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Kondensatoren:
Unterscheidung bzw. Einteilung nach:
Kapazität, Betriebsspannung, Geschwindigkeit, Strombelastung, Stabilität der Kapazität,
Temperaturverhalten, Alterung, Baugröße und Überspannungsverhalten
.)hohe Spg. und gleichzeitig hohes C schließt sich aus
.)Je größer der Kondi desto langsamer
.)je höher der Strom, desto dicker muss die Metallplatte sein => größeres Gehäuse
.) dient der Kondi nur zur Stabilisierung: C Wert Änderung egal, wird mit dem C jedoch eine
Senderfrequenz eingestellt muss der Wert sehr genau und konstant sein
ELKO:
Elektrolytkondensatoren sind gepolte Bauteile, die nur mit Gleichspannung betrieben werden
dürfen.
AL-ELKO: größtes C aber „langsam“, für niedrige Frequenzen, zum Puffern und stabilisieren von
Spannungsschwankungen bzw. zum Liefern von kurzen und hohen Strömen, z.B wenn ein Motor
eingeschaltet wird, für ganz schnelle Stromimpulse muss ein Keramik bzw. Folienkondi parallel
geschaltet werden. AL-ELKO altert durch Austrocknen und C verringert sich bis zum Ausfall,
Aufplatzen bei Überlast bzw. Verpolung
Ta-ELKO: etwas schneller, verträgt keine so hohen Pulsströme wie AL-ELKO, nicht zum Glätten von
Gleichrichterschaltungen, eher zur Stabilisierung
Doppelschichtkondi: SuperCAP, PowerCAP, spezieller ELKO, extrem hohe Kapazität, kleine Spg.
Achtung: Zerstörung bei geringster Verpolung
Ein Elektrolytkondensator (Abk. Elko) ist ein gepolter Kondensator, dessen eine Elektrode aus einem
Metall besteht, auf dem durch Oxidation eine Isolierschicht erzeugt wird, die das Dielektrikum des
Kondensators bildet. (z.B. Aluminiumoxid). Der Elektrolyt (zum Beispiel eine elektrisch leitende
Flüssigkeit) ist der negative Anschluss.
Geläufigste Bauformen von Tantal- und von Aluminium-Elektrolytkondensatoren
Bei Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyten (AL-ELKO) wird der Minuspol
gekennzeichnet.
Zur Kennzeichnung der Polarität gibt es mehrere Varianten:
Bei der axialen/liegenden Bauform ist der Minuspol mit dem Gehäuse verbunden, der Pluspol ist
isoliert. Auf der positiven Seite befindet sich eine umlaufende Kerbe. Bei älteren Elkos ist die negative
Seite mit zusätzlich einem Farbring gekennzeichnet.
Bei der stehenden Bauform (radiale Bauform oder auch „single ended“ genannt) verläuft auf der
negativen Seite eine senkrechte Minus-Markierung. Zudem ist bei loser, nicht gegurteter Ware der
Plusanschluss länger als der Minusanschluss.
Bei SMD-Elkos befindet sich auf dem sichtbaren Teil des Bechers eine negative Markierung, meist ein
schwarzer Balken.
Bei Elektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten (Ta-ELKO) wird der Pluspol gekennzeichnet.
Bei Tantal-Kondensatoren in Perlenform ist der positive Pol mit einem Plus gekennzeichnet.
Bei der axialen/liegenden Bauform ist der Minuspol mit dem Gehäuse verbunden, der Pluspol ist
isoliert. Auf der positiven Seite befindet sich eine umlaufende Kerbe.
Bei SMD-Elkos wird der Pluspol mit einem Balken gekennzeichnet.
Typische Applikationen für Elektrolytkondensatoren sind:
Glättungs- und Pufferkondensator zur Glättung bzw. Siebung von gleichgerichteten
Wechselspannungen.
Sieben von Wechselspannungsanteilen innerhalb einer Schaltung (Ableitung von Wechselströmen) z.
B. in DC/DC-Wandlern
Puffern von Gleichspannungsversorgungen bei Laständerungen
Ein- und Auskoppeln von Wechselspannungssignalen zum Beispiel in Niederfrequenzverstärkern,
wenn ein Potentialunterschied vorliegt (level shifting). Dabei ist zu beachten, dass die
Elektrolytkondensatoren eine entsprechende Vorspannung benötigen
Energiespeicher, z. B. in Elektronenblitzgeräten
Ladungssammler in Zeitgliedern, z. B. in Blinkern
Bipolare (ungepolte) Elektrolytkondensatoren als Betriebs- oder Motor-Startkondensatoren
(Anlasskondensator) für Asynchronmotoren
Glätten der PWM bei LED-Treibern
Lebensdauerproblem bei Elkos mit flüssigem Elektrolyten: Austrocknen, Ausfall des Netzteiles
Kennzeichnung: Kapazitätswert/Spannung
µ47 = 0,47 µF
4µ7 = 4,7 µF
47µ = 47 µF
Kunststoff-Folienkondensatoren
Kunststoff-Folienkondensatoren, auch Folienkondensatoren oder kurz Folkos genannt, sind
elektrische Kondensatoren mit isolierenden Kunststofffolien als Dielektrikum. Die Kunststoffe werden
dafür in speziellen Verfahren zu extrem dünnen Folien gezogen, mit den Elektroden versehen und
dann als Wickel gewickelt oder aus Einzellagen geschichtet zu einem Kondensator zusammengefügt.
Aufbau:
..heute: Schichtaufbau
früher auch gewickelt:
SMD-Bauform, Folienkondensator für die Oberflächenmontage.
Axiale Bauform, Folienkondensatoren für liegende Montage (gewickelt)
Radiale Bauform, Folienkondensatoren mit Lötanschlüssen in Rastermaßabständen für
stehende Montage.
Die Bauform für "Snubber"-Kondensatoren besitzt breite Flachanschlüsse für höchste
Strombelastbarkeit (Dämpfen von Spg. bzw. Strompulsen beim Schalten)
Eigenschaften:
C Werte von 100pF bis uF
U von 40V bis 1000V
sehr schnell, daher für HF Schaltungen einsetzbar, zum Abblocken von Spannungsspitzen und hohen
(Stör)-Impulsen
hohe Impulsstrombelastbarkeit
C sehr konstant über Temp, Spannung, Frequenz und Alter => f bestimmendes Bauteil
hält hohe Spg.spitzen aus, heilt bei Durchschlag durch Verdampfen der Folie selbst aus
rel. günstige Massenware
Nachteile:



Relativ große Bauform!!!!
Begrenztes Angebot an preiswerten SMD-Bauformen
Selbstentzündung bei Überlastung (Wechselspannung), bzw. unsachgemäßem Einsatz
möglich
Bezeichnung:
Dielektrikum
Chemische
Kurzbezeichnung
Papier
(P)
Polyester
PET
Polyethylennaphtalat PEN
Polyphenylensulfid PPS
Polypropylen
PP
Polytetrafluorethylen PTFE
Polystyrol
PS
Polycarbonat
PC
Folienkondensator Metallisierter
mit Metallbelägen Folienkondensator
–
KT
KN
KI
KP
–
KS
KC
MP
MKT; MKS
MKN
MKI
MKP
–
MKC
Entstörkondensatoren[Bearbeiten]
Typischer Metallisierter Polypropylen-Folienkondensator (MKP) der Sicherheitsklasse „X2“
Entstörkondensatoren dienen zum Verringern von Störungen des Funkempfanges. Sie leiten
hochfrequente Störsignale, hervorgerufen durch das Betreiben elektrischer oder elektronischen
Betriebsmittel, gegen Masse ab oder schließen sie kurz und bewirken damit die Herabsetzung der
elektromagnetischen Störungen. Darüber hinaus müssen Entstörkondensatoren, da sie am Netz liegen,
sowohl das Gerät vor netzseitigen Überspannungen (Transienten) schützen, als auch
leitungsgebundene Rückwirkungen des Gerätes auf das Versorgungsnetz unterdrücken.
X Kondis liegen zw. den Phasen bzw. Phase und N Leiter, Y Kondis zw. Phase und Erde. Y-Kondis
müssen extrem sicher sein, da bei Kurzschluss eine gefährliche Spg. am Gehäuse auftritt.
Keramikkondensator
Keramikkondensatoren werden überwiegend mit Kapazitätswerten im kleineren Kapazitätsbereich
(1 pF bis 10 µF) verwendet, damit decken sie die Anwendungen mit höheren Frequenzen im
Megahertz-Bereich ab. In der Bauform des Keramikvielschicht-Chipkondensators (englisch multi
layer ceramic capacitor, MLCC) ist er mit einer jährlich produzierten Menge von 1 Billion (1012)
Stück[1] der am häufigsten eingesetzte diskrete Kondensator in der Elektronik.
Dielektrikum: Keramik (Metalloxyd)
2 Typen:
Klasse1:
mit feldstärkeunabhängiger und kleinerer Permittivität(εr) und geringer spezifischer Kapazität für
genau definierte Frequenzbereiche mit einem definierten Temperaturverhalten. Material: Titandioxid
(TiO2) modifiziert durch Beimengungen von Zn, Zr, Nb, Mg, Ta, Co und Sr
sehr genau herstellbar, stabiler C Wert, keine Alterung bzw. Temperatur- od. Spg.abhängigkeit zur
Einstellung von festen Frequenzen bei uC, Sendern etc.
Klasse2:
bestehend aus ferroelektrischen Materialien mit feldstärkeabhängiger größerer Permittivität und hoher
spezifischer Kapazität zum Sieben und Abblocken von Störimpulsen oder -frequenzen in
Stromversorgungen,
Material: Bariumtitanat (BaTiO3) mit hohe relativer Permittivität (bei Zimmertemperatur: 200 bis
14.000). Damit können Keramikkondensatoren mit hoher Kapazität bei sehr kleinen Baugrößen
hergestellt werden. Sie weisen eine große Temperatur- und auch Spannungsabhängigkeit der Kapazität
auf. Das Verhalten des Bauelementes ist damit nichtlinear und sie besitzen eine signifikante Alterung.
Klasse-2-Keramikkondensatoren weisen außerdem mit der Mikrophonie eine weitere, mitunter
unerwünschte Eigenschaft auf. (= Spannungsimpulse wegen Piezoeffekt durch Vibration,
Erschütterung bzw. Anregung durch externe Felder).
Klasse-2-Kondensatoren haben wegen der größeren relativen Dielektrizitätskonstanten gegenüber
Klasse-1-Kondensatoren deutlich höhere Kapazitätswerte und eignen sich für Anwendungen, bei
denen es lediglich auf Einhaltung eines Mindestwertes der Kapazität ankommt. Beispiele sind
Pufferung und Siebung in Stromversorgungen sowie Kopplung und Entkopplung elektrischer Signale.
Sie werden als MLCC-Kondensatoren mit Kapazitätswerten von 1 nF bis zu 100 µF gefertigt.
hohe Dielektrizitätsconst => kleinste mögl. Bauform, z.B. SMD, zur Stabilisierung der Betriebsspg.
von IC‘s auf Platinen wo es eng wird anstatt ELKOs
Gehäuseformen:
MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor: neueste Bauform für SMD
Maßzeichnung
Bemaßung L×W×H der
KeramikvielschichtChipkondensatoren
EIA Abmessungen IEC/EN Abmessungen
Code
L×W
Code
L×W
(Zoll) Zoll × Zoll (metrisch) mm × mm
0805 0,079 × 0,049
2012
2,0 × 1,25
1206 0,126 × 0,063
3216
3,2 × 1,6
Maximale Kapazitätswerte
von Klasse-2-X7R-MLCC-Keramikkondensatoren
Baugröße, EIA Code und Abmessungen in mm
0805
1206
Nennspannung
2,0×1,2
3,2×1,6
Max. Kapazität in der jeweiligen Baugröße
6,3 V
10 µF
–
10 V
10 µF
22 µF
16 V
4,7 µF
10 µF
25 V
2,2 µF
4,7 µF
50 V
4,7 nF
10 µF
100 V
0,47 µF
2,2 µF
250 V
22 nF
100 nF
630 V
33 nF
1000 V
4,7 nF
2000 V
–
Nachteile von Keramikkondensatoren
Oberflächenmontierbare Keramikkondensatoren (MLCC) mit kleinen Baugrößen sind
empfindlicher gegenüber Überspannung und energiereichen Überspannungsimpulsen, die zu
einem Kurzschluss des Bauelements führen können. Sie sind außerdem sehr empfindlich
gegenüber mechanischen Beanspruchungen bei der Bestückung und bei mechanischer
Durchbiegung der Leiterplatte infolge von Vibrations- und Stoßbelastung. Brüche in der
Keramik und ggf. Kurzschlüsse können die Folge sein. Auch die thermische Beanspruchung
beim Löten, insbesondere bei Lötung mit bleifreien Loten, kann zu Brüchen und
Kurzschlüssen an SMD-Keramikkondensatoren führen.
Kennzeichnung der Kapazität
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473: Die ersten beiden Ziffern geben den Wert in Pikofarad an, die dritte die Anzahl
der nachfolgenden Nullen. 473 bedeutet also 47 × 103 pF = 47000 pF = 47 nF.
18: Oft auf keramischen bedrahteten Kondensatoren als Aufdruck zu finden, bedeutet
eine Angabe in Pikofarad, hier also 18 pF.
3n9: Bedeutet 3,9 nF.
.33 K 250: Die erste Zahl gibt den Wert in Mikrofarad an, also 0,33 µF = 330 nF. K
steht für eine Kapazitätstoleranz von 10 % und 250 für die Nennspannung in Volt