Do czego odnosi się współczynnik absorpcji kondensatorów foliowych? Czy im jest mniejszy, tym lepszy?

Zanim omówimy współczynnik absorpcji kondensatorów foliowych, przyjrzyjmy się bliżej temu, czym jest dielektryk, polaryzacji dielektryka i zjawisku absorpcji kondensatora.

Dielektryk

Dielektryk to substancja nieprzewodząca, tj. izolator, nieposiadająca ładunku wewnętrznego, który mógłby się przemieszczać. Jeśli dielektryk zostanie umieszczony w polu elektrostatycznym, elektrony i jądra atomów dielektryka wykonują „mikroskopowe przemieszczenie względne” w zakresie atomowym pod wpływem siły pola elektrycznego, ale nie „przemieszczają się makroskopowo” od atomu, do którego należą, jak swobodne elektrony w przewodniku. Po osiągnięciu równowagi elektrostatycznej natężenie pola wewnątrz dielektryka jest różne od zera. Jest to główna różnica między właściwościami elektrycznymi dielektryków a przewodników.

Polaryzacja dielektryczna

Pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego wewnątrz dielektryka pojawia się makroskopowy moment dipolowy wzdłuż kierunku pola elektrycznego, a na powierzchni dielektryka pojawia się ładunek związany, który jest polaryzacją dielektryka.

Zjawisko absorpcji

Zjawisko opóźnienia w procesie ładowania i rozładowywania kondensatora, spowodowane powolną polaryzacją dielektryka pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Powszechnie przyjmuje się, że kondensator powinien zostać natychmiast w pełni naładowany, ale nie jest natychmiast napełniany; kondensator powinien całkowicie rozładować ładunek, ale nie jest on rozładowywany, co powoduje zjawisko opóźnienia.

Współczynnik absorpcji kondensatora foliowego

Wartość opisująca zjawisko absorpcji dielektrycznej kondensatorów foliowych nazywana jest współczynnikiem absorpcji i oznaczana jest symbolem Ka. Efekt absorpcji dielektrycznej kondensatorów foliowych determinuje charakterystykę niskoczęstotliwościową kondensatorów, a wartość Ka jest bardzo zróżnicowana dla różnych kondensatorów dielektrycznych. Wyniki pomiarów różnią się dla różnych czasów trwania testu tego samego kondensatora; wartość Ka jest również zróżnicowana dla kondensatorów o tej samej specyfikacji, różnych producentów i różnych partii.

Więc teraz są dwa pytania-

P1. Czy współczynnik absorpcji kondensatorów foliowych jest możliwie jak najniższy?

P2. Jakie są negatywne skutki wyższego współczynnika absorpcji?

A1:

Pod działaniem przyłożonego pola elektrycznego: im mniejsze Ka (mniejszy współczynnik absorpcji) → tym słabsza polaryzacja dielektryka (tj. izolatora) → tym mniejsza siła wiązania na powierzchni dielektryka → tym mniejsza siła wiązania dielektryka z ładunkiem → tym słabsze zjawisko absorpcji kondensatora → kondensator ładuje się i rozładowuje szybciej. Stan idealny: Ka wynosi 0, tj. współczynnik absorpcji wynosi 0, dielektryk (tj. izolator) nie wykazuje zjawiska polaryzacji pod działaniem przyłożonego pola elektrycznego, powierzchnia dielektryka nie ma siły wiązania ładunku, a reakcja ładowania i rozładowania kondensatora nie wykazuje histerezy. Zatem im mniejszy współczynnik absorpcji kondensatora foliowego, tym lepiej.

A2:

Wpływ kondensatora o zbyt dużej wartości Ka na różne obwody objawia się w następujący sposób.

1) Obwody różniczkowe stają się obwodami sprzężonymi

2) Obwód piłokształtny generuje zwiększony powrót fali piłokształtnej, w związku z czym obwód nie może szybko się zregenerować

3) Ograniczniki, zaciski, zniekształcenia przebiegu wyjściowego o wąskim impulsie

4) Stała czasowa filtra wygładzającego o ultra niskiej częstotliwości staje się duża

(5) Punkt zerowy wzmacniacza prądu stałego jest zakłócony, dryft jednokierunkowy

6) Dokładność obwodu pobierania próbek i podtrzymywania spada

7) Dryft punktu pracy DC wzmacniacza liniowego

8) Zwiększone tętnienia w obwodzie zasilania

Wszystkie powyższe działania efektu absorpcji dielektrycznej są nierozerwalnie związane z istotą „bezwładności” kondensatora, tzn. w określonym czasie ładowanie nie następuje do wartości oczekiwanej i odwrotnie również ma miejsce rozładowanie.

Rezystancja izolacji (lub prąd upływu) kondensatora o większej wartości Ka różni się od rezystancji idealnego kondensatora (Ka = 0) tym, że rośnie wraz z dłuższym czasem testu (prąd upływu maleje). Czas trwania testu prądu określony w Chinach wynosi jedną minutę.