Electrónica básica: condensadores polarizados

Los condensadores polarizados son los que tienen polaridades positivas y negativas específicas. Al usar estos condensadores en circuitos, siempre se debe tener cuidado de que estén conectados enperfect polarities. La siguiente imagen muestra la clasificación de condensadores polarizados.

Comencemos la discusión con los capacitores electrolíticos.

Condensadores electrolíticos

Los condensadores electrolíticos son los condensadores que indican con el nombre que se utiliza algún electrolito en ellos. Son condensadores polarizados que tienen ánodo (+) y cátodo (-) con polaridades particulares.

Un metal en el que insulating oxide layer formas por anodización se llama como un Anode. Un sólido o no sólidoelectrolyte que cubre la superficie de la capa de óxido, funciona como un cathode. Los condensadores electrolíticos tienen mucho másCapacitance-Voltage (CV) value que los demás, debido a su superficie de ánodo más grande y su fina capa de óxido dieléctrico.

Condensadores electrolíticos de aluminio

Los condensadores electrolíticos de aluminio son los tipos más comunes entre los condensadores electrolíticos. En estos, un puroAluminum foil con una superficie grabada actúa como un Anode. Una fina capa de metal, que tiene un espesor de unos pocos micrómetros, actúa comodiffusion barrier, que se coloca entre dos metales para separarse eléctricamente. Por tanto, la barrera de difusión actúa como undielectric. loselectrolyte actúa como un cathode que cubre la superficie rugosa de la capa de óxido.

La siguiente figura muestra una imagen de diferentes tamaños de condensadores electrolíticos de aluminio disponibles.

Dependiendo del electrolito, existen tres tipos de condensadores electrolíticos de aluminio. Ellos son -

  • Condensadores electrolíticos de aluminio húmedo (no sólidos)
  • Condensadores electrolíticos de aluminio de dióxido de manganeso (sólidos)
  • Condensadores electrolíticos de polímero de aluminio (sólidos)

La principal ventaja de estos condensadores electrolíticos de aluminio es que tienen low impedancevalores incluso a frecuencia de red y son más baratos. Estos se utilizan principalmente enPower supply circuits, SMPS (Fuente de alimentación de modo conmutado) y DC-DC Converters.

Condensadores electrolíticos de tantalio

Estos son otro tipo de condensadores electrolíticos cuyo anode se compone de tantalum sobre el que un aislante muy fino oxide layerse forma. Esta capa actúa comodielectric y el electrolyte actúa como un cátodo que recubre la superficie de la capa de óxido.

La siguiente figura muestra cómo se ven los condensadores de tantalio.

El tantalio proporciona una capa dieléctrica de alta permitividad. El tantalio tiene alta capacidad por volumen y menor peso. Pero estos son más costosos que los condensadores electrolíticos de aluminio, debido a la frecuente falta de disponibilidad del tantalio.

Condensadores electrolíticos de niobio

Un condensador electrolítico de niobio es el otro tipo de condensadores electrolíticos en el que un metal de niobio pasivado o monóxido de niobio se considera como ánodo y se añade una capa de pentóxido de niobio aislante al ánodo, de modo que actúa como dieléctrico. Se deposita un electrolito sólido sobre la superficie de la capa de óxido que actúa como cátodo. La siguiente figura muestra cómo se ven los condensadores de niobio.

Los condensadores de niobio están comúnmente disponibles como condensadores de chip SMD (dispositivos de montaje en superficie). Estos se instalan fácilmente en una placa de circuito impreso. Estos condensadores deben funcionar con polaridades perfectas. Cualquier tipo de voltaje inverso o corriente de ondulación superior a la especificada eventualmentedestroy the dielectric y el condensador también.

Supercondensadores

Los capacitores electroquímicos de alta capacidad con valores de capacitancia mucho más altos que los otros capacitores, se denominan como Super Capacitors. Estos se pueden clasificar como un grupo que se encuentra entre los condensadores electrolíticos y las baterías recargables. Estos también se denominan comoUltra Capacitors.

Hay muchas ventajas con estos condensadores, tales como:

  • Tienen un alto valor de capacitancia.
  • Pueden almacenar y entregar la carga mucho más rápido.
  • Pueden manejar más ciclos de carga y descarga.

Estos condensadores tienen muchas aplicaciones como:

  • Se utilizan en coches, autobuses, trenes, ascensores y grúas.
  • Se utilizan en frenado regenerativo.
  • Se utilizan para realizar copias de seguridad de la memoria.

Los tipos de supercondensadores son de doble capa, pseudo e híbridos.

Condensadores de doble capa

Los condensadores de doble capa son condensadores electrostáticos. La deposición de carga se realiza en estos condensadores según el principio de doble capa.

  • Todas las sustancias sólidas tienen carga negativa en la capa superficial cuando se desechan en un líquido.

  • Esto se debe al alto coeficiente dieléctrico del líquido.

  • Todos los iones positivos se acercan a la superficie del material sólido para formar una piel.

  • La deposición de iones positivos cerca del material sólido se afloja con la distancia.

  • La carga creada en esta superficie debido a la deposición de aniones y cationes conduce a algún valor de capacitancia.

Este fenómeno de doble capa también se denomina doble capa de Helmholtz. La siguiente figura explica el procedimiento del fenómeno de doble capa, cuando el condensador está cargado y cuando se descarga.

Estos condensadores se denominan simplemente condensadores eléctricos de doble capa (EDLC). Usan electrodos de carbono para lograr la separación de carga entre la superficie del electrodo conductor y el electrolito. El carbono actúa como dieléctrico y los otros dos como ánodo y cátodo. La separación de carga es mucho menor que en un condensador convencional.

Pseudocondensadores

Estos condensadores siguen el electrochemicalproceso para la deposición del cargo. Esto también se llamafaradaic process. En un electrodo, cuando alguna sustancia química se reduce u oxida, se genera algo de corriente. Durante dicho proceso, estos condensadores almacenan la carga eléctrica por transferencia de electrones entre el electrodo y el electrolito. Este es el principio de funcionamiento de los pseudocondensadores.

Se cargan mucho más rápido y almacenan la carga tanto como lo hace una batería. Se operan a un ritmo más rápido. Se utilizan junto con las baterías para mejorar la vida útil. Se utilizan en aplicaciones de red para manejar fluctuaciones de energía.

Condensadores híbridos

Un condensador híbrido es una combinación de EDLC y pseudocondensador. En los condensadores híbridos, el carbón activado se usa como cátodo y el material de carbón predopado actúa como ánodo. El condensador de iones de litio es el ejemplo común de este tipo. La siguiente figura muestra diferentes tipos de condensadores híbridos.

Tienen una alta tolerancia en una amplia gama de variaciones de temperatura de -55 ° C a 200 ° C. Los condensadores híbridos también se utilizan en aplicaciones aéreas. Aunque el costo es alto, estos capacitores son altamente confiables y compactos. Son resistentes y pueden tolerar golpes, vibraciones y presiones extremas del medio ambiente. Los condensadores híbridos tienen mayor densidad de energía y mayor potencia específica que cualquier condensador electrolítico.