Capacitores

Marco Teórico.

CAPACITORES

Se denomina capacitor al dispositivo que es capaz de acumular cargas eléctricas. Básicamente un capacitor está constituido por un conjunto de láminas metálicas paralelas separadas por material aislante.

La acumulación de cargas eléctricas entre las láminas da lugar a una diferencia de potencial o tensión sobre el capacitor y la relación entre las cargas eléctricas acumuladas y la tensión sobre el capacitor es una constante denominada capacidad

La unidad de medida de la capacidad es el faradio y como dicha unidad es muy grande se utilizan submúltiplos de la misma.

Microfaradio 10-6 Faradio

Nanofaradio 10-9 Faradio

Picofaradio 10-12 Faradio

El valor de la capacidad depende del tamaño y la forma del capacitor.

Podemos decir que el capacitor acumula energía en forma de campo eléctrico y su valor está dado por

Wc: Energía acumulada

ε : Permeabilidad dieléctrica del medio

E : Campo eléctrico

El campo eléctrico es proporcional a la tensión entre las placas (láminas) e inversamente proporcional a la distancia que las separa.

Un capacitor está compuesto de dos terminales cuyo propósito primario es introducir capacitancia a un circuito eléctrico. La capacitancia se define como la razón de carga almacenada a la diferencia de voltaje entre dos placas o alambres conductores.

Un capacitor es un elemento de dos terminales que consta de dos placas conductoras separadas por un material no conductor. La carga eléctrica se almacena en las placas, y el espacio entre las placas se llena con un material dieléctrico. En su funcionamiento normal, las dos placas poseen el mismo valor de carga pero de signos contrarios. El valor de la capacitancia es proporcional al área superficial del material dieléctrico e inversamente proporcional a su espesor. Para obtener mayor capacitancia se requiere de una estructura muy delgada con un área grande.

Estos componentes deben operar a frecuencias altas, por lo que deben presentar bajas inductancias y pérdidas. En términos generales, se pueden utilizar capacitores con diélectrico plástico o cerámico, dependiendo de la aplicación. Sin embargo, en muchos casos se prefiere el uso de capacitores hechos especialmente para aplicaciones de conmutación.

La frecuencia de resonancia de un capacitor se puede determinar por medio de los elementos parásitos, los cuales implican una resistencia y una inductancia propias del capacitor. En general, el capacitor se modela con el siguiente circuito equivalente:

TIPOS DE CAPACITORES

CAPACITORES DE ALUMINIO

Son populares debido a su bajo costo y gran capacitancia por unidad de volumen Existen en el mercado unidades polarizadas y no polarizadas. Son del tipo de hojas metálicas, con un electrólito que puede ser acuoso, en pasta o "seco" (sin agua).

La capacitancia está estrechamente relacionada con la temperatura y puede decrecer en un orden de magnitud desde la temperatura ambiente hasta -55° C. Esta variación se reduce en capacitores de primera calidad y en productos recientes con formulaciones electrolíticas más complicadas.

No están diseñados para aplicaciones a frecuencias elevadas, y la impedancia puede alcanzar un valor mínimo a frecuencias tan bajas como 10 kHz.

La corriente de fuga disminuye durante la operación. En el uso normal, la corriente de fuga aumenta con el voltaje aplicado y con la temperatura. Como guía muy general, la corriente se duplica a medida que el voltaje aplicado se incrementa del 50 al 100% del valor nominal, y se duplica por cada 25° C de aumento en la temperatura.

Presentan un decremento gradual en capacitancia sobre un largo periodo, debido a la pérdida de electrólito a través de los sellos, aunque con los tipos recientes de empaque se ha reducido de manera significativa este deterioro, y los capacitores presentan en la actualidad un decremento del 10%, o menor, al cabo de 10 000 horas.

Otro problema que debe observarse implica el empleo de ciertos agentes limpiadores en los tableros de circuitos impresos. El cloro de los solventes de hidrocarburos halogenados, como el freón, puede penetrar por los sellos y atacar la estructura interna del aluminio, provocando la falla en poco tiempo.

CAPACITORES DE TANTALIO

Son más flexibles y confiables, y presentan mejores características que los electrolíticos de aluminio, pero también su costo es mucho más elevado.

Existen tres tipos:

Capacitores de hojas metálicas (láminas):

Se elaboran del mismo modo que los electrolíticos de aluminio

Los alambres conductores de tantalio se sueldan por puntos tanto a la lámina del ánodo como a la del cátodo, las cuales se arrollan después con separadores de papel en un rollo compacto. Este rollo se inserta dentro de una envoltura metálica y, a fin de mejorar el rendimiento, se agrega un electrólito idóneo, como etilenglicol o dimetilformamida con nitruro de amonio, pentaborato de amonio o polifosfatos.

Capacitores de hojas de tantalio:

Existen en el mercado en tamaños que varían de 0.12 hasta 3 500 mF, a voltajes hasta de 450 V

La mayor parte de las aplicaciones para este tipo de capacitor se encuentran en los intervalos de voltaje superiores, en los que no es posible aplicar los condensadores de tantalio húmedo, y cuando se requieren calidades superiores a las de los electrolíticos de aluminio, a pesar del mayor costo.

Las desventajas, en comparación con otros tipos de capacitores de tantalio, son: gran tamaño, elevadas corrientes de fuga y

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