Capacitores

1. Capacitores

2. Capacitor � um componente constitu�do por dois condutores separados por um isolante: os condutores s�o chamados armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante � o diel�trico do capacitor. Costuma-se dar nome a esses aparelhos de acordo com a forma de suas armaduras. Assim temos capacitor plano (Fig-1), capacitor cil�ndrico (Fig-2), capacitor esf�rico etc. O diel�trico pode ser um isolante qualquer como o vidro, a parafina, o papel e muitas vezes � o pr�prio ar. Nos diagramas de circuitos el�tricos o capacitor � representado da maneira mostrada na Fig-3.

3. Capacitores

4. Capacitores Um capacitor apresenta uma caracter�stica el�trica dominante que � simples, elementar. Apresenta uma proporcionalidade entre corrente entre seus terminais e a varia��o da diferen�a de potencial el�trico nos terminais. Ou seja, possui uma caracter�stica el�trica dominante com a natureza de uma capacit�ncia. Um capacitor � fundamentalmente um armazenador de energia sob a forma de um campo eletrost�tico.

5. Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor Uma das caracter�sticas mais interessantes do capacitor, que possibilita in�meras aplica��es tecnol�gicas, sobretudo em eletr�nica, � o seu tempo de carga e descarga. A figura a seguir representa o processo de carga de um capacitor por um gerador e o correspondente gr�fico de carga armazenada em cada placa durante o tempo correspondente.

6. Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor

8. De que � formado um capacitor?

9. Aplica��es Capacitores s�o utilizados com o fim de eliminar sinais indesejados, oferecendo um caminho mais f�cil pelo qual a energia associada a esses sinais esp�rios pode ser escoada, impedindo-a de invadir o circuito protegido. Nestas aplica��es, normalmente quanto maior a capacit�ncia melhor o efeito obtido e podem apresentar grandes toler�ncias. J� capacitores empregados em aplica��es que requerem maior precis�o, tais como os capacitores que determinam a freq��ncia de oscila��o de um circuito, possuem toler�ncias menores.

12. Capacit�ncia C = ke0 . A/d Onde: C: Capacit�ncia ke0: Constante diel�trica d: Dist�ncia entre as superf�cies condutoras A: �rea dos condutores.

13. Rigidez e constante diel�trica Material Rigidez (kv/cm) Constante (k) Ar 30 1 Vidro 75-300 3,8 Ebonite 270-400 2,8 Mica 600-750 5,4-8,7 Borracha Pura 330 3 �xido de alum�nio - 8,4 Pent�xido de Tantalo - 26 Cera de abelha 1100 3,7 Parafina 600 3,5

14. Processos de Fabrica��o Os capacitores de filme metalizado s�o obtidos pela deposi��o de uma camada de material condutor, sobre um dos lados de uma pel�cula de material flex�vel isolante, em geral um filme pl�stico de baixas perdas diel�tricas, por exemplo, poli�ster. Isto feito, duas pel�culas s�o enroladas uma sobre a outra, de maneira que as superf�cies metalizadas n�o se toquem.. Conecta-se ent�o um terminal a cada superf�cie met�lica. O acabamento � feito com cera fundida, ou com resina ep�xi, sobre o qual se faz a marca��o dos valores.

15. Processos de Fabrica��o

16. Processos de Fabrica��o

17. Processos de Fabrica��o

18. Tipos de capacitores Capacitores de mica Capacitores de papel Capacitores Stiroflex Capacitores de polipropileno Capacitores de poli�ster Capacitores de policarbonato Capacitores cer�micos Capacitores eletrol�ticos (alum�nio) (t�ntalo)

19. Capacitores de mica S�o fabricados alternando-se pel�culas de mica (silicato de alum�nio) com folhas de alum�nio. Sendo a mica um diel�trico muito est�vel e de alta resistividade, estes capacitores s�o utilizados em circuitos que trabalham com alta frequ�ncia (etapas osciladoras de radiofrequ�ncia). Suas capacit�ncias variam de 5pF a 100 nF, apresentando elevada precis�o.

20. Capacitores de papel Capacitores de filtro com diel�trico de papel s�o volumosos e seu valor � em geral limitado a menos do que 10 m F. Eles n�o s�o polarizados e podem suportar altas tens�es. N�o h� fuga apreci�vel de corrente atrav�s de um destes capacitores.

21. Capacitores de papel S�o fabricados enrolando-se uma ou mais folhas de papel entre folhas met�licas. Todo o conjunto � envolvido em resina termopl�stica.. Esse tipo de componente � barato e � aplicado em usos gerais. Para melhorar as caracter�sticas o papel pode ser impregnado com �leo , o que ocasiona: Aumento da rigidez diel�trica. Aumento da margem de temperatura de aplica��o do capacitor. Aplica��o de altas tens�es.

22. Capacitores polim�ricos S�o fabricados com duas fitas finas de pl�stico metalizadas numa das faces, deixando, por�m, um trecho descoberto ao longo de um dos bordos, o inferior em uma das tiras, e o superior na outra. As duas tiras s�o enroladas uma sobre a outra, e nas bases do cilindro s�o fixados os terminais, de modo que ficam em contato apenas com as partes metalizadas das tiras. O conjunto � recoberto por um revestimento isolante. Estes capacitores s�o empregados em baixa e m�dia freq��ncia e como capacitores de filtro e, �s vezes, em alta freq��ncia. T�m a vantagem de atingir capacit�ncias relativamente elevadas em tens�es m�ximas que chegam a alcan�ar os 1000 V. Por outro lado, se ocorrer uma perfura��o no diel�trico por excesso de tens�o, o metal se evapora na �rea vizinha � perfura��o sem que se produza um curto-circuito, evitando assim a destrui��o do componente.

23. Capacitores Stiroflex � o primeiro capacitor a utilizar o pl�stico como diel�trico, neste caso o poliestireno. Este material apresenta a constante diel�trica mais baixa entre os pl�sticos e n�o sofre influ�ncia das frequ�ncias altas. Do mesmo modo dos anteriores s�o enroladas folhas de poliestireno entre folhas de alum�nio. As principais vantagens deste tipo de capacitor s�o: o reduzido fator de perda, alta precis�o, toler�ncia baixa (em torno de 0,25 %), tens�es de trabalho entre 30 e 600 V.

24. Capacitores de polipropileno O polipropileno � um pl�stico com propriedades an�logas ao polietileno, e apresenta maior resist�ncia ao calor, aos solventes org�nicos e a radia��o. O modo de fabrica��o � o mesmo utilizado no capacitor de poliestireno. Estes componentes s�o ideais para aplica��o em circuitos de filtros ou ressonantes.

25. Capacitores de poli�ster Estes componentes foram criados para substituir os capacitores de papel, tendo como principais vantagens sobre os constitu�dos de papel: maior resist�ncia mec�nica, n�o � um material higrosc�pico, suporta ampla margem de temperatura (-50 �C a 150 �C) com grande rigidez diel�trica. Por apresentar varia��es de sua capacit�ncia com a frequ�ncia, n�o s�o recomendados para aplicac�o em dispositivos que operem em frequ�ncias superiores a MHz. Os valores t�picos s�o de 2pF a 10 �F com tens�es entre 30 e 1000 V.

26. Capacitores de policarbonato Id�nticos aos de poli�ster com valores t�picos entre 1 nF e 10 �F com tens�es de trabalho entre 60 e 1200 V.

27. Capacitores cer�micos Geralmente s�o constitu�dos de um suporte tubular de cer�mica, em cujas superf�cies interna e externa s�o depositadas finas camadas de prata �s quais s�o ligados os terminais atrav�s de um cabo soldado sobre o tubo. �s vezes, os terminais s�o enrolados diretamente sobre o tubo. O emprego deste tipo de componente varia dos circuitos de alta freq��ncia, com modelos compensados termicamente e com baixa toler�ncia, aos de baixa freq��ncia, como capacitores de acoplamento e de filtro. Al�m dos tubulares, podem ser encontrados capacitores na forma de disco e de placa quebrada ou retangular.

28. Capacitores cer�micos S�o os mais pr�ximos aos capacitores ideais, pois apresentam: Indut�ncia parasit�ria praticamente nula Fator de pot�ncia nulo Alta constante diel�trica Capacit�ncias entre fra��es de pF a 1 nF Ideais para circuitos sintonizadores.

29. Capacitores eletrol�ticos S�o aqueles que, com as mesmas dimens�es, atingem maiores capacit�ncias. S�o formados por uma tira metal recoberta por uma camada de �xido que atua como um diel�trico; sobre a camada de �xido � colocada uma tira de papel impregnado com um l�quido condutor chamado eletr�lito, ao qual se sobrep�e uma segunda l�mina de alum�nio em contato el�trico com o papel. Os capacitores eletrol�ticos s�o, utilizados em circuitos em que ocorrem tens�es cont�nuas, sobrepostas a tens�es alternadas menores, onde funcionam apenas como capacitores de filtro para retificadores, de acoplamento para bloqueio de tens�es cont�nuas, etc

30. Capacitores eletrol�ticos de alum�nio Componentes normalmente utilizados para grandes capacit�ncias (1 �F a 20.000 �F) O diel�trico consiste em uma pel�cula de �xido de alum�nio (Al2O3) fin�ssima que se forma sobre o polo positivo , quando sobre o capacitor se aplica uma tens�o cont�nua. As principais desvantagens deste tipo de componente s�o a sua elevada toler�ncia (chegando a 100 % maior que o valor nominal, e 10 % no sentido negativo) e o fato de ser altamente influenciado pela temperatura tanto na capacit�ncia como na resist�ncia de perda.

32. Capacitores eletrol�ticos de t�ntalo Componentes de constitui��o id�ntica aos Capacitores eletrol�ticos de alum�nio. O diel�trico utilizado � o �xido de t�ntalo (Ta2O5) que reduz a dimens�o destes capacitores em rela��o aos outros eletrol�ticos. Estes componentes apresentam baixas toler�ncias (20 %), tem baixa depend�ncia com a temperatura com m�xima tens�o de opera��o de 120 V, mas s�o mais caros.

34. Capacitores Eletrol�ticos L�quidos Capacitor que consiste de um eletrodo de metal imerso em uma solu��o eletrol�tica. O eletrodo e a solu��o s�o as duas placas do capacitor, enquanto que uma pel�cula de �xido que se forma no eletrodo � o diel�trico. A pel�cula de diel�trico � formada pelo escoamento da corrente do eletr�lito para o eletrodo.�

35. Apresenta��o Capacitores cer�micos

36. Apresenta��o Capacitores de polipropileno Capacitores de poli�ster Capacitores de policarbonato

37. Apresenta��o Capacitores eletrol�ticos (alum�nio)

38. Apresenta��o Capacitores eletrol�ticos (alum�nio e t�ntalo)

39. Capacitores ajust�veis Uma categoria importante � a dos capacitores vari�veis. Nestes dispositivos, pode-se controlar a �rea das superf�cies condutoras submetidas ao campo el�trico, efetivamente controlando a capacit�ncia.

40. Capacitores ajust�veis Capacitor de sintonia

41. �Trimmers� e �Padders� S�o capacitores vari�veis com pequenas dimens�es normalmente utilizados em r�dios port�teis e em diversos dispositivos eletr�nicos. Tem capacit�ncias m�ximas em torno de 500 pF. S�o utilizados principalmente para o ajuste do valor correto da capacit�ncia total de um circuito. O ajuste pode ser obtido : Variando a superf�cie das placas Variando a dist�ncia entre as placas Variando o material do diel�trico.

42. �Trimmers� Trimmers

43. C�digo de cores para capacitores Os valores de capacit�ncia s�o indicados em pF. Este c�digo � em geral empregado nos capacitores de poli�ster metalizado.

44. C�digo de cores para capacitores

45. C�digo para capacitores cer�micos Os valores de capacit�ncia s�o indicados em pF.