Consideraciones prácticas - Condensadores

Los condensadores, como todos los componentes eléctricos, tienen limitaciones que deben respetarse en aras de la confiabilidad y el funcionamiento adecuado del circuito.

Voltaje de funcionamiento del condensador

Voltaje de funcionamiento :Dado que los condensadores no son más que dos conductores separados por un aislante (el dieléctrico), debe prestar atención al voltaje máximo permitido a través de ellos. Si se aplica demasiado voltaje, se puede exceder la clasificación de "ruptura" del material dieléctrico, lo que resulta en un cortocircuito interno del capacitor.

Polaridad del condensador

Polaridad :Algunos condensadores se fabrican para que solo puedan tolerar el voltaje aplicado en una polaridad pero no en la otra. Esto se debe a su construcción:el dieléctrico es una capa de aislamiento microscópicamente delgada que se deposita en una de las placas por una tensión continua durante la fabricación. Estos se denominan electrolíticos condensadores , y su polaridad está claramente marcada.

Invertir la polaridad del voltaje a un capacitor electrolítico puede resultar en la destrucción de esa capa dieléctrica superdelgada, arruinando así el dispositivo. Sin embargo, la delgadez de ese dieléctrico permite valores extremadamente altos de capacitancia en un tamaño de paquete relativamente pequeño. Por la misma razón, los capacitores electrolíticos tienden a tener una clasificación de voltaje baja en comparación con otros tipos de construcción de capacitores.

Circuito equivalente de condensador

Circuito equivalente: Dado que las placas de un capacitor tienen cierta resistencia, y dado que ningún dieléctrico es un aislante perfecto, no existe un capacitor "perfecto". En la vida real, un capacitor tiene una resistencia en serie y una resistencia en paralelo (fuga) que interactúan con sus características puramente capacitivas:

Afortunadamente, es relativamente fácil fabricar condensadores con resistencias en serie muy pequeñas y resistencias de fuga muy altas.

Tamaño físico del condensador

Para la mayoría de las aplicaciones en electrónica, el tamaño mínimo es el objetivo de la ingeniería de componentes. Se pueden fabricar componentes más pequeños, más circuitos se pueden construir en un paquete más pequeño y, por lo general, también se ahorra peso. Con los condensadores, hay dos factores que limitan el tamaño mínimo de una unidad: voltaje de trabajo y capacitancia . Y estos dos factores tienden a oponerse entre sí. Para cualquier elección dada en materiales dieléctricos, la única forma de aumentar la tensión nominal de un condensador es aumentar el grosor del dieléctrico. Sin embargo, como hemos visto, esto tiene el efecto de disminuir la capacitancia. La capacitancia se puede recuperar aumentando el área de la placa. pero esto lo convierte en una unidad más grande. Ésta es la razón por la que no se puede juzgar la clasificación de un condensador en faradios simplemente por su tamaño. Un capacitor de cualquier tamaño dado puede tener una capacitancia relativamente alta y un voltaje de trabajo bajo, viceversa, o algún compromiso entre los dos extremos. Tome las siguientes dos fotografías, por ejemplo:

Este es un capacitor bastante grande en tamaño físico, pero tiene un valor de capacitancia bastante bajo:solo 2 µF. Sin embargo, su voltaje de trabajo es bastante alto:¡2000 voltios! Si este capacitor se rediseñara para tener una capa más delgada de dieléctrico entre sus placas, se podría lograr al menos un aumento de cien veces en la capacitancia, pero al costo de reducir significativamente su voltaje de trabajo. Compare la fotografía de arriba con la de abajo. El condensador que se muestra en la imagen inferior es una unidad electrolítica, de tamaño similar al de arriba, pero con muy diferentes valores de capacitancia y voltaje de trabajo:

La capa dieléctrica más delgada le da una capacitancia mucho mayor (20,000 µF) y un voltaje de trabajo drásticamente reducido (35 voltios continuos, 45 voltios intermitentes).

Aquí hay algunas muestras de diferentes tipos de condensadores, todos más pequeños que las unidades mostradas anteriormente:

Los condensadores electrolíticos y de tantalio están polarizados (sensible a la polaridad) y siempre están etiquetados como tales. Las unidades electrolíticas tienen sus conductores negativos (-) que se distinguen por símbolos de flecha en sus cajas. Algunos capacitores polarizados tienen su polaridad designada marcando el terminal positivo. La unidad electrolítica grande de 20.000 µF que se muestra en posición vertical tiene su terminal positivo (+) etiquetado con una marca “más”. Los condensadores de cerámica, mylar, de película plástica y de aire no tienen marcas de polaridad, porque esos tipos son no polarizados (no son sensibles a la polaridad).

Los condensadores son componentes muy comunes en los circuitos electrónicos. Observe de cerca la siguiente fotografía:cada componente marcado con una designación "C" en la placa de circuito impreso es un condensador:

Algunos de los condensadores que se muestran en esta placa de circuito son electrolíticos estándar:C ₃₀ (parte superior del tablero, centro) y C ₃₆ (lado izquierdo, 1/3 desde arriba). Algunos otros son un tipo especial de condensador electrolítico llamado tantalio , porque este es el tipo de metal que se utiliza para hacer las placas. Los condensadores de tantalio tienen una capacitancia relativamente alta para su tamaño físico. Los siguientes condensadores en la placa de circuito que se muestra arriba son de tantalio:C ₁₄ (justo en la parte inferior izquierda de C ₃₀ ), C ₁₉ (directamente debajo de R ₁₀ , que está por debajo de C ₃₀ ), C ₂₄ (esquina inferior izquierda del tablero) y C ₂₂ (abajo a la derecha).

En esta fotografía se pueden ver ejemplos de condensadores aún más pequeños:

Los condensadores de esta placa de circuito son "dispositivos de montaje en superficie" al igual que todas las resistencias, por razones de ahorro de espacio. Siguiendo la convención de etiquetado de componentes, los condensadores pueden identificarse mediante etiquetas que comienzan con la letra "C".

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de capacitores