, as duas placas condutoras são separadas por um eletrólito e uma camada de óxido de metal.

Estrutura de um capacitor

Um capacitor é um dispositivo que pode armazenar energia elétrica. Embora existam diferentes tipos de capacitores, a maioria deles é baseada no mesmo projeto básico. De forma simples, um capacitor consiste em duas placas condutoras separadas por um material isolante chamado de “dielétrico“. A estrutura principal é mostrada abaixo:

Estrutura básica de um capacitor

o capacitância do capacitor descreve quanta carga um capacitor armazena quando há uma dada diferença de potencial através dele. Se cada uma das placas condutoras tiver uma área

e eles estão separados por uma distância

, então a capacitância

É dado por:

Onde

é o permissividade, que é uma propriedade da substância dielétrica.

O que é um capacitor de cerâmica

Um capacitor de cerâmica é um tipo de capacitor cujo dielétrico é um material cerâmico. Na construção mais simples dessas, uma camada de um material cerâmico fica entre duas placas condutoras. No entanto, o tipo de condensador de cerâmica mais frequentemente usado é o chamado capacitores de chip multicamada (MLCC). Em MLCCs, há uma série de placas condutoras e um material cerâmico é imprensado entre cada par de placas. Efetivamente, eles funcionam como se fossem muitos capacitores pequenos em paralelo, o que dá uma grande capacitância combinada.

Capacitores cerâmicos: camada única (esquerda) e multicamadas (direita)

Existem dois tipos principais de condensadores de cerâmica: classe 1 e classe 2. Capacitores classe 1 são mais precisos e estáveis ​​em uma faixa maior de temperaturas, enquanto capacitores classe 2 oferecem mais eficiência volumétrica (mais capacitância por unidade de volume).

O que é um capacitor eletrolítico

Um capacitor eletrolítico é um tipo de capacitor que usa um eletrólito para aumentar sua capacitância. Normalmente, o alumínio, o tântalo ou o nióbio atuam como o material condutor. O dielétrico nesses capacitores é a camada de óxido que se forma nesses metais. Uma vez que essas camadas de óxido são muito finas, o

na equação de capacitância acima é muito pequena, tornando a capacitância do capacitor muito alta. No espaço entre os condutores, há papéis embebidos em eletrólito. O próprio eletrólito atua como o ânodo, enquanto uma das placas de metal atua como o cátodo.

Alguns capacitores eletrolíticos

Capacitores eletrolíticos são polarizado. Isso significa que, quando eles estão conectados a circuitos, cada terminal precisa receber a polaridade correta. Se eles estiverem conectados com a polaridade errada, eles podem ficar muito quentes e até explodir. Para capacitores eletrolíticos, o resistência de série equivalente (ESR) é um conceito importante. Se o ESR estiver muito alto, o fluxo de corrente através do circuito será muito pequeno. A figura abaixo mostra como o ESR (impedância) de um capacitor muda com a resistência. Cada curva mostra diferentes valores de capacitância:

Impedância em função da frequência para capacitores de diferentes capacitâncias

Observe que para cada tipo de capacitor, há uma frequência na qual a impedância é mínima. Esta frequência é a frequência ressonante do capacitor. Observe que, à medida que a capacitância aumenta, a frequência de ressonância fica menor.

Diferença entre capacitor cerâmico e eletrolítico

Estrutura:

No capacitores cerâmicos, a cerâmica separa as superfícies condutoras.

No capacitores eletrolíticos, camadas de óxido de metal e um eletrólito separam as superfícies condutoras.

Dielétrico:

No capacitores cerâmicos, uma substância cerâmica constitui o dielétrico.

No capacitores eletrolíticos, o dielétrico consiste em uma camada de óxido muito fina.

Polarização:

Capacitores cerâmicos não são polarizados.

Capacitores eletrolíticos são polarizados.

ESR:

Capacitores cerâmicos normalmente têm ESRs baixos.

O ESR em capacitores eletrolíticos é tipicamente mais alto e mais fortemente dependente da frequência.

Microfonia:

Capacitores cerâmicos Exibir microfonia: um efeito em que as vibrações mecânicas geram ruído elétrico nos circuitos.

Capacitores eletrolíticos não exibem microfonia.

Cortesia de imagem:

“Um diagrama de um capacitor de placa paralela simples” por inductiveload (desenho próprio, feito em Inkscape 0.44) [Domínio Público], via Wikimedia Commons

“Keramik-Scheibenkondensator” por Elcap, Jens Both (trabalho próprio) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons (Modificado)

“Mlcc-Bauformen” por Elcap, Jens Both (trabalho próprio) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons (Modificado)

“Alguns estilos diferentes de capacitores eletrolíticos de alumínio e tântalo” por Elcap (trabalho próprio) [CC0 1.0], via Wikimedia Commons

“Impedanzkurven verschiedener Kapazitätswerte aus unterschiedlichen Kondensatorfamilien” por Elcap, Jens Both (trabalho próprio) [GFDLv1.2], via Wikimedia Commons