loading

Стремитесь к лидерам отрасли по производству конденсаторов с передовыми технологиями и ценами.

Конденсаторы: принципы, характеристики, усовершенствованные типы и новейшие применения.

I. Углубленный анализ принципов работы конденсаторов

(I) Механизмы микроуровня

 

Процесс накопления заряда конденсаторы включает явления поляризации внутри диэлектрика на микроуровне. Когда напряжение прикладывается к двум обкладкам конденсатора, атомы или молекулы в диэлектрике испытывают поляризацию смещения или ориентационную поляризацию.
  1. Поляризация смещения
    • В диэлектриках, состоящих из неполярных молекул, например водорода, метана и др., под действием внешнего электрического поля центры положительных и отрицательных зарядов в молекулах смещаются относительно друг друга, образуя электрические диполи. Эти диполи располагаются по направлению внешнего электрического поля, и на поверхности диэлектрика появляются поляризационные заряды.
  2. Ориентационная поляризация
    • Для диэлектриков, состоящих из полярных молекул, таких как вода, органическое стекло и т. д., хотя молекулы обладают собственным электрическим дипольным моментом, в отсутствие внешнего электрического поля из-за теплового движения молекул ориентация электрического дипольного момента дипольный момент неупорядочен, и диэлектрик в целом электрически нейтрален. При приложении внешнего электрического поля электрический дипольный момент полярных молекул поворачивается в направлении внешнего электрического поля, что приводит к явлению макроскопической поляризации.

(II) Вывод формулы конденсатора

 

Исходя из закона электрического поля Гаусса, формула емкости конденсатора с параллельными пластинами  можно вывести, где  - диэлектрическая проницаемость вакуума,  - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика,  - площадь пластины, а  расстояние между пластинами. Эта формула отражает связь между емкостью и конструктивными и материальными параметрами конденсатора.

II. Углубленный анализ характеристик конденсаторов

(I) Частотные характеристики значения емкости

 

  1. Низкочастотные характеристики
    • На низких частотах значение емкости конденсатора остается практически неизменным и может накапливать и выделять заряды в соответствии со значением статической емкости.
  2. Высокочастотные характеристики
    • При увеличении частоты из-за влияния собственных паразитных параметров конденсатора (таких как индуктивность выводов, межобластная емкость и т.п.) изменяется значение его эквивалентной емкости. У конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью, например у некоторых керамических конденсаторов, диэлектрические потери возникают на высоких частотах, что приводит к уменьшению значения емкости.

(II) Влияние эквивалентного последовательного сопротивления (ESR)

 

  1. Потери энергии
    • ESR вызывает джоулево тепло во время процесса зарядки и разрядки конденсатора, а также потери мощности. , где  - ток, проходящий через конденсатор. В приложениях с большими токами зарядки и разрядки, таких как системы управления питанием электромобилей, конденсаторы с высоким ESR генерируют большое количество тепла, что влияет на эффективность и стабильность системы.
  2. Влияние на производительность схемы
    • В некоторых цепях с высокими требованиями к целостности сигнала, например в высокоскоростных цифровых цепях и радиочастотных цепях, СОЭ влияет на форму волны и качество передачи сигналов. Конденсаторы с низким ESR могут лучше фильтровать пульсации в источнике питания и поддерживать чистоту сигнала.

III. Расширенные типы конденсаторов

(I) Суперконденсаторы

 

  1. Электрический двухслойный конденсатор (EDLC)
    • Его принцип основан на двойном слое, образующемся на границе электрод-электролит. На поверхности электрода ионы в электролите электростатически притягиваются и образуют зарядовые слои, подобные обкладкам конденсатора, а расстояние между двумя зарядовыми слоями чрезвычайно мало (обычно наноразмерное), поэтому большое значение емкости можно получить при небольшом объем.
    • Электрические двухслойные конденсаторы обладают такими характеристиками, как высокая удельная мощность и длительный срок службы, и могут использоваться в случаях быстрой зарядки и разрядки, например, в системах рекуперации энергии при запуске и торможении электрических автобусов.
  2. Псевдоконденсатор
    • Механизм накопления заряда в псевдоконденсаторах включает быстрые обратимые окислительно-восстановительные реакции на поверхности электрода. Например, когда в качестве электродных материалов используются оксиды переходных металлов (такие как диоксид рутения) или проводящие полимеры (такие как полианилин), во время процесса зарядки и разрядки происходят окислительно-восстановительные реакции для накопления и высвобождения зарядов.
    • Псевдоконденсаторы имеют более высокую плотность энергии, чем электрические двухслойные конденсаторы, но срок их цикла относительно короткий. В настоящее время они применяются в таких областях, как системы с усилителем гибридных транспортных средств.

(II) Многослойный керамический конденсатор (MLCC).

 

  1. Структурные характеристики
    • MLCC состоит из нескольких слоев керамического диэлектрика и металлических внутренних электродов, поочередно наложенных друг на друга и спеченных. Эта структура позволяет достичь большого значения емкости в небольшом объеме и имеет хорошие высокочастотные характеристики.
  2. Технические проблемы и приложения
    • С миниатюризацией и высокой производительностью электронных устройств MLCC необходимо развивать в направлении более высокой емкости и более высокой выдерживаемой напряжения. В оборудовании базовых станций связи 5G MLCC используется в радиочастотных цепях, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к стабильности и надежности его работы.

IV. передовые применения конденсаторов

(I) Приложения в области новой энергетики

 

  1. Электромобили
    • Конденсаторы играют решающую роль в электромобилях. Помимо суперконденсаторов, используемых для рекуперации энергии и вспомогательного питания, упомянутых выше, в системе управления батареями (BMS) электромобилей используются пленочные конденсаторы для защиты цепи и предотвращения повреждения электронных компонентов, вызванного высоким напряжением, возникающим при перегрузке батареи. зарядка и переразряд.
  2. Возобновляемые источники энергии
    • В системах хранения возобновляемой энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра, конденсаторы могут образовывать гибридную систему хранения энергии с батареями и суперконденсаторами. Конденсаторы могут быстро реагировать на изменения мощности нагрузки и обеспечивать или поглощать большое количество электрической энергии за короткое время, в то время как аккумулятор используется для долгосрочного хранения энергии, улучшая производительность и эффективность всей системы хранения энергии.

(II) Потенциальные применения в квантовых вычислениях

 

  1. Управление и связь квантовых битов
    • В некоторых схемах квантовых вычислений, таких как системы квантовых битов на основе сверхпроводящих джозефсоновских переходов, требуется точный контроль и связь квантовых битов. Конденсатор может быть важным компонентом в сверхпроводящих цепях квантового бита, используемым для хранения и регулирования заряда, а также для реализации контроля и управления состоянием квантового бита.
  2. Подавление декогеренции квантовой схемы
    • Декогеренция квантовых систем является ключевой проблемой, влияющей на надежность квантовых вычислений. Путем рационального проектирования квантовых схем, содержащих конденсаторы, можно в определенной степени подавить взаимодействие между квантовыми битами и окружающей средой, продлевая время когерентности квантовых битов и повышая точность и стабильность квантовых вычислений.

предыдущий
Как проверить конденсатор
Состав и характеристики электролита для широкотемпературных алюминиевых электролитических конденсаторов
следующий
recommended for you
нет данных
Get in touch with us
Linkeycon — поставщик комплексных решений в области алюминиевых электролитических конденсаторов, основанный в 2005 году.
Свяжитесь с нами
Контактное лицо: Эйприл Лин
TEL: +86 13418998399
Электронная почта: April@linkeycon.com
Добавить:
Здание 8&9&12, Фабрика стандартизации электронной информации, зона экономического развития Сусон, провинция Аньхой, П. Р .Китай.

R&Д-центр: Штаб-квартира Дунгуань

Производственный центр: Сусонг, Аньцин, Аньхой

Copyright © 2025 Аньхойская компания linkeycon Electronic Technology Co., Ltd. | Карта сайта  |  Политика конфиденциальности
Customer service
detect