condensateur : Technologies de la construction

 condensateur

La grande variété des matériaux diélectriques employés conduit à de nombreux types de condensateurs de propriétés diverses. L’usage de telle ou telle technologie dépend de la gamme de capacités et des performances attendues. En particulier, les différents types de condensateurs ont un domaine de fréquence qui leur est propre. On ne fera ici que citer les principales caractéristiques des familles technologiques les plus répandues.

Technologies de la construction

Condensateurs au mica

Deux types de condensateurs au mica sont la feuille empilée et le mica argenté. La construction de base du type à feuille empilée est illustrée à la Figure:

Il se compose de couches alternées de feuille métallique et de fines feuilles de mica. La feuille de métal forme la plaque, avec des feuilles de feuille alternées reliées entre elles pour augmenter la surface de la plaque. Plus de couches sont utilisées pour augmenter la surface de la plaque, augmentant ainsi la capacité. La pile mica / feuille est encapsulé dans un matériau isolant tel que la bakélite®, comme illustré à la figure

Un condensateur argent-mica est formé d'une manière similaire en empilant des feuilles de mica avec un matériau d'électrode en argent tamisé dessus.

Les condensateurs au mica sont disponibles avec des valeurs de capacité allant de 1 pF à 0,1 µF et des tensions nominales de 100 V CC à 2500 V CC. Le mica a une constante diélectrique typique de 5.

Condensateurs en céramique

Les diélectriques céramiques fournissent des constantes diélectriques très élevées (1 200 est typique). En conséquence, des valeurs de capacité comparativement élevées peuvent être obtenues dans une petite taille physique. Les condensateurs céramiques sont généralement disponibles sous forme de disque céramique, comme illustré à la Figure:

dans une configuration à conducteurs radiaux multicouches, comme illustré à la Figure

Ou dans une puce céramique sans plomb, comme illustré à la Figure:

Pour montage en surface sur des cartes de circuits imprimés.
Les condensateurs céramiques sont généralement disponibles dans des valeurs de capacité allant de 1 pF à 100 µF avec des tensions nominales allant jusqu'à 6 kV.

Condensateurs à film plastique

Les matériaux diélectriques courants utilisés dans les condensateurs à film plastique comprennent le polycarbonate, le propylène, le polyester, le polystyrène, le polypropylène et le mylar. Certains de ces types ont des valeurs de capacité allant jusqu'à 100 µF, mais la plupart sont inférieures à 1 µF. La figure suivante montre une construction de base courante utilisée dans de nombreux condensateurs à film plastique. Une fine bande de diélectrique en film plastique est prise en sandwich entre deux minces:

 

bandes qui agissent comme des plaques. Un fil est connecté à la plaque intérieure et un autre est connecté à la plaque extérieure comme indiqué. Les bandes sont ensuite enroulées dans une configuration en spirale et encapsulées dans un boîtier moulé. Ainsi, une grande surface de plaque peut être emballée dans une taille physique relativement petite, obtenant ainsi de grandes valeurs de capacité.

Condensateurs électrolytiques

Les condensateurs électrolytiques sont polarisés de sorte qu'une plaque soit positive et l'autre négative. Ces condensateurs sont utilisés pour des valeurs de capacité allant de 1 µF à plus de 200000 µF, mais ils ont des tensions de claquage relativement faibles (350 V est un maximum typique mais certains sont conçus pour des tensions beaucoup plus faibles). Les condensateurs électrolytiques ont généralement un courant de fuite élevé. Dans ce texte, les condensateurs avec des valeurs de 1 µF ou plus sont considérés comme polarisés.

Ces dernières années, les fabricants ont développé de nouveaux condensateurs électrolytiques avec des valeurs de capacité beaucoup plus importantes; cependant, ces nouveaux condensateurs ont des tensions nominales inférieures à celles des condensateurs de plus petite valeur et ont tendance à être coûteux. Des super condensateurs avec des capacités de centaines de farads sont disponibles. Ces condensateurs sont utiles pour la batterie de secours et pour des applications telles que les petits démarreurs de moteur qui nécessitent une très grande capacité.

Les condensateurs électrolytiques offrent des valeurs de capacité beaucoup plus élevées que les condensateurs en mica ou en céramique, mais leurs valeurs de tension sont généralement inférieures. Les électrolytiques en aluminium sont probablement le type le plus couramment utilisé. Alors que d'autres condensateurs utilisent deux plaques similaires,

l'électrolyte est constitué d'une plaque de feuille d'aluminium et d'une autre plaque constituée d'un électrolyte conducteur appliqué sur un matériau tel qu'un film plastique. Ces deux «plaques» sont séparées par une couche d'oxyde d'aluminium qui se forme à la surface de la plaque d'aluminium. La figure suivante

illustre la construction de base d'un condensateur électrolytique en aluminium typique avec des conducteurs axiaux. D'autres électrolytiques à fils radiaux sont illustrés à la figure

le symbole d'un condensateur électrolytique est indiqué comme ça :