Τι είναι ένας πολυπυκνωτής;

Οι πυκνωτές είναι ηλεκτρονικά εξαρτήματα που εμποδίζουν τις επιδράσεις της τάσης συνεχούς ρεύματος αλλά επιτρέπουν τη διέλευση των επιδράσεων της τάσης AC. Ένας πυκνωτής που χρησιμοποιεί ένα πλαστικό πολυμερές, όπως πολυστυρένιο ή πολυεστέρα, ως μέρος των λειτουργικών στοιχείων του ονομάζεται συνήθως πολυπυκνωτής. Από την εισαγωγή των πολυπυκνωτών στα τέλη της δεκαετίας του 1950, οι βελτιώσεις στα πλαστικά τους επέτρεψαν να εξελιχθούν παράλληλα με τα ηλεκτρονικά. Μόλις χρησιμοποιήθηκαν σπάνια, οι πολυ πυκνωτές έγιναν ο τυπικός πυκνωτής γενικής χρήσης σε όλους σχεδόν τους τομείς των ηλεκτρονικών.

Όλοι οι πυκνωτές λειτουργούν χρησιμοποιώντας ένα σύστημα πλακών και διηλεκτρικών. Οι περισσότεροι πυκνωτές έχουν δύο πλάκες, συνήθως κατασκευασμένες από μέταλλο όπως αλουμίνιο ή ταντάλιο. Οι πλάκες μπορεί να είναι επίπεδες και παράλληλες μεταξύ τους, όπως σε έναν πολυπυκνωτή, ή να τυλίγονται για να σχηματίσουν έναν σπειροειδή σωλήνα, όπως συμβαίνει στους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές με όψη κασσίτερου, που ονομάζονται επίσης συμπυκνωτές. Επιπλέον, οι πλάκες μπορεί να είναι ένα τμήμα μετάλλου, ένα φύλλο ή μια μεμβράνη, ανάλογα με τον πυκνωτή και τη χρήση για την οποία προορίζεται.

Ο χώρος μεταξύ των δύο πλακών ενός πυκνωτή συνήθως γεμίζεται με ένα διηλεκτρικό υλικό. Τα διηλεκτρικά υλικά είναι ουσίες που είναι από τη φύση τους ηλεκτρικοί μονωτές, αλλά είναι διαπερατές από ηλεκτρομαγνητικά πεδία και μπορούν να πολωθούν. Πολλά διαφορετικά αέρια, υγρά και στερεά χρησιμοποιούνται ως διηλεκτρικά σε πυκνωτές. Σε έναν πολυπυκνωτή, το διηλεκτρικό υλικό είναι ένα συμπαγές πολυμερές πλαστικό. Ένας αριθμός διαφορετικών πλαστικών χρησιμοποιούνται ως διηλεκτρικά, συμπεριλαμβανομένου του πολυστυρενίου και του πολυπροπυλενίου. Ωστόσο, ο πολυεστέρας είναι μακράν ο πιο κοινός.

Κατά τη λειτουργία, ένα ηλεκτρικό ρεύμα εισέρχεται σε ένα καλώδιο του πυκνωτή. Δεδομένου ότι υπάρχει ένα διηλεκτρικό μεταξύ των πλακών του πυκνωτή, δεν μπορεί να περάσει απευθείας από τη μια πλάκα στην άλλη, γεγονός που εμποδίζει τη διέλευση συνεχούς ρεύματος μεταξύ τους. Το ηλεκτρικό δυναμικό της φορτισμένης πλάκας προκαλεί τη δημιουργία ενός πολωμένου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μεταξύ των δύο πλακών μέσω του διηλεκτρικού. Ενώ τα ρεύματα συνεχούς ρεύματος είναι μπλοκαρισμένα, αυτό το πεδίο επιτρέπει σε ένα ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος να περάσει μεταξύ των δύο πλακών και μέσω του πυκνωτή. Ωστόσο, εάν η εφαρμοζόμενη τάση είναι πολύ υψηλή, θα υπερβεί την ικανότητα μόνωσης του διηλεκτρικού, θα το καταστρέψει και θα προκαλέσει ένα φαινόμενο γνωστό ως διακοπή, το οποίο θα επιτρέψει σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό σήμα να περάσει μέχρι να καταστρέψει τον πυκνωτή.

Οι ιδιότητες του πεδίου σε έναν πυκνωτή καθορίζονται από τις ιδιότητες του διηλεκτρικού. Ένα ιδανικό διηλεκτρικό έχει την υψηλότερη δυνατή τιμή ηλεκτρικής μόνωσης, για την αποφυγή βλάβης, αλλά διεισδύεται όσο το δυνατόν πιο εύκολα από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτή η περιγραφή κάνει τα πλαστικά τα τέλεια υλικά για διηλεκτρικά. Επιπλέον, εάν συμβεί βλάβη, η αυξημένη θερμοκρασία λειτουργίας που προκαλεί επιτρέπει σε έναν πολυ πυκνωτή να αυτοθεραπεύεται και να συνεχίζει να λειτουργεί εάν αφαιρεθεί η τάση προτού καταστρέψει τον πυκνωτή.

Άλλα χαρακτηριστικά των πολυπυκνωτών έχουν προστεθεί στην ευρεία χρήση τους. Τα πλαστικά μπορούν να διαρκέσουν για εξαιρετικά μεγάλα χρονικά διαστήματα προτού διασπαστούν, γεγονός που, όταν συνδυάζεται με τις ικανότητές τους αυτοθεραπείας, καθιστά τους πολυ πυκνωτές πολύ σταθερούς και μεγάλης διάρκειας ζωής. Είναι επίσης σχετικά ανοσία στην υγρασία και σε πολλές καυστικές ουσίες, γεγονός που τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, αν και όχι σε όλες. Οι πολυπυκνωτές επηρεάζονται αρνητικά από τις υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες μπορούν να λιώσουν ή με άλλο τρόπο να παραμορφώσουν τα πλαστικά διηλεκτρικά. Επιπλέον, λόγω της ηλεκτροστατικής φύσης των πλαστικών γενικά, δεν είναι κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής συχνότητας.